CN107727496A - 一种热力耦合试验水冷型万向加载装置 - Google Patents

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易果
徐姣
韩涵
李�昊
曹玲玲
史立涛
时亚州
王小卫
孙自强
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Abstract

本发明提供了一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，包括球形加载杆、水冷装置、球座形万向加载装置，球形加载杆的主体为圆柱形拉杆结构，圆柱形拉杆结构一端为螺纹结构，用于与作动筒、力传感器连接，另一端穿过水冷装置通过球头与球座形万向加载装置装配连接实现万向加载功能；水冷装置的主体为圆柱形密封腔结构，其内径略大于圆柱形拉杆结构的外径；所述水冷装置的外表面分布有两个管嘴，分别用于接入进水管路和出水管路，球座形万向加载装置包括一外螺纹球座内嵌设置在外螺纹球座内的内螺纹球帽。本发明所提供的热力耦合试验水冷型万向加载装置，可满足热力耦合试验中单个或多个集中载荷的加载需求，提高了试验加载精度，保障了试验的顺利开展。

Description

一种热力耦合试验水冷型万向加载装置
技术领域
本发明涉及一种强度环境试验装置，具体涉及一种热力耦合试验水冷型万向加载装置。
背景技术
对于高超声速飞行器，为分析气动力、热对部件的影响，需开展地面静热联合考核试验，目前比较成熟的考核方法是利用石英灯对试验件进行辐射加热，同时通过加载装置穿过石英灯加热器对试件施加力载荷。在此类热力耦合试验中，面临着两个加载方面的难题：其一因加载装置的加载杆靠近石英灯的区域的温度将急剧升高，在某些试验中加载杆局部温度甚至超过1000℃，导致其强度急剧下降，从而导致整个试验失败；其二因试验件在加载装置的作用下加产生较大形变，若加载装置不能随试验件的变形而自适应变形，将使试验载荷的传递路径出现偏差，伴随着载荷的增大试验误差将越来越大，可能导致试验加载失败。因此，有必要设计出一种自带冷却功能的万向加载装置用于热力耦合试验，以保障试验的顺利进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可满足热力耦合试验中单个或多个集中载荷的加载需求的热力耦合试验水冷型万向加载装置，通过水冷装置解决了加载杆靠近加热器的区域因温度过高而强度急剧下降导致试验加载失败的技术瓶颈，通过球座形万向加载装置解决了加载杆无法适应试件变形而导致试验加载误差较大的难题。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，包括球形加载杆、水冷装置、球座形万向加载装置，球形加载杆的主体为圆柱形拉杆结构，圆柱形拉杆结构一端为螺纹结构，用于与作动筒、力传感器等连接，另一端穿过水冷装置通过球头与球座形万向加载装置装配连接实现万向加载功能；所述水冷装置的主体为圆柱形密封腔结构，其内径略大于圆柱形拉杆结构的外径，便于套在球形加载杆上，其外径可根据实际情况确定；所述水冷装置的外表面分布有两个管嘴，分别用于接入进水管路和出水管路，使用时水流通过进水管嘴进入密封腔内，再从出水管嘴排出，从而将球形加载杆上的热量带走达到冷却球形加载杆的目的；所述的球座形万向加载装置包括一外螺纹球座内嵌设置在外螺纹球座内的内螺纹球帽。
优选地，所述外螺纹球座上半部分为外螺纹圆柱结构，圆柱内部为球窝形，可与球形加载杆的球头配合使用，其下半部分为梯形截面圆锥结构，可安装在试件上，可将作动筒的载荷传递至试件表面。
优选地，所述内螺纹球帽外形为圆柱结构，内部下半部分为内螺纹结构，可与外螺纹球座装配，内部上半部分为球窝形，并在球窝顶端有一个矩形孔，便于球形加载杆的拉杆结构从中穿出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过其水冷装置可有效降低加载杆靠近加热器区域部分的温度，解决了加载杆因温度过高强度下降而无法加载的问题，通过其球座形万向加载装置可使加载杆球头朝任意方向扭转，解决了加载杆无法自适应试件变形而导致加载误差过大的问题，提高了试验加载精度，保障了试验的顺利开展。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中的球形加载杆置示意图；
图3为本发明实施例中的水冷装置示意图；
图4为本发明实施例中的球座形万向加载装置示意图；
图5为本发明实施例中的外螺纹球座示意图；
图6为本发明实施例中的内螺纹球帽示意图；
图7为本发明实施例中的整体安装方式示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，包括球形加载杆1、水冷装置2、球座形万向加载装置3，球形加载杆1的主体为圆柱形拉杆结构，圆柱形拉杆结构一端为螺纹结构11，用于与作动筒、力传感器等连接，另一端穿过水冷装置2通过球头12与球座形万向加载装置3装配连接实现万向加载功能；所述水冷装置2的主体为圆柱形密封腔结构，其内径略大于圆柱形拉杆结构的外径，便于套在球形加载杆1上，其外径可根据实际情况确定；所述水冷装置2的外表面分布有两个管嘴21，分别用于接入进水管路和出水管路，使用时水流通过进水管嘴进入密封腔内，再从出水管嘴排出，从而将球形加载杆1上的热量带走达到冷却球形加载杆1的目的；所述的球座形万向加载装置3包括一外螺纹球座31内嵌设置在外螺纹球座31内的内螺纹球帽32。
如图5所示，所述外螺纹球座31上半部分为外螺纹圆柱结构，圆柱内部为球窝形，可与球形加载杆1的球头配合使用，其下半部分为梯形截面圆锥结构，可安装在试件上，可将作动筒的载荷传递至试件表面。
如图6所示，所述内螺纹球帽32，其外形为圆柱结构，内部下半部分为内螺纹结构，可与外螺纹球座装配，内部上半部分为球窝形，并在球窝顶端有一个矩形孔，便于球形加载杆1的拉杆结构从中穿出。
下面结合附图具体说明借助于上述实施例提供的组件，通过一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，可满足热力耦合试验中单个或多个集中载荷的加载需求，具体如下：
试验前，如图7所示，先将热力耦合试验水冷型万向加载装置3依次穿过石英灯加热器外罩5和石英灯6，然后将其上下移动使之与试件4的加载面贴合，最后将进水管路和出水管路分别与其两个管嘴连接，并向其供水。试验时，在石英灯6供电加热的条件下，热力耦合试验水冷型万向加载装置3的球形加载杆1与作动筒连接，从而实现热环境下的万向静力加载。
综上，本发明所提供的热力耦合试验水冷型万向加载装置，可满足热力耦合试验中单个或多个集中载荷的加载需求，通过水冷装置解决了加载杆靠近加热器的区域因温度过高而强度急剧下降导致试验加载失败的技术瓶颈，通过球座形万向加载装置解决了加载杆无法适应试件变形而导致试验加载误差较大的难题，提高了试验加载精度，保障了试验的顺利开展。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，其特征在于，包括球形加载杆(1)、水冷装置(2)、球座形万向加载装置(3)，球形加载杆(1)的主体为圆柱形拉杆结构，圆柱形拉杆结构一端为螺纹结构(11)，用于与作动筒、力传感器连接，另一端穿过水冷装置(2)通过球头(12)与球座形万向加载装置(3)装配连接实现万向加载功能；所述水冷装置(2)的主体为圆柱形密封腔结构，其内径略大于圆柱形拉杆结构的外径，便于套在球形加载杆(1)上；所述水冷装置(2)的外表面分布有两个管嘴(21)，分别用于接入进水管路和出水管路；所述的球座形万向加载装置(3)包括一外螺纹球座(31)内嵌设置在外螺纹球座(31)内的内螺纹球帽(32)。
2.根据权利要求1所述的一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，其特征在于，所述外螺纹球座(31)上半部分为外螺纹圆柱结构，圆柱内部为球窝形，可与球形加载杆(1)的球头配合使用，其下半部分为梯形截面圆锥结构，可安装在试件上，可将作动筒的载荷传递至试件表面。
3.根据权利要求1所述的一种热力耦合试验水冷型万向加载装置，其特征在于，所述内螺纹球帽(32)外形为圆柱结构，内部下半部分为内螺纹结构，可与外螺纹球座装配，内部上半部分为球窝形，并在球窝顶端有一个矩形孔，便于球形加载杆(1)的拉杆结构从中穿出。
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