CN103616112A - 一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置 - Google Patents

Abstract

一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，涉及力学测量装置，它包括动架、液压缸、力传动装置、自校准传感器、测量传感器、导向系统、定架。定架与地面固定连接；动架位于定架上方；液压缸的压力输出端与力传动装置连接，力传动装置连接自校准传感器，自校准传感器和测量传感器均固定于动架上；液压缸产生推力后，通过力传动装置作用在自校准传感器上，自校准传感器把推力作用于动架上，动架产生移动并将作用力传至测量传感器上；导向系统伴随动架移动发生弹性变形；当液压缸停止工作以后，导向系统带动动架恢复到原位。本发明可计算系统刚度对测量数值产生的误差，同时保证多次试验的重复性，大幅提高试验精度。

Description

一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置

技术领域

本发明涉及一种力学测量装置。

背景技术

在航空航天领域，现有的发动机试验台由于其本身的系统刚度误差，影响了推力测量的精度；另外，现有的发动机试验台在几次试验后，试验台偏离距离较大，难以保证多次试验的重复性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，计算系统刚度对测量数值产生的误差，修正发动机推力的实验数据，同时保证多次试验的重复性，提高试验精度。

本发明的技术解决方案是：一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，包括动架、液压缸、力传动装置、自校准传感器、测量传感器、导向系统、定架、支撑块；所述定架与地面固定连接；动架位于定架上方；支撑块位于定架上表面的两端，用于支撑动架；液压缸固定于定架上，液压缸的压力输出端与力传动装置连接，力传动装置连接自校准传感器，自校准传感器和测量传感器均固定于动架上；所述导向系统的两端分别与定架和动架固定连接；液压缸产生推力后，通过力传动装置作用在自校准传感器上，自校准传感器产生测量结果并把推力作用于动架上，动架产生移动并将作用力传至测量传感器上；导向系统伴随动架移动发生弹性变形；当液压缸停止工作以后，导向系统带动动架恢复到原位。

所述导向系统包括若干个上拉力结构和若干个下拉力结构；所述若干个上拉力结构对称分布于定架和动架之间，每个上拉力结构包括一个弹簧片和两个Z型连接件；一个Z型连接件底部固定于定架上，顶部与弹簧片的上端固定连接；另一个Z型连接件的顶部固定连接动架，底部与弹簧片的下端固定连接；所述若干个下拉力结构对称分布于定架和动架之间，每一个下拉力结构包括一个弹簧片和两个T型连接件；两个T型连接件分别与动架和定架固定连接，一个弹簧片的上端和下端分别与两个T型连接件固定连接。

所述弹簧片包括两个连接段、两个回弹段和一个承力段；所述两个连接段分别位于弹簧片的上端和下端；所述两个回弹段分别与两个连接段相连；两个回弹段之间是承力段；回弹段与承力段的横截面均为正方形，回弹段与承力段的横截面边长之比为1：4。

所述弹簧片的材料为16Mn。

本发明与现有技术相比有益效果为：

（1）本发明先将液压缸产生的推力传送到自校准传感器，再通过动架将同样大小的力传送至测量传感器，实现了对实验台系统刚度误差的测量，可在后续的推力测量实验中修正实验结果，提高实验精度；

（2）本发明设计了采用弹簧片和不同形状连接件组成的导向系统，利用弹簧片的弹性变形，使系统在多次试验后仍能回到初始位置，保证系统多次实验的重复性。

附图说明

图1本发明的示意图；

图2本发明中上拉力结构的示意图；

图3本发明中下拉力结构的示意图；

图4本发明中上拉力结构中弹簧片的受力示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括动架1、液压缸2、力传动装置3、自校准传感器4、测量传感器7、导向系统、定架10、支撑块11。定架10与地面固定连接；动架1位于定架10上方；支撑块11位于定架10上表面的两端，用于支撑动架1；液压缸2固定于液压基座上，液压基座固定于定架10上，液压缸2的压力输出端与力传动装置3连接，力传动装置3连接自校准传感器4，自校准传感器4固定于自校准基座5上，测量传感器7固定于测量基座6上均固定于动架1上，自校准基座5与测量基座6均固定于动架1上。

导向系统包括若干个上拉力结构9和若干个下拉力结构8。

若干个上拉力结构9对称分布于定架10和动架1之间。如图2所示，每个上拉力结构9包括一个弹簧片和两个Z型连接件；Z型连接件的形状类似于一个镜像的Z型，故成为Z型连接件；两个Z型连接件的位置一高一低，一个Z型连接件底部固定于定架10上，顶部与弹簧片的上端固定连接；另一个Z型连接件的顶部固定连接动架1，底部与弹簧片的下端固定连接。

若干个下拉力结构8对称分布于定架10和动架1之间。如图3所示，每一个下拉力结构8包括一个弹簧片和两个T型连接件；两个T型连接件分别与动架1和定架10固定连接，一个弹簧片的上端和下端分别与两个T型连接件固定连接。当动架1向右移动时，与动架1连接的T型连接件带动弹簧片的上端向右变形，如图4所示，此时弹簧片产生向左的反作用力。

如图4所示，弹簧片在设计上采用了局部加强的方式，既保证了弹簧片的强度，又能控制弹簧片的变形，使其按照设计要求产生往复运动，对动架1形成导向作用。弹簧片包括两个连接段12、两个回弹段13和一个承力段14；所述两个连接段12分别位于弹簧片的上端和下端；所述两个回弹段13分别与两个连接段12相连；两个回弹段13之间是承力段14；回弹段13与承力段14的横截面均为正方形，回弹段13与承力段14的横截面边长之比为1：4。横截面积较小的回弹段13保证了弹簧片较大的变形量，可以产生较大的回弹力；横截面积较大的承力段14保证了弹簧片的结构强度，同时，弹簧片的材料为16Mn，该种材料同时具有良好的韧性和刚度。

在首次实验之前，先测量发动机试验台的系统刚度误差，结合图1—4说明具体过程：

一、液压缸2产生向右的推力后，通过力传动装置3作用在自校准传感器4上；

二、自校准传感器4产生测量结果并把推力作用于动架1上；

三、动架1向右移动并将作用力传至测量传感器7上，测量传感器7也产生测量结果；

四、计算自校准传感器4和测量传感器7的测量结果的差值，即为发动机试验系统刚度对测量数值产生的误差；可以在后续的发动机推力测量实验中修正实验数据，提高实验精度。

在多次试验后，发动机产生的位移偏差不断累积，无法保证多次试验的重复性。本发明引入了导向系统有效解决了上述问题，具体工作过程如下：当动架1向右移动时，上拉力结构9中与动架1连接的T型连接件带动弹簧片的上端向右移动，如图4所示，基于作用于反作用的力学原理，弹簧片由上至下产生向左的拉力；同时在导向系统的下拉力结构8中，由于一个Z型连接件的顶部与动架1连接，所以其受到向右的推力，并将此推力传至与之相连的弹簧片的下端，同理，弹簧片由下至上产生向左的拉力。由于若干上拉力系统和下拉力系统在定架10与动架1之间对称分布，所以就在动架1与定架10之间产生了均匀的向左的拉力，当液压缸2停止工作以后，在该拉力作用下，导向系统带动动架1恢复到原位。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，其特征在于：包括动架（1）、液压缸（2）、力传动装置（3）、自校准传感器（4）、测量传感器（7）、导向系统、定架（10）、支撑块（11）；所述定架（10）与地面固定连接；动架（1）位于定架（10）上方；支撑块（11）位于定架（10）上表面的两端，用于支撑动架（1）；液压缸（2）固定于定架（10）上，液压缸（2）的压力输出端与力传动装置（3）连接，力传动装置（3）连接自校准传感器（4），自校准传感器（4）和测量传感器（7）均固定于动架（1）上；所述导向系统的两端分别与定架（10）和动架（1）固定连接；液压缸（2）产生推力后，通过力传动装置（3）作用在自校准传感器（4）上，自校准传感器（4）产生测量结果并把推力作用于动架（1）上，动架（1）产生移动并将作用力传至测量传感器（7）上；导向系统伴随动架（1）移动发生弹性变形；当液压缸（2）停止工作以后，导向系统带动动架（1）恢复到原位。

2.根据权利要求1所述的一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，其特征在于：所述导向系统包括若干个上拉力结构（9）和若干个下拉力结构（8）；所述若干个上拉力结构（9）对称分布于定架（10）和动架（1）之间，每个上拉力结构（9）包括一个弹簧片和两个Z型连接件；一个Z型连接件底部固定于定架（10）上，顶部与弹簧片的上端固定连接；另一个Z型连接件的顶部固定连接动架（1），底部与弹簧片的下端固定连接；所述若干个下拉力结构（8）对称分布于定架（10）和动架（1）之间，每一个下拉力结构（8）包括一个弹簧片和两个T型连接件；两个T型连接件分别与动架（1）和定架（10）固定连接，一个弹簧片的上端和下端分别与两个T型连接件固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，其特征在于：所述弹簧片包括两个连接段12、两个回弹段13和一个承力段14；所述两个连接段12分别位于弹簧片的上端和下端；所述两个回弹段13分别与两个连接段12相连；两个回弹段13之间是承力段14；回弹段13与承力段14的横截面均为正方形，回弹段13与承力段14的横截面边长之比为1：4。

4.根据权利要求2所述的一种用于发动机试验台的自校准推力测量装置，其特征在于：所述弹簧片的材料为16Mn。

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