CN107907288A - 一种航天气瓶的振动试验用夹具 - Google Patents

一种航天气瓶的振动试验用夹具 Download PDF

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潘娜
王晓森
陶林
黄阳
宋莉
张力
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Xian Aerospace Propulsion Institute
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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Observation And Control Technology Research Institute Of Xi'an Space Dynamic
Beijing Institute of Structure and Environment Engineering
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Abstract

本发明公开了一种航天气瓶的振动试验用夹具，包括中空的夹具主体，所述夹具主体的顶部和底部分别具有圆环形的顶板和圆环形的底板；所述底板与一个振动台台体相连接；所述顶板的顶部固定连接有一个圆形的盖板；所述盖板的顶部固定连接有一个转接头；所述夹具主体下部内侧面固定设置有一个与所述底板相互平行的、圆形的安装板，所述安装板与所述转接头之间的位置用于放置需要夹持的航天气瓶。本发明可以在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持固定，满足对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持需求，并且可以让用户可靠地检验航天气瓶承受轴向振动和径向振动环境的能力。

Description

一种航天气瓶的振动试验用夹具
技术领域
本发明涉及振动试验技术领域，特别是涉及一种航天气瓶的振动试验用夹具。
背景技术
目前，航天气瓶主要应用于航天器的推进系统、流体管理系统等方面，其功能是为不同系统贮存和提供高压气体。
为了检验航天气瓶是否具有承受各种振动环境的能力，需要对其进行振动试验，确保其在使用期间的可靠性以及稳定性。
目前，对于圆柱形的航天气瓶，进行的振动试验主要是卧式试验，即航天气瓶的轴线方向平行于振动台的台面，在试验时，通过振动夹具将航天气瓶的前后两端分别固定于振动台台面上。
但是，对于现有的航天气瓶，有时用户要求其振动试验时为立式状态，由于有的航天气瓶长达1600mm，因此，对应的试验夹具设计尺寸相应较高，导致传统的L形的振动试验用夹具由于刚度很弱，无法满足用户在进行振动试验时，对航天气瓶的夹具提出的一阶振动频率不得低于预设振动试验频率(例如300Hz)的要求，因此，现有的航天气瓶的夹具无法让用户可靠地检验航天气瓶承受轴向振动和径向振动环境的能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种航天气瓶的振动试验用夹具，其可以在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持固定，满足对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持需求，并且可以让用户可靠地检验航天气瓶承受轴向振动和径向振动环境的能力，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种航天气瓶的振动试验用夹具，包括中空的夹具主体，所述夹具主体的顶部和底部分别具有圆环形的顶板和圆环形的底板；
所述底板与一个振动台台体相连接；
所述顶板的顶部固定连接有一个圆形的盖板；
所述盖板的顶部固定连接有一个转接头；
所述夹具主体下部内侧面固定设置有一个与所述底板相互平行的、圆形的安装板，所述安装板与所述转接头之间的位置用于放置需要夹持的航天气瓶。
其中，所述盖板的中心位置具有圆环部嵌入孔；
对应地，所述转接头包括法兰部和圆环部，所述圆环部位于所述法兰部的底面并且嵌入到所述圆环部嵌入孔中，所述法兰部与所述盖板的顶部固定连接；
所述安装板顶部与所述航天气瓶的底部固定连接，所述圆环部套于所述航天气瓶的顶部圆柱面上。
其中，所述夹具主体的四周外壁从上到下间隔设置有多个圆孔。
其中，所述安装板沿着径向间隔分布有多个加强筋。
其中，当需要对航天气瓶进行径向振动试验时，所述底板安装在一个水平式滑台的滑板顶面，所述滑板的左端与所述振动台台体的振动输出端相连接；
所述振动台台体的振动输出端位于所述底板的正左方；
所述滑板可左右水平滑动地设置在所述水平式滑台下部具有的滑台主体上。
其中，需要对航天气瓶进行轴向振动试验时，所述底板的底部通过一个扩展台与所述振动台台体的振动输出端相连接；
所述振动台台体的振动输出端位于所述底板的正下方。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种航天气瓶的振动试验用夹具，其可以在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持固定，满足对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持需求，并且可以让用户可靠地检验航天气瓶承受轴向振动和径向振动环境的能力，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具的正视图；
图2为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具在不包括盖板和转接头时的立体结构示意图；
图3为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具的仰视图；
图4为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具的纵向剖开时的右半部分的立体结构示意图；
图5为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具中盖板的立体结构示意图；
图6为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具中转接头的立体结构示意图；
图7为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具所需要夹持的一种航天气瓶的立体结构示意图；
图8为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具在夹持住航天气瓶后，与振动台台体配合进行径向振动试验时的正视图；
图9为本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具在夹持住航天气瓶后，与振动台台体配合进行轴向振动试验时的正视图；
图中，1为夹具主体，10为底板，11为顶板，12为圆孔；
2为盖板，20为圆环部嵌入孔；
3为转接头，31为法兰部，32为圆环部，4为航天气瓶，5为振动台台体，7为扩展台；
6为水平式滑台，60为滑板，61为滑台主体；
8为安装板，80为加强筋。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图9，本发明提供了一种航天气瓶的振动试验用夹具，主要用于在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持固定，满足对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持需求。该夹具包括中空的夹具主体1，所述夹具主体1的顶部和底部分别具有圆环形的顶板11和圆环形的底板10；
所述底板10与振动台台体5连接；
所述顶板11的顶部固定连接有一个圆形的盖板2；
所述盖板2的顶部固定连接有一个转接头3；
所述夹具主体1下部内侧面固定设置有一个所述底板10相互平行的、圆形的安装板8，所述安装板8与所述转接头3之间的位置用于放置需要夹持的航天气瓶4。
需要说明的是，由于所述底板10与振动台台体5连接，因此，通过底板10，可以将振动台台体5输出的振动机械能量传递给夹具主体1内放置的航天气瓶4。
在本发明中，具体实现上，一并参见图5、图6，所述盖板2的中心位置具有圆环部嵌入孔20；
对应地，所述转接头3包括法兰部31和圆环部32，所述圆环部32位于所述法兰部31的底面并且嵌入到所述圆环部嵌入孔20中，所述法兰部31与所述盖板2的顶部固定连接(具体为螺纹固定连接)；
所述安装板8顶部与所述航天气瓶4的底部固定连接，所述圆环部32套于所述航天气瓶4的顶部圆柱面上，即所述航天气瓶4位于所述安装板8顶部与所述圆环部32之间的位置。
需要说明的是，所述圆环部32的形状、大小与所述航天气瓶4顶部的形状、大小相对应匹配，因此，对于本发明，通过转接头3的圆环部32，可以对航天气瓶4起到导向作用，能够保证航天气瓶4的垂直度，保证航天气瓶4垂直放置。
另外，由于所述安装板8顶部与所述航天气瓶4的底部固定连接，因此本发明可以对垂直方式的航天气瓶4进行可靠的固定与约束。在本发明中，具体实现上，一并参见图2，所述夹具主体1的四周外壁从上到下间隔设置有四个圆孔12。通过该圆孔12，可以观察夹具主体1内的航天气瓶4的情况，以及实现航天气瓶4上测点连接的测试线缆与外部的振动控制仪、应变仪之间的走线。
需要说明的是，所述圆孔12的形状、大小和数量可以根据用户的需要进行相应调整。
在本发明中，具体实现上，一并参见图3，所述安装板8沿着径向间隔分布有多个加强筋80，从而通过加强筋80，可以提高安装板8的刚度，进而提高本发明的夹具的整体刚度。
为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明提供的航天气瓶的振动试验用夹具的主体安装过程，具体如下：
首先，将夹具主体1架起，然后将航天气瓶4通过立式状态垂直吊入夹具主体1内；
然后，从夹具主体1的下方，将航天气瓶4的底部法兰与安装板8进行螺纹固定连接；
接着，将盖板2安装在振动试验夹具1的顶板11上；
然后，再将转接头3套于航天气瓶4顶部的圆柱面上，并将转接头3的底部四周边缘与盖板2螺纹固定连接；
最后，将夹具主体1连同盖板2、转接头3、航天气瓶4一起吊至振动台台体5附近。这时候，可以根据图8、图9所示，相应地进行径向或者轴向振动试验。
在本发明中，具体实现上，一并参见图8，当需要对航天气瓶4进行径向振动试验时，所述底板10安装在一个水平式滑台6的滑板60顶面，所述滑板60的左端与所述振动台台体5的振动输出端相连接；此时，所述振动台台体5的振动输出端位于所述底板10的正左方；
所述滑板60可左右水平滑动地设置在所述水平式滑台6下部具有的滑台主体61上(例如滑板60的底部通过水平横向分布的静压轴承与所述滑台主体61的顶面相连接)。
在本发明中，具体实现上，一并参见图9，当需要对航天气瓶4进行轴向振动试验时，所述底板10的底部通过一个扩展台7与所述振动台台体5的振动输出端相连接，此时，所述振动台台体5的振动输出端位于所述底板10的正下方。
需要说明的是，所述振动台台体5的振动输出端可以根据用户的需要，调整朝向位置，进行水平状态或者垂直状态的调整。
具体实现上，所述振动台台体5可以为现有的任意一种能够满足底板10安装尺寸以及试验推力的、可水平状态或者垂直状态调整的试验台。例如，所述振动台台体5可以为北京航天希尔测试技术有限公司生产的型号为H3580A的电动式振动台。
需要说明的是，对于圆柱形的航天气瓶，其一般尺寸较大，例如可以长达1600mm(毫米)，这时候，如果使用相应尺寸的传统L型夹具，那么传统L型夹具的刚度很弱，无法满足在对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持固定需求(对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时，要求夹具的一阶振动频率达到300赫兹，而L形的夹具的一阶振动频率一般不超过150赫兹)。而本发明提供的夹具，由于采用锥式固定方式来对圆柱形的航天气瓶上下两端进行固定，刚性高，可以在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持，最终其一阶振动频率可以达到300赫兹，满足用户在进行振动试验时，对航天气瓶的夹具提出的一阶振动频率不得低于预设振动试验频率(例如300Hz)的要求。
对于本发明提供的航天气瓶的振动试验用夹具，其能够适用于尺寸很高(例如大于等于1600毫米)的航天气瓶的振动试验，并且刚性高，可以很好地进行振动方面的力学环境性能试验。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种航天气瓶的振动试验用夹具，其可以在轴向和径向上都对航天气瓶进行牢固地夹持固定，满足对航天气瓶进行轴向振动试验和径向振动试验时的夹持需求，并且可以让用户可靠地检验航天气瓶承受轴向振动和径向振动环境的能力，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，包括中空的夹具主体(1)，所述夹具主体(1)的顶部和底部分别具有圆环形的顶板(11)和圆环形的底板(10)；
所述底板(10)与一个振动台台体(5)相连接；
所述顶板(11)的顶部固定连接有一个圆形的盖板(2)；
所述盖板(2)的顶部固定连接有一个转接头(3)；
所述夹具主体(1)下部内侧面固定设置有一个与所述底板(10)相互平行的、圆形的安装板(8)，所述安装板(8)与所述转接头(3)之间的位置用于放置需要夹持的航天气瓶(4)。
2.如权利要求1所述的航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，所述盖板(2)的中心位置具有圆环部嵌入孔(20)；
对应地，所述转接头(3)包括法兰部(31)和圆环部(32)，所述圆环部(32)位于所述法兰部(31)的底面并且嵌入到所述圆环部嵌入孔(20)中，所述法兰部(31)与所述盖板(2)的顶部固定连接；
所述安装板(8)顶部与所述航天气瓶(4)的底部固定连接，所述圆环部(32)套于所述航天气瓶(4)的顶部圆柱面上。
3.如权利要求1所述的航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，所述夹具主体(1)的四周外壁从上到下间隔设置有多个圆孔(12)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，所述安装板(8)沿着径向间隔分布有多个加强筋(80)。
5.如权利要求1至3中任一项所述的航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，当需要对航天气瓶(4)进行径向振动试验时，所述底板(10)安装在一个水平式滑台(6)的滑板(60)顶面，所述滑板(60)的左端与所述振动台台体(5)的振动输出端相连接；
所述振动台台体(5)的振动输出端位于所述底板(10)的正左方；
所述滑板(60)可左右水平滑动地设置在所述水平式滑台(6)下部具有的滑台主体(61)上。
6.如权利要求1所述的航天气瓶的振动试验用夹具，其特征在于，需要对航天气瓶(4)进行轴向振动试验时，所述底板(10)的底部通过一个扩展台(7)与所述振动台台体(5)的振动输出端相连接；
所述振动台台体(5)的振动输出端位于所述底板(10)的正下方。
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