CN104062138A - 动态试验加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态试验加载装置，其包括刚性支架、背支撑板、空气弹簧、加载盘、止推轴承、转接头、调节装置、转接杆、调压阀、激振器、力传感器，背支撑板下方设有刚性支架，空气弹簧位于背支撑板一侧，加载盘位于空气弹簧一端，止推轴承与加载盘一侧相连，加载盘另一侧与转接杆连接，转接头位于止推轴承上，调节装置位于加载盘顶端，调压阀与空气弹簧连接，激振器与转接杆相连，转接杆上设有力传感器。本发明具有低附加刚度和质量，能同步施加高静载、低动态激励力。

Description

动态试验加载装置

技术领域

本发明涉及一种加载装置，特别是涉及一种动态试验加载装置。

背景技术

在某些结构动态实验测试中，特别在对含有推进轴系(如船舶、航空器等)的实验系统进行动态响应测试时，为了真实的模拟其工作状态，不仅要对被测对象施加不同形式的动态激振力，还需要同步施加较高的静态推力来模拟其实际的工作状态(如螺旋桨运转时产生的静态推力等)。通常，在结构动态试验所中常用的激振装置可分为机械式、电磁式、液压式几种。对于机械式和电磁式的激振装置，由于其自身作动原理的限制，在对被测对象施加动态激振力时，无法同步输出较大的静态力。而采用液压式激振装置时，原理上可通过控制液压缸内的静、动态压力来达到对被测对象同时施加静载和动态激振力。但液压作动装置除了激励频率低的缺点外，还由于作动液的可压缩性非常低，就会导致液压系统自身在施加静力时构成了一个刚度非常高的系统，在对被测结构施力的同时引入了非常刚硬的边界，结果通常会大大影响被测结构自身的动态特性，从而导致测试结果远远偏离实际，难以达到预期的实验效果。因此在遇到此类实验时，如何能在有效对被测结构施加静、动载荷的同时，将加载装置带来的附加刚度及惯性效应降到最低，是十分令人关注的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动态试验加载装置，其具有低附加刚度和质量，能同步施加高静载、低动态激励力，保证了被测对象自身动态特性受到最小的影响，从而保证了实验结果的有效性。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种动态试验加载装置，其特征在于，其包括刚性支架、背支撑板、空气弹簧、加载盘、止推轴承、转接头、调节装置、转接杆、调压阀、激振器、力传感器，背支撑板下方设有刚性支架，空气弹簧位于背支撑板一侧，加载盘位于空气弹簧一端，止推轴承与加载盘一侧相连，加载盘另一侧与转接杆连接，转接头位于止推轴承上，调节装置位于加载盘顶端，调压阀与空气弹簧连接，激振器与转接杆相连，转接杆上设有力传感器。

优选地，所述背支撑板和加载盘之间设有四至六个空气弹簧。

优选地，所述加载盘为铝合金制造的薄壁加筋结构。

优选地，所述刚性支架、背支撑板、转接杆和力传感器构成固定部分，加载盘、止推轴承、转接头构成可动部分。

优选地，所述刚性支架将所述动态试验加载装置固定在地面合适的安装位置。

优选地，所述调节装置由上下调节位置的调节螺杆和前后调节位置的滑杆结构组成。

本发明的积极进步效果在于：本发明具有低附加刚度和质量，能同步施加高静载、低动态激励力。本发明以一套气动系统作为静态施力机构，将动态激励力通过刚性杆施加于被测物体刚性连接的部件上。通过调压阀来控制静态力，并利用空气弹簧的高柔度来保证较小的附加刚度，在有效模拟被测系统工作状态的同时，保证了被测对象自身动态特性受到最小的影响，从而保证了实验结果的有效性。

附图说明

图1为本发明动态试验加载装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明动态试验加载装置包括刚性支架1、背支撑板2、空气弹簧3、加载盘4、止推轴承5、转接头6、调节装置7、转接杆8、调压阀9、激振器10、力传感器11，背支撑板2下方设有刚性支架1，空气弹簧3位于背支撑板2一侧，加载盘4位于空气弹簧3一端，止推轴承5与加载盘4一侧相连，加载盘4另一侧与转接杆8连接，转接头6位于止推轴承5上，调节装置7位于加载盘4顶端，调压阀9与空气弹簧3连接，激振器10与转接杆8相连，转接杆8上设有力传感器11。背支撑板2和加载盘4之间设有四至六个空气弹簧3。加载盘4为铝合金制造的薄壁加筋结构。刚性支架1、背支撑板2、转接杆8和力传感器11构成固定部分，加载盘4、止推轴承5、转接头6构成可动部分，固定部分为主要的承力部分，可动部分为施力部分，调节装置可对施力部分进行位置及高度调节，以便于对中。调节装置7由可以上下调节位置的调节螺杆和前后调节位置的滑杆结构组成。可通过旋转螺杆来调节上下位置，通过旋松螺杆后，水平移动滑杆调节其前后位置。

刚性支架1将本发明动态试验加载装置固定在地面合适的安装位置，背支撑板2作为整个加载装置的承力构件，由螺栓固定在刚性支架1上，既为空气弹簧3背面提供支撑，也为转接杆8提供导向作用。加载盘4作为活动部件的主体部分，固定在空气弹簧3的另一端，可以自由移动。由四至六支空气弹簧3连接背支撑板2和加载盘4，在加压后提供静载力和弹性支撑。转接杆8固定在加载盘上，是动态激励力加载的施力部位。而止推轴承5固定在加载盘4的另一面，当被测对象具有旋转部件时可保证加载盘4部分静止不动且能提供静推力，转接头6按照被测对象实际施力点加工，需保证与施力部位的有效结合。为了保证加载盘4在试验时具有良好的对中特性，由安装在顶部的高度调节装置7调节其位置。调压阀9用于控制空气弹簧3的内部压力从而施加所需大小的静态力，激振杆和激振器10则可以施加相应的动态激励力，并由力传感器11测得。本发明以一套可控的气动装置作为静力加载机构，通过控制气压来准确调节静推力，同时将激振器产生的动态激励力通过与可动加载盘连接的转接杆输入被试结构，通过推力轴承及相应的位置调节装置来实现轴系的对中。该加载装置由于自身的刚度低，几乎不改变系统的自身固有特性，在对试验对象加载相应的静载时，还能够施加不同的动态载荷，在有效模拟了被试对象工作状态同时，施加相应的激励载荷，最大限度的实现了有效的动静态加载。

本发明具体工作时，首先按照被测对象的具体几何尺寸及安装位置固定好刚性支架，然后通过位于加载装置顶部的位置及高度调节装置对加载盘位置进行调节，并通过高压气源向空气弹簧内部加压，调节调压阀控制相应的压力，待转接头同被测对象的施力点处紧密结合时，检查加载盘的位置以及转接杆是否对中，如位置不合适，则需通过调压阀放掉空气弹簧内的高压气体并重新进行调节。待完全调节好位置及高度后，再按照预定的静压力调节空气弹簧的工作压力，当压力调整到位后，将力传感器及激振杆安装在转接杆上，并固定好激振器，施加相应的激振力。此时，既可通过调压阀按需要调节静态气压控制静推力，也可通过调节激振器上的动态激振力，开展不同的动态试验。

本发明相比现有技术具有以下优点：整个加载装置通过气动方式来实现静态推力的加载，空气弹簧在充气后，既施加了相应的静载推力，同时由于具有良好的可压缩性，整个加载装置即使在高气压工作时仍然具有很小的动态刚度。同被测对象直接接触的部分也采用刚性高、质量轻的铝合金构件，充分保证了整个装置能有效施加所要求的动、静态力的同时，对被测对象的附加刚度及质量都很低，有效克服了液压装置刚度过高的缺点。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种动态试验加载装置，其特征在于，所述动态试验加载装置包括刚性支架、背支撑板、空气弹簧、加载盘、止推轴承、转接头、调节装置、转接杆、调压阀、激振器、力传感器，背支撑板下方设有刚性支架，空气弹簧位于背支撑板一侧，加载盘位于空气弹簧一端，止推轴承与加载盘一侧相连，加载盘另一侧与转接杆连接，转接头位于止推轴承上，调节装置位于加载盘顶端，调压阀与空气弹簧连接，激振器与转接杆相连，转接杆上设有力传感器。

2.如权利要求1所述的动态试验加载装置，其特征在于，所述背支撑板和加载盘之间设有四至六个空气弹簧。

3.如权利要求1所述的动态试验加载装置，其特征在于，所述加载盘为铝合金制造的薄壁加筋结构。

4.如权利要求1所述的动态试验加载装置，其特征在于，所述刚性支架、背支撑板、转接杆和力传感器构成固定部分，加载盘、止推轴承、转接头构成可动部分。

5.如权利要求1所述的动态试验加载装置，其特征在于，所述刚性支架将所述动态试验加载装置固定在地面合适的安装位置。

6.如权利要求1所述的动态试验加载装置，其特征在于，所述调节装置由上下调节位置的调节螺杆和前后调节位置的滑杆结构组成。