CN106969896A - 一种循环水冷振动连接装置 - Google Patents

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韩文龙
逯志国
张群
周芳
胡彦平
杨峰
都京
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table

Abstract

本发明涉及一种热振动试验技术领域，尤其涉及一种循环水冷振动连接装置。其包括上下贯通的圆柱体，所述圆柱体顶端和底端的周向外缘分别套接有上端面和下端面，所述上端面设有第一冷却水管道和用于连接参试产品的第一连接装置，所述下端面设有第二冷却水管道和用于连接振动台面或液压球头的第二连接装置，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道通过设于圆柱体侧壁的侧壁冷却水管道相连通，且分别设有进水口和出水口。该装置对高温的振动连接装置进行降温，确保了试验时连接装置的结构强度和刚度，确保了振动连接装置良好的力传递性能，从而进一步确保了热振动试验的准确性。

Description

一种循环水冷振动连接装置
技术领域
本发明涉及一种热振动试验技术领域，尤其涉及一种循环水冷振动连接装置。
背景技术
随着航天及航空工业的不断发展，高速飞行器技术的不断突破，飞行器飞行的马赫数越来越高，其关键部位及结构件的温度在气动热和高速摩擦作用下越来越高，承受高温作用的时间也越来越长，为了研究受热结构件在高温下的静力学、动力学、及热力学等多种力学特性，必须尽可能模拟结构件真实工作环境。就目前而言地面试验依旧是型号研制阶段的有效手段和必要环节，因此利用热振联合试验来模拟飞行器结构件飞行过程中所受的气动噪声产生的振动及摩擦产生的高温作用是一种卓有成效的试验方法。由于长时间高温会引起振动连接装置性能的减弱，从而影响力的传递特性；再者振动连接装置一端连产品一端连振动台或液压球头，振动台台面及液压球头均不能经受高温；因此试验中如何解决振动连接装置同时满足传递特性和具备冷却特性至关重要。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种循环水冷振动连接装置，该装置能够对振动连接装置进行有效降温，从而确保其良好的力传递性能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种循环水冷振动连接装置，其包括上下贯通的圆柱体，所述圆柱体顶端和底端的周向外缘分别套接有上端面和下端面，所述上端面设有第一冷却水管道和用于连接参试产品的第一连接装置，所述下端面设有第二冷却水管道和用于连接振动台面或液压球头的第二连接装置，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道通过设于圆柱体侧壁的侧壁冷却水管道相连通，且分别设有进水口和出水口。
进一步地，所述第一冷却水管道环形排布于上端面内部，和/或，所述第二冷却水管道环形排布于下端面内部。
进一步地，所述上端面设有用于放置所述第一冷却水管道的第一环形冷却水管槽，和/或，所述下端面设有用于放置所述第二冷却水管道的第二环形冷却水管槽。
进一步地，所述侧壁冷却水管道为多个，多个所述侧壁冷却水管道周向排列于圆柱体侧壁，且间隔均匀。
进一步地，所述圆柱体侧壁设有多个侧壁冷却水管槽，各个所述侧壁冷却水管道分别放置于相应的侧壁冷却水管槽内。
优选的，所述侧壁冷却水管道为八个。
进一步地，所述第一连接装置包括多个设于上端面的第一连接孔，和/或，所述第二连接装置包括多个设于下端面的第二连接孔。
进一步地，多个所述第一连接孔间隔均匀，和/或，多个所述第二连接孔间隔均匀。
进一步地，所述上端面为圆环形，和/或，所述下端面为圆环形。
进一步地，所述圆柱体的高度为190～210mm，优选为200mm；所述圆柱体的侧壁厚度不小于20mm，优选为20～35mm；所述圆柱体上下贯通而成的通孔的孔径优选为150～180mm。
进一步地，所述上端面和下端面在横截面上的尺寸均大于所述圆柱体的直径；和/或，所述圆柱体、上端面和下端面的材质均为钢或铝。需要说明的是，所述上端面和下端面在横截面上的尺寸指的是上端面或下端面中位于外缘上的两点所成直线的最长距离，例如：若上端面和下端面皆为圆环形，则所述尺寸即指圆环形上端面和下端面的外径。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的循环水冷振动连接装置包括用于冷却的循环水管道系统，工作时，带压循环水由进水口进入第一冷却水管道，流经侧壁冷却水管道，之后侧壁冷却水管道内的冷却水统一汇入第二冷却水管道，最后由出水口流出，由此构成了封闭式的可循环型冷却系统；该冷却系统的冷却作用对高温的振动连接装置进行降温，确保了试验时连接装置的结构强度和刚度，确保了振动连接装置良好的力传递性能，从而进一步确保了热振动试验的准确性。
2、本发明的空心圆柱体上下贯通，贯通的通孔既可以减轻结构重量，利于力的传递，又可以辅助散热，进一步增强该装置的力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例所述循环水冷振动连接装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述循环水冷振动连接装置横躺时的结构示意图；
其中，1、圆柱体；2、上端面；3、下端面；4、第一环形冷却水管槽；5、第一冷却水管道；6、第二环形冷却水管槽；7、第二冷却水管道；8、侧壁冷却水管道；9、第一连接孔；10、第二连接孔；11、通孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和2所示，本实施例提供了一种循环水冷振动连接装置，包括上下贯通的圆柱体1，所述圆柱体1顶端和底端的周向外缘分别套接有上端面2和下端面3，所述上端面2设有第一环形冷却水管槽4和用于连接参试产品的第一连接装置，所述下端面3设有第二环形冷却水管槽6和用于连接振动台面或液压球头的第二连接装置，所述第一环形冷却水管槽4和第二环形冷却水管槽6内分别设有环形的第一冷却水管道5和第二冷却水管道7，所述第一冷却水管道5和第二冷却水管道7通过设于圆柱体1侧壁的侧壁冷却水管道8相连通，且分别设有进水口和出水口(图中未示出)。
所述侧壁冷却水管道8为八个，八个所述侧壁冷却水管道8周向排列于圆柱体1侧壁，且间隔均匀；所述圆柱体1侧壁设有八个侧壁冷却水管槽(图中未示出)，各个所述侧壁冷却水管道8分别放置于相应的侧壁冷却水管槽内。
所述第一连接装置包括多个设于上端面2的第一连接孔9，所述第二连接装置包括多个设于下端面3的第二连接孔10。多个所述第一连接孔9间隔均匀，且排列为一圈；多个所述第二连接孔10也间隔均匀，且排列为一圈。
所述上端面2和下端面3均为圆环形，上端面2和下端面3的尺寸根据实际需求进行设计。所述圆柱体1的高度为200mm，所述圆柱体1的侧壁厚度为20mm，所述圆柱体1上下贯通而成的通孔11的孔径为160mm。
所述上端面2和下端面3在横截面上的尺寸均大于所述圆柱体1的直径；所述圆柱体1、上端面2和下端面3的材质均为钢或铝。
由于试验产品要求在试验的同时加载高温和振动，产品与工装在连接面发生强烈的热传递，必然会导致连接装置温度的上升从而损毁试验设备。一般钢、铝材料在高温状态时力学性能会大幅下降，因此在连接装置设计时必须考虑热载荷问题，对连接装置进行强制冷却设计，使连接装置温度控制在100℃以下，同时保证试验时连接装置的结构强度和刚度。
试验时，首先将该循环水冷振动连接装置的下端面与振动台台面或液压球头刚性连接，上端面与参试产品或参试产品的转接夹具刚性连接，带压循环冷却水由进水口进入第一冷却水管道，流入八组侧壁冷却水管道，而后八组侧壁冷却水管道内的冷却水统一汇入下端面的第二冷却水管道，最后由出水口流出。循环冷却水流速靠外部水压调控。试验前先调节好上述循环冷却系统，率先让冷却系统工作，然后开始温度载荷的加载，温度载荷加载到位后进行振动载荷的加载。
本实施例的循环水冷振动连接装置具有一定的通用性，其能够同时满足刚度、强度、传力要求以及循环水冷隔热要求，也能满足800度高温条件下的热振试验需求。本实施例的空心圆柱体上下贯通，贯通的通孔作为散热通道，既可以减轻结构重量，利于力的传递，又可以辅助散热，进一步增强该装置的力学性能。也就是说，该装置既能满足振动时的力学性能，又能兼顾高温条件时的冷却需求，从而确保了产品和试验设备的安全运行，进一步确保了热振动试验的精确性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种循环水冷振动连接装置，其特征在于，包括上下贯通的圆柱体，所述圆柱体顶端和底端的周向外缘分别套接有上端面和下端面，所述上端面设有第一冷却水管道和用于连接参试产品的第一连接装置，所述下端面设有第二冷却水管道和用于连接振动台面或液压球头的第二连接装置，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道通过设于圆柱体侧壁的侧壁冷却水管道相连通，且分别设有进水口和出水口。
2.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述第一冷却水管道环形排布于上端面内部，和/或，所述第二冷却水管道环形排布于下端面内部。
3.根据权利要求2所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述上端面设有用于放置所述第一冷却水管道的第一环形冷却水管槽，和/或，所述下端面设有用于放置所述第二冷却水管道的第二环形冷却水管槽。
4.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述侧壁冷却水管道为多个，多个所述侧壁冷却水管道周向排列于圆柱体侧壁，且间隔均匀。
5.根据权利要求4所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述圆柱体侧壁设有多个侧壁冷却水管槽，各个所述侧壁冷却水管道分别放置于相应的侧壁冷却水管槽内。
6.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述第一连接装置包括多个设于上端面的第一连接孔，和/或，所述第二连接装置包括多个设于下端面的第二连接孔。
7.根据权利要求6所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，多个所述第一连接孔间隔均匀，和/或，多个所述第二连接孔间隔均匀。
8.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述上端面为圆环形，和/或，所述下端面为圆环形。
9.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述圆柱体的高度为190～210mm，所述圆柱体的侧壁厚度不小于20mm。
10.根据权利要求1所述的循环水冷振动连接装置，其特征在于，所述上端面和下端面在横截面上的尺寸均大于所述圆柱体的直径；和/或，所述圆柱体、上端面和下端面的材质均为钢或铝。
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