CN104483120A - 试验加载装置和试验加载系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种试验加载装置和试验加载系统，试验加载装置用于对具有环部和支腿的试验件进行加载，所述试验加载装置包括：加载本体，包括可拆卸地连接的加载架和基础架，所述加载架能够与所述环部固定连接，所述基础架通过能够与所述支腿固定连接；第一施力元件，设置在所述加载架上，对所述加载本体施加垂直方向的作用力；第二施力元件，设置在基础架上，对所述加载本体施加第一水平方向的作用力；以及第三施力元件，设置在基础架上，对所述加载本体施加第二水平方向的作用力。

Description

试验加载装置和试验加载系统

技术领域

本发明涉及一种试验加载装置和试验加载系统，给承力环及同类试验件提供载荷实现加载。

背景技术

承力环是为火箭试验而设计的用来承载火箭的承载基座，在承力环上将试验新型火箭。现有技术中，在承力环正式投入使用前，需要对承力环自身的结构强度、刚度进行计算。

然而，理论计算与实际情况下承力环的受力状况有一定差别。如果因承力环受力的实际值与计算值由较大偏差，而造成承力环在试验新型火箭过程中发生断裂等状况，则会带来巨大的损失。

发明内容

本发明的一目的在于提出一种试验加载装置和试验加载系统，能够对例如承力环等试验件进行试验，避免试验件在实际使用中发生断裂。

本发明的另一目的在于提出一种试验加载装置和试验加载系统，具有刚度好、易加工、节约材料的优点。

为实现上述目的，本发明实施例提出一种试验加载装置，用于配合第一施力元件、第二施力元件和第三施力元件，对具有环部和支腿的试验件加载，所述试验加载装置设置在所述试验件的下方，其特征在于，所述试验加载装置包括：

加载架，能够与所述试验件的所述环部固定连接；

基础架，能够与所述试验件的所述支腿固定连接；

固定件，用于固定连接所述加载架和所述基础架；

其中，所述加载架的上方可供设置所述第一施力元件，用以对所述试验加载装置施加一第一方向作用力，所述基础架的下方可供设置所述第二施力元件和所述第三施力元件，所述所述第二施力元件和所述第三施力元件分别用以对所述试验加载装置施加一第二方向作用力和一第三方向作用力。

本发明还提出一种试验加载系统，设置在试验件的下方，用于对具有环部和支腿的试验件加载，其特征在于，所述试验加载系统包括：

试验加载装置，包括：

加载架，能够支承所述试验件，并与所述试验件的所述环部相互固定连接；

基础架，能够支承所述试验件，并与所述试验件的所述支腿相互固定连接；

固定件，用于固定连接所述加载架和所述基础架；

第一施力元件，设置在所述加载架的上方，用以对所述试验加载装置施加一第一方向作用力；

第二施力元件，设置在所述基础架的下方，用以对所述试验加载装置施加一第二方向作用力；第三施力元件，设置在所述基础架的下方，用以对所述试验加载装置施加一第三方向作用力；

多个传感器，所述传感器分别与所述第一施力元件、第二施力元件和第三施力元件串联，以检测所述第一方向作用力、第二方向作用力和所述第三方向作用力的大小；

其中所述第一方向作用力、所述第二方向作用力和所述第三方向作用力三者不共面。

本发明通过试验加载装置对试验件进行加载，相较于理论计算，能够更好地验证试验件的受力状况，避免财产损失；此外，本发明通过简单而容易获取的材料制作出试验加载装置，通过元件的简单组合可实现对试验件的组合加载。通过对试验件的强度进行试验，确定试验件能够承受的载荷范围，模拟真实状况下试验件是否能够正常工作，避免事故发生。

附图说明

图1A所示为本发明一实施例的试验加载装置及其上设置的试验件的主视图。

图1B所示为图1A的俯视图。

图2A所示为本发明一实施例的试验加载装置的基础架的主视图。

图2B所示为图2A的俯视图。

图3A所示为本发明一实施例的试验加载装置的加载架的主视图。

图3B所示为图3A的俯视图。

图4A所示为本发明另一实施例的试验加载装置的加载架的主视图。

图4B所示为图4A的仰视图。

具体实施方式

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种试验加载装置，利用该试验加载装置模拟来自火箭的载荷，从而试验承力环。通过加载试验保证后续承力环的承载可靠，并验证承力环的设计思想。本发明的试验加载装置也可以用来验证其他同类试验件。

值得注意的是，本申请全文的“上”、“下”、“垂直”、“水平”等均是相对而言，并非特别限制。

为实现上述目的，本发明一实施例提供如下的技术方案。

参考图1A和图1B。图1A和图1B所示为本发明一实施例的试验加载装置1及设置于其上设置的试验件2的示意图。如图1A和图1B所示，试验加载装置1设置在试验件2的下方，并通过连接件3、4与试验件2固定连接，从而在使用时使得试验件2与加载装置1形成一个刚体。连接件3、4可以是螺栓以及其他可用来固定连接加载装置1和试验件2的元件，并不特别限制。

如图1A和图1B所示，试验加载装置1用于配合第一施力元件21、第二施力元件22和第三施力元件23，对具有环部201和支腿202的试验件2进行加载。第一施力元件21、第二施力元件22和第三施力元件23在本实施例中可以为千斤顶，在其他实施例中可以是其他施力装置，并不特别限定。第一施力元件21、第二施力元件22和第三施力元件23与试验加载装置1连接或者抵接于试验加载装置1，并通过试验加载装置1将力传递到试验件2，从而对试验件2进行测试。

在本实施例中，第一施力元件21用于施加第一方向作用力；第二施力元件22用于施加第二方向作用力，第三施力元件23用于施加第三方向作用力。在本实施例中，第一方向作用力、第二方向作用力和第三方向作用力的方向互相垂直。第一方向作用力例如可以为垂直方向的作用力、第二方向和第三方向作用力例如可以为两个相互垂直的水平方向作用力。然而在其他实施例中，并不特别限制第一、第二、第三方向作用力的方向，只要上述三个方向的作用力三者不共面，可以分解为空间上三个相互垂直的力即可。

试验加载装置1包括加载架11、基础架12和固定件13。加载架11能通过连接件3与试验件2的环部201固定连接，基础架12能够通过连接件4与试验件2的支腿202固定连接，固定件13能够将加载架11和基础架12固定在一起。连接件3、4例如为螺栓。

图2A和图2B分别是基础架12的主视图和俯视图。如图2A和图2B所示，基础架12为框型架体，由两根主梁121、两根横梁122和两根端梁123组成。端梁123上具有挡块124，主梁121的中部也具有挡块125，用于抵接第三施力元件23，或与第三施力元件23连接。基础架12的四个角部具有与试验件2连接的支腿板126，支腿板126上具有定位销孔127、螺栓孔128和引线槽129。定位销孔127用于定位试验件2，在试验件2的底部也具有对应的销孔，利用定位销插入对应的定位销孔中，可以实现试验件2和基础架12水平方向上的定位。引线槽129是为了检测试验件2的销孔旁的应力的测试信号线的引出位置。螺栓孔128中穿过螺栓，可以将试验件2与基础架12连接在一起。

图3A和图3B所示为本发明一实施例的试验加载装置的加载架11的主视图和俯视图，如图3A和图3B所示，加载架11包括伞状部118和加载柱115，伞状部118包括中心板111和承载梁112，承载梁112固定在中心板111下方，以中心板111为中心向周围辐射。加载柱115设置在承载梁112的下方，承载梁112还包括能够通过连接件4与试验件2连接的耳板112a，使得伞状部118可以通过连接件4连接于试验件2，加载柱115固定在伞状部118的下方，并且如图1A所示，加载柱115可以穿过基础架12并延伸至基础架12的底部。中心板111上可以放置第一施力元件21。

如图3A和图3B所示，承载梁112为六根且呈非均匀布置，以与试验件2的结构对应。此处的非均匀布置包括但不限于六根承载梁112从同一个中心点向外辐射，且相邻的两根承载梁112构成圆心角，所述六个圆心角中至少两个圆心角的角度不相同。每一个承载梁112的耳板112a上具有螺栓孔112b，从而通过连接件4与试验件2进行连接。

如图1A所示，固定件13包括上压板131、下压板132、拉杆133。其中下压板132设置在基础架12的底部，拉杆133穿过下压板132和基础架12，将下压板132抵顶在基础架12的底部。拉杆133向上延伸，伸出至加载架11的中心板111的上方。拉杆133的顶部固定连接有上压板131，第一施力元件21向上升起从而施力于上压板131，力经过上压板131、拉杆133、下压板132传导至基础架12，再经过基础架12传到至加载架11，经过加载架11与试验件2连接的连接件3将垂直方向的第一作用力传导至试验件2，从而实现垂直方向的力的加载。

为了能使用最简单的材料制作出加载架11，加载架11可以通过如下方式制作：首先在中心板111的下方中部焊接加载柱115，在加载柱115的周围焊接六根非均匀布置的、向外辐射的承载梁112，承载梁112可以用工字钢来制作。在每一根承载梁112的下方焊接连接承载梁112和加载柱115的支撑梁113，支撑梁113可以通过焊接在承载梁112和加载柱115上的结构件114与承载梁112和加载柱115相互焊接固定，结构件114可以为方钢，支撑梁113可以为槽钢或者角钢。此外，为了增加强度，还在加载柱115和中心板111之间焊接有加强筋120。

在一实施例中，由于加载柱115需要穿过下压板132延伸至基础架12的下方，可以将加载柱115设置为用不同的型钢做成上宽下窄的形状，便于安装。

上述为垂直方向的力的加载，以下介绍水平方向力的加载方式。

如图1A和图1B所示，基础架12的端梁124上具有挡块124，挡块124上可以连接有第二施力元件22，第二施力元件22通过结构件22a抵接于加载柱115，由于加载装置1固定连接试验件2，故水平的第二方向作用力可以被传导至试验件2。

位于基础架12的主梁121上的挡块125可以连接或者抵接有第三施力元件23，第三施力元件23抵接于加载柱115，由于加载装置1固定连接试验件2，因此也可以将水平的第三方向作用力传导至试验件2。

在本实施例中，试验加载装置1还包括传感器S1、S2和S3，传感器S1、S2和S3分别与第一、第二、第三施力元件21、22、23串联，用于检测施加在试验加载装置1上的力的大小，也就是传导至试验件2上的力的大小。

图4A和图4B所示为本发明另一实施例的试验加载装置的加载架11的示意图。如图4A和图4B所示，加载架11包括上方环形板116、下方圆板117、六根非对称的倾斜布置的承载梁112’和固定在下方圆板117底部的加载柱115’。下方圆板117上可以焊接有方板，加载柱115’和下方圆板117底部的方板之间具有加强筋120’。上方环形板116上开设有螺栓孔112b’，通过连接件4(例如螺栓)与试验件2固定连接，以实现加载。

本实施例中承载梁112’也可以是利用工字钢制作完成，上方环形板116、下方圆板117可以采用常规的现有钢材制作，在此不做限制。

在加工完成之后，需要对加载装置的强度进行校核。强度校核可采用本领域常用的校核方式，例如利用计算机软件进行受力分析等，在此不再赘述。

本发明具有如下有益效果：

首先，本发明通过试验加载装置对试验件进行加载，相较于理论计算，能够更好地验证试验件的受力状况，避免财产损失；

其次，本发明通过简单而容易获取的材料制作出试验加载装置，通过元件的简单组合可实现对试验件的组合加载。通过对试验件的强度进行试验，避免事故发生。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种试验加载装置，用于配合第一施力元件(21)、第二施力元件(22)和第三施力元件(23)，对具有环部(201)和支腿(202)的试验件(2)加载，所述试验加载装置设置在所述试验件(2)的下方，其特征在于，所述试验加载装置(1)包括：

加载架(11)，能够支承所述试验件(2)，并与所述试验件(2)的所述环部(201)相互固定连接；

基础架(12)，能够支承所述试验件(2)，并与所述试验件(2)的所述支腿(202)相互固定连接；

固定件(13)，用于固定连接所述加载架(11)和所述基础架(12)；

其中，所述加载架(11)的上方可供设置所述第一施力元件(21)，用以对所述试验加载装置(1)施加一第一方向作用力，所述基础架(12)的下方可供设置所述第二施力元件(22)和所述第三施力元件(23)，所述第二施力元件(22)和所述第三施力元件(23)分别用以对所述试验加载装置(1)施加一第二方向作用力和一第三方向作用力。

2.如权利要求1所述的试验加载装置，其特征在于，所述加载架(11)包括伞状部(118)和加载柱(115)，所述伞状部(118)连接于所述试验件(2)，所述加载柱(115)固定在所述伞状部(118)的下方，并穿过所述基础架(12)，所述固定件(13)包括上压板(131)、下压板(132)和拉杆(133)，所述下压板(132)设置在所述基础架(12)的底部，所述拉杆(133)穿过所述下压板(132)和所述基础架(12)并伸出至所述伞状部(118)的上方，从而使所述加载架(11)通过所述固定件(13)固定在所述基础架(12)的上方；所述第一施力元件(21)能够设置在所述伞状部(118)的上方并在施力时抵顶所述上压板(131)。

3.如权利要求2所述的试验加载装置，其特征在于，所述基础架(12)包括多个挡块(124、125)，供所述第二施力元件(22)和所述第三施力元件(23)抵接，所述第二施力元件(22)和所述第三施力元件(23)在施力时推抵所述加载柱(115)，以通过所述试验加载装置(1)将力传递到所述试验件(2)。

4.如权利要求2所述的试验加载装置，其特征在于，所述伞状部(118)包括中心板(111)和承载梁(112)，所述承载梁(112)固定在所述中心板(111)下方，以所述中心板(111)为中心向周围辐射，所述加载柱(115)设置在所述承载梁(112)的下方，所述承载梁(112)还包括能够通过连接件与所述试验件(2)连接的耳板(112a)。

5.如权利要求4所述的试验加载装置，其特征在于，所述伞状部(118)还包括支撑梁(114)和加强筋(120)，所述支撑梁(114)设置在每一根所述承载梁(112)的下方，并倾斜地连接于所述承载梁(112)和所述加载柱(115)之间，所述承载梁(112)上和所述加载柱(115)上还分别设置有供所述支撑梁(113)连接固定的结构件(114)，所述加强筋(120)固定在所述加载柱(115)和所述中心板(111)之间。

6.如权利要求2所述的试验加载装置，其特征在于，所述伞状部(118)包括同心布置的上方环形板(116)和下方圆板(117)、以及倾斜地连接在所述上方环形板(116)和所述下方圆板(117)之间的承载梁(112’)，所述上方环形板(116)能够通过连接件与所述试验件(2)连接。

7.如权利要求6所述的试验加载装置，其特征在于，所述下方圆板(117)的底部具有方板，所述方板和每一根所述承载梁(112’)之间固定有加强筋(120’)。

8.如权利要求2所述的试验加载装置，其特征在于，所述基础架(12)包括两根主梁(121)、两根横梁(122)和两根端梁(123)，所述两个主梁(121)和所述两根端梁(123)组成矩形，所述两根横梁(122)位于所述矩形的中部，所述下压板(132)设于所述两个横梁(122)的下方，并由所述两根拉杆(133)压抵于所述两根横梁(122)的下表面。

9.如权利要求8所述的试验加载装置，其特征在于，所述挡块(124、125)分别设置在所述两根端梁(123)的底部中央和所述两根主梁(121)的中央，用于抵接所述第二施力元件(22)和所述第三施力元件(23)，所述基础架(12)的四个角部具有与所述试验件(2)连接的支腿板(126)，所述支腿板(126)上具有定位销孔(127)、螺栓孔(128)和引线槽(129)，所述定位销孔(127)用于插入定位销以定位所述试验件(2)，所述螺栓孔(128)用于通过连接件固定所述基础架(12)和所述试验件(2)，所述引线槽(129)用于引出测试信号线。

10.一种试验加载系统，设置在试验件(2)的下方，用于对具有环部(201)和支腿(202)的试验件(2)加载，其特征在于，所述试验加载系统包括：

试验加载装置(1)，包括：

加载架(11)，能够支承所述试验件(2)，并与所述试验件(2)的所述环部(201)相互固定连接；

基础架(12)，能够支承所述试验件(2)，并与所述试验件(2)的所述支腿(202)相互固定连接；

固定件(13)，用于固定连接所述加载架(11)和所述基础架(12)；

第一施力元件(21)，设置在所述加载架(11)的上方，用以对所述试验加载装置(1)施加一第一方向作用力；

第二施力元件(22)，设置在所述基础架(12)的下方，用以对所述试验加载装置(1)施加一第二方向作用力；

第三施力元件(23)，设置在所述基础架(12)的下方，用以对所述试验加载装置(1)施加一第三方向作用力；

多个传感器，所述传感器分别与所述第一施力元件(21)、第二施力元件(22)和第三施力元件(23)串联，以检测所述第一方向作用力、第二方向作用力和所述第三方向作用力的大小；

其中所述第一方向作用力、所述第二方向作用力和所述第三方向作用力三者不共面。