CN107101791A - 一种多维热振试验连接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及热振动试验技术领域，尤其涉及一种多维热振试验连接系统。包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的正面以及任意两个相邻的侧边各连接一个水冷装置，所述水冷装置的外端设有用于与液压球头相连接的第一连接孔，所述第一连接板的背面通过连接件与第二连接板相连接，所述连接件的两个端面分别与第一连接板的背面和第二连接板的正面连接，第二连接板的背面用于与参试产品相连接，且第二连接板设有用于与所述参试产品相连接的参试产品连接孔。本发明的连接系统具有良好的隔热降温功能，在满足结构刚度、强度的同时，具有良好的隔热特性，因而确保了力的传递稳定性，从而确保了热振动试验的准确性。

Description

一种多维热振试验连接系统
技术领域
本发明涉及热振动试验技术领域，尤其涉及一种多维热振试验连接系统。
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，其结构体及关键部位的温度在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，同时高速飞行带来的气动噪声对结构体振动影响越来越复杂，为了研究受热结构体在高温下的力学特性，必须尽可能模拟结构体真实工作环境。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，因此利用多维热振联合试验来模拟飞行器结构体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。
由于振动需要三维振动，因此需要设计能够同时连接产品及连接三个正交振动装置的连接系统，且此振动连接系统结构上满足刚度、强度及力的传递要求。再者，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；由于振动连接装置一端连产品另外三端连接液压球头，且液压球头不能经受高温，因此试验中如何解决振动连接装置在满足结构强度、刚度及传递特性要求的同时具备长时间良好的隔热特性至关重要。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好隔热特性的多维热振试验连接系统，以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，本发明提供了一种多维热振试验连接系统，其包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的正面以及任意两个相邻的侧边各连接一个水冷装置，所述水冷装置的外端设有用于与液压球头相连接的第一连接孔，所述液压球头在试验时与振动台连接，所述第一连接板的背面通过连接件(优选圆柱体状的连接件)与第二连接板相连接，所述连接件的两个端面分别与第一连接板的背面和第二连接板的正面连接(优选垂直连接)，所述第二连接板的背面用于与参试产品相连接，且所述第二连接板设有用于与所述参试产品相连接的参试产品连接孔。
进一步地，所述水冷装置包括圆柱体状的隔热主体，所述隔热主体两个端面的周向外缘分别构造有第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘设有第一冷却水管道和所述第一连接孔，所述第二凸缘设有第二冷却水管道和用于与所述第一连接板相连接的第二连接孔，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道通过设于所述隔热主体侧壁的侧壁冷却水管道相连通。优选的，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道分别设有进水口和出水口。
进一步地，在所述隔热主体径向截面的方向上，所述第一凸缘和第二凸缘的形状均为圆环形，优选等径。
进一步地，所述第一冷却水管道环形排布于所述第一凸缘上(优选第一凸缘的内部)，所述第二冷却水管道环形排布于所述第二凸缘上(优选第二凸缘的内部)。
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在所述隔热主体的侧壁上周向排列，且间隔均匀；
和/或，所述第一连接孔和第二连接孔均为多个，且间隔均匀。
进一步地，所述多维热振试验连接系统自所述水冷装置至第二连接板设有轴向贯通的通孔。具体优选为：所述隔热主体轴向开设有第一通孔，所述第一连接板开设有第二通孔，所述连接件轴向开设有第三通孔，所述第二连接板开设有第四通孔，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔均等径，且同轴设置。
进一步地，所述第一连接板的侧边(即连接有水冷装置的侧边)通过第三连接板与所述水冷装置相连接；优选的，所述第三连接板的两面分别与所述侧边和水冷装置垂直连接。
进一步地，所述第一连接板的侧边与第三连接板的连接处设有第一加强筋。
进一步地，所述连接件的外侧壁设有第二加强筋，所述第二加强筋的两端分别与第一连接板和第二连接板连接(优选垂直连接)，且所述第二加强筋上开设有多个用于减轻重量的第一减重孔，所述第二加强筋为多个，(优选为六个)，且多个所述第二加强筋在所述连接件的外侧壁上周向排列。优选的，所述第二加强筋开设有用于安装悬吊的螺纹孔，所述第一减重孔的孔径大于所述螺纹孔的孔径。
进一步地，所述第一连接板、第二连接板以及连接件的侧壁上均开设有多个用于减轻重量的第二减重孔；和/或，所述参试产品连接孔为多个。
优选的，所述第二减重孔的孔径大于第一连接孔和参试产品连接孔的孔径。同样的，所述第一减重孔的孔径也大于第一连接孔和参试产品连接孔的孔径。另外，所述第一减重孔和第二减重孔也可用于安装悬吊和约束装置。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明多维热振试验连接系统，其第一连接板用于连接参试产品，水冷装置用于连接液压球头，进而连接振动台，因此构成了三维的振动连接系统，结构简单而紧凑，满足了产品与振动台的连接要求；当然本发明并不仅限于三维的振动连接，还可按上述连接方式连接多个液压球头，进而连接多个振动台，从而构成多维振动连接系统；而且，本发明的水冷装置具有降温功能，起到了良好的隔热降温功效，减弱了高温对该连接系统的影响，确保了该连接系统具有良好的力传递性能。
2、本发明的水冷装置设计巧妙，结构简单，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；因此，该水冷装置的冷却作用对该高温下的连接系统进行了有效降温，确保了试验时连接系统的结构强度和刚度，确保了连接系统良好的力传递性能，从而进一步确保了热振动试验的准确性。
3、所述第一通孔、第二通孔、第三通孔和第四通孔的开设具有透风散热的作用，进一步降低了该连接系统的温度，同时也减轻了整个系统的重量。
4、第一加强筋和第二加强筋的设置，确保了结构的刚度、强度以及传递质量；各个减重孔的开设，不但在结构特性满足各方面要求的情况下进一步地减轻了系统的重量，由此振动台只需以较小动能即可达到振动效果，从而节省了能源。
附图说明
图1为本发明实施例所述多维热振试验连接系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述多维热振试验连接系统在另一视向的结构示意图；
图3为本发明实施例所述水冷装置的结构示意图；
其中，1、第一连接板；2、第二连接板；3、第一连接孔；4、连接件；5、参试产品连接孔；6、隔热主体；7、第一凸缘；8、第二凸缘；9、第一冷却水管道；11、第二连接孔；12、侧壁冷却水管道；13、第一通孔；16、第四通孔；17、第三连接板；18、第一加强筋；19、第二加强筋；20、第一减重孔；21、螺纹孔；22、第二减重孔；23、水冷装置。
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”、“正面”、“背面”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。例如，“正面”指的是朝向纸面外的一面，“背面”指的是朝向纸面内的一面。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～图3所示，本实施例提供了一种多维热振试验连接系统，其包括第一连接板1和第二连接板2，所述第一连接板1的正面以及其中任意两个相邻且垂直的侧边各连接一个水冷装置23，所述水冷装置23的外端设有用于与液压球头相连接的第一连接孔3，所述液压球头在试验时与振动台连接，所述第一连接板1的背面通过圆柱体状的连接件4与第二连接板2相连接，所述连接件4的两个端面分别与第一连接板1的背面和第二连接板2的正面垂直连接，所述第二连接板2的背面用于与参试产品相连接，且所述第二连接板2设有多个用于与所述参试产品相连接的参试产品连接孔5。
具体的，参见附图3，所述水冷装置23包括圆柱体状的隔热主体6，所述隔热主体两个端面的周向外缘分别构造有第一凸缘7和第二凸缘8，所述第一凸缘7设有第一冷却水管道9和所述第一连接孔3，所述第二凸缘8设有第二冷却水管道(图中未示出)和用于与所述第一连接板1相连接的第二连接孔11，所述第一冷却水管道9和第二冷却水管道通过设于所述隔热主体6侧壁的侧壁冷却水管道12相连通。所述第一冷却水管道9环形排布于所述第一凸缘7内部，所述第二冷却水管道环形排布于所述第二凸缘8内部。
所述侧壁冷却水管道12为多个(本实施例中为8个)，多个所述侧壁冷却水管道12在所述隔热主体6的侧壁上周向排列，且间隔均匀；所述第一连接孔3和第二连接孔11均为多个，且间隔均匀。所述第一冷却水管道9和第二冷却水管道分别设有进水口和出水口。
在所述隔热主体6径向截面的方向上，所述第一凸缘7和第二凸缘8的形状均为圆环形，且等径。
所述多维热振试验连接系统自所述水冷装置23至第二连接板2设有轴向贯通的通孔。具体为：所述隔热主体6轴向开设有第一通孔13，所述第一连接板1开设有第二通孔(图中未示出)，所述连接件4轴向开设有第三通孔(图中未示出)，所述第二连接板2开设有第四通孔16，所述第一通孔13、第二通孔、第三通孔和第四通孔16均等径，且同轴设置。
所述第一连接板1的侧边(即连接有水冷装置23的侧边)通过第三连接板17与所述水冷装置23相连接，所述第三连接板17的两面分别与所述侧边和水冷装置23垂直连接。
所述第一连接板1的侧边与第三连接板17的连接处设有第一加强筋18。所述连接件4的外侧壁设有第二加强筋19，所述第二加强筋19的两端分别与第一连接板1和第二连接板2垂直连接，且所述第二加强筋19上开设有多个用于减轻重量的第一减重孔20，所述第二加强筋19为多个，(本实施例中为6个)，且多个所述第二加强筋19在所述连接件4的外侧壁上周向排列。
所述第二加强筋19和第一连接板1均开设有多个用于安装悬吊的螺纹孔21，所述第一减重孔20的孔径大于所述螺纹孔21的孔径。所述第一连接板1、第二连接板2以及连接件4的侧壁上均开设有多个用于减轻重量的第二减重孔22；所述第二减重孔22的孔径大于第一连接孔3和参试产品连接孔5的孔径。同样的，所述第一减重孔20的孔径也大于第一连接孔3和参试产品连接孔5的孔径。另外，所述第一减重孔20和第二减重孔22也可用于安装悬吊和约束装置。
具体实施方法：
由于试验产品要求在试验时同时加载高温和多维振动，因此产品、工装、三个正交向的振动设备连接尤为复杂，既要保证各方向连接的刚度及传递质量又考虑连接的自由度；同时高温状态连接装置的力学性能会大幅下降，因此在连接系统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。
试验时，首先将该多维热振试验连接系统通过螺纹孔悬吊于合适位置(必要时也可利用减重孔进行悬吊)，将第二连接板的背面与参试产品的后端框连接，将第一连接板的正面以及其中任意两个相邻且垂直的侧边各连接一个水冷装置，由此共同形成多维热振连接系统，具体见附图1所示。最后将三个正交端面的水冷装置的另一端分别与三个正交向的液压球头连接，再将三个液压球头的另一端分别各自连接振动台。试验前先调节好三维振动系统，使之处于相互解耦状态，同时先让冷却系统(水冷装置)工作，通过外部压力控制循环水的流量和流速，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。
本实施例的多维热振试验连接系统，其第一连接板用于连接参试产品，水冷装置用于连接液压球头，进而连接振动台，因此构成了三维的振动连接系统，结构简单而紧凑，满足了产品与振动台的连接要求；当然本实施例并不仅限于三维的振动连接，还可按上述连接方式连接多个液压球头，进而连接多个振动台，从而构成多维振动连接系统；而且，本实施例的水冷装置具有降温功能，起到了良好的隔热降温功效，减弱了高温对该连接系统的影响，确保了该连接系统具有良好的力传递性能。
本实施例的水冷装置(具体参见附图3)设计巧妙，结构简单，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；因此，该水冷装置的冷却作用对该高温下的连接系统进行了有效降温，确保了试验时连接系统的结构强度和刚度，确保了连接系统良好的力传递性能，从而进一步确保了热振动试验的准确性。
本实施例第一加强筋和第二加强筋的设置，确保了结构的刚度、强度以及传递质量；各个减重孔的开设，不但在结构特性满足各方面要求的情况下进一步地减轻了系统的重量，由此振动台只需以较小动能即可达到振动效果，从而节省了能源。
综上所述，本实施例的连接系统具有良好的隔热降温功能，可完全满足800℃以下的热振试验，在满足结构刚度、强度的同时，具有良好的隔热特性，因而确保了振动时良好的力传递性能，进而确保了热振动试验的准确性。
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)

1.一种多维热振试验连接系统，其特征在于，包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的正面以及任意两个相邻的侧边各连接一个水冷装置，所述水冷装置的外端设有用于与液压球头相连接的第一连接孔，所述第一连接板的背面通过连接件与第二连接板相连接，所述连接件的两个端面分别与第一连接板的背面和第二连接板的正面连接，所述第二连接板的背面用于与参试产品相连接，且所述第二连接板设有用于与所述参试产品相连接的参试产品连接孔。
2.根据权利要求1所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述水冷装置包括圆柱体状的隔热主体，所述隔热主体两个端面的周向外缘分别构造有第一凸缘和第二凸缘，所述第一凸缘设有第一冷却水管道和所述第一连接孔，所述第二凸缘设有第二冷却水管道和用于与所述第一连接板相连接的第二连接孔，所述第一冷却水管道和第二冷却水管道通过设于所述隔热主体侧壁的侧壁冷却水管道相连通。
3.根据权利要求2所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，
在所述隔热主体径向截面的方向上，所述第一凸缘和第二凸缘的形状均为圆环形。
4.根据权利要求2所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述第一冷却水管道环形排布于所述第一凸缘上，所述第二冷却水管道环形排布于所述第二凸缘上。
5.根据权利要求2所述的多维热振试验连接系统，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在所述隔热主体的侧壁上周向排列，且间隔均匀；
和/或，所述第一连接孔和第二连接孔均为多个，且间隔均匀。
6.根据权利要求1所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述多维热振试验连接系统自所述水冷装置至第二连接板设有轴向贯通的通孔。
7.根据权利要求1所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述第一连接板的侧边通过第三连接板与所述水冷装置相连接。
8.根据权利要求7所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述第一连接板的侧边与第三连接板的连接处设有第一加强筋。
9.根据权利要求1所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述连接件的外侧壁设有第二加强筋，所述第二加强筋的两端分别与第一连接板和第二连接板连接，且所述第二加强筋上开设有多个用于减轻重量的第一减重孔，所述第二加强筋为多个，且多个所述第二加强筋在所述连接件的外侧壁上周向排列。
10.根据权利要求1所述的多维热振试验连接系统，其特征在于，所述第一连接板、第二连接板以及连接件的侧壁上均开设有多个用于减轻重量的第二减重孔；和/或，所述参试产品连接孔为多个。
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