CN108036909B - 振动模拟作动筒物理量的装夹工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种振动模拟作动筒物理量的装夹工装，旨在提供一种具有满足作动筒在同一振动台上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力的试验夹具。本发明通过下述技术方案予以实现：作动筒外筒通过夹紧区装夹定位前板座支架（11）、后板座支架（12）上的左安装座插销（10）、右安装座插销（13）实现径向定位；作动筒尾部叉耳及其作动筒的作动筒活塞杆连接环通过夹具底座两端的前端叉耳连接器（1）、后端叉耳连接器（6）实现纵向定位，在振动台振动、冲击、加速度试验过程中，作动筒输入液压油作用下来回作用下，产生往复运动，在同一振动台上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力测试。

Description

振动模拟作动筒物理量的装夹工装

技术领域

本发明涉及一种主要用于作动筒的振动冲击加速度试验夹具。

背景技术

加速度试验的目的是验证装备在结构上能够承受使用环境中由平台加、减速和机动引起的稳态惯性载荷的能力，以及在这些载荷作用期间和作用后其性能不会降低；装备承受坠撞惯性过载之后不会发生危险。

振动是物体围绕平衡位置进行的往复运动的一种形式。通常用一些物理量（如位移、速度、加速度等）随时间变化的函数来表征振动的时间历程。或者说，振动可以认为是一个质点或物体相对于一个基准位置的运动。当这个运动在一定的时间间隔后仍精确地重复着，称之为周期振动。运动量随时间按正弦或余弦函数变化的振动，亦称简谐振动。振动频率就是系统的固有频率。当有阻尼时，振动逐步衰减直到停止。强迫振动是在外部施加的激振力的持续作用下，系统受迫产生的振动。振动的特性与外部施加的激振力的大小、方向和频率有关。自激振动：由于系统具有非振荡性能源和反馈特性，从而引起的一种稳定的周期性振动。振动的频率接近系统的固有频率。按振动的规律分正弦振动或称简谐振动，能用正弦或余弦函数描述其运动规律的周期性振动。振动试验的目的是使得研制的装备能承受寿命周期内的振动与其他环境因素叠加的条件并正常工作。考虑振动与其他环境因素叠加时还应参考GJB150.1A-2009及本标准其他相关部分。验证装备能否承受寿命周期内的振动条件并正常工作。常温和高温试验时试验台在常温或者高温试验时电机驱动方式下，限位机构和摇臂机构之间的传动轴的长度：常温时传动轴较短，高低温时较长。采用交流伺服电机系统来实现扭矩的输入，使得系统有较高的频率响应和控制精度。液压阻尼器性能试验要求阻尼器在±600范围内进行往复运动，在驱动控制器的控制下按照一定频率和角速度运转，进而通过传动轴带动阻尼器运转，防止旋转角度过大。伺服电机与减速机一起安装在固定支架上，并通过联轴器与转矩传感器相连。编码器为轴贯穿型，安装在转矩传感器之后。整个试验装置安装在一个可移动的台架上，台架长1000mm，宽500mm，高900mm。试验台通过转矩和角度传感器负责采集试验过程中的扭矩和角度值，数据采集卡将采集到的数据进行变换和处理后传送给工控机。试验时连接摇臂与阻尼器摇臂通过一个固定连接片连接固定。电机驱动负载跟随输入，测量被试件的当量阻尼系数；模拟阻尼器在实际应用时，通过铰链左右拉动防止机器操纵杆运动过快，吸收机器动作过程中振动的作用。由于电机转子的转动惯量较大，电机在换向的瞬间对整个试验装置有一定的冲击。并且在该瞬间电机电流很大，对电机的使用寿命也有一定影响。

振动台是一种能够提供典型振动条件或模拟再现环境用以检验和评价各类工程装置及设备机械力学性能的试验设备。通常使用的振动台有机械式振动台、液压式振动台和电动式振动台三种振动台。冲击试验的目的是评估装备的结构和功能承受装卸、运输和使用环境中不常发生的重复冲击的能力；确定装备的异损性，用于包装设计，以保护装备结构和功能的完好性；测试装备固定装置的强度，该装备安装在可能发生碰撞的平台上。作动筒4作为飞机上的液压附件，为更好地验证其承受振动、冲击和加速度时的能力，最好的方式是在专用试验台上用模拟在飞机上安装方式的夹具进行相关试验。液压振动台由适当设备所施加的液体压力产生振动力驱动的振动台，液压振动台是把液压能转换能动能的振动台。液压振动台的油源系统为一高压系统，一般由高压油泵（高压泵和低压泵）、油泵电机、高精度滤波器、溢流阀、蓄能器、冷却器、邮箱以及必要的指示仪表、保护环节组成。液压振动台的主要技术要求有：在振动台加速度的工作频段内振动台额定加速度波形失真度不大于25％。测量时，谐波分量应包括到振动台上限工作频率的5倍。在振动台位移工作频段内，振动台的位移失真度应不大于5％，振动台台面横向运动加速度比应不大于25％振动台台面加速度均匀度应不大于25％，频率指示误差(a)5Hz以下不大于±20％(b)，550Hz不大于±5％(c)50Hz以上不大于±2％，频率稳定度(a)5Hz以下，4h不超过±25％(b)，550Hz4h不超过±1％(d)，50Hz以上4h不超过±2％，加速度幅值指示误差应不超过10％。振动台加速度幅度稳定度在30min内应不超过10％。振动台加速度信噪比应大于50dB。振动台扫描定振精度应不超过±1.5dB振动台油箱油温应为40±5℃。振动台振动发生器噪声声功率级应不大于85dA（A计权）振动台连续工作时间应不小于4h。在冲击与碰撞试验台中，冲击通常是指两个物体或构件的单次相互作用，激起瞬间力、位移、速度或加速度的突然变化，并在极短时间内释放出相当大的能量。它与振动一样能对作动筒4造成损伤或损坏，但在机理上是有区别的。冲击通常用脉冲峰值加速度脉冲持续时间和加速度变化量，冲击的试验条件一般由峰值加速度和冲击脉冲持续时间共同确定。作动筒4受冲击后产生的响应加速度于激励的加速度是成比例的。峰值加速度越大，对作动筒4的破坏性越大。脉冲持续时间对作动筒4的影响很复杂，它对作动筒4的冲击效果与作动筒4的固有频率有关。对冲击试验设备的要求能产生标称冲击波形的设备很多，如自由跌落式，气动式，压弹簧式等。除此之外，还可以用电动台进行冲击控制，但无论何种形式的冲击试验台，国家标准对它们的要求是一致的。试验时，只要将冲击波形落在容差带内，即算合格，否则不合格。振动对作动筒4的破坏更多地表现为损伤积累，因此振动的试验时间较长，而冲击对作动筒4的破坏表现为能量的集中释放或者说对作动筒4极限强度的影响，试验量级较大、冲击的脉冲持续时间较短。因此通常试验一次或几次便能完成。设计夹具体的目的模拟作动筒在飞机上的安装状态，在作动筒4进行振动、冲击和加速度试验，提供一种制作简单、装夹产品精度高，夹紧区夹紧稳定可靠的试验夹具。试验夹具在振动、冲击和加速度试验过程中，主要起支撑作用，以平衡试验中产生的振动、冲击和加速度载荷。试验夹具的失效形式有两种情况：一种情况是夹具受外力及其它环境因素的影响，使得夹具变形量过大超过试验要求的最低标准，造成试验结果误差过大。另一种情况就是夹具本身在大载荷下使得结构材料本身失效，夹具发生结构性破坏，对试验安全造成威胁。具体破坏形式有以下几个方面：

1夹具承重破坏：试验振动系统重量过大，引起台架结构受力变形过大甚至造成夹具结构性破坏。

2夹具受冲击损坏：在试验过程中产生的冲击载荷使得夹具变形过大造成试验结果误差过大甚至失真，或者由于载荷过大，超过夹具材料的许用应力使夹具结构发生破坏。

3夹具发生共振引起损坏：在试验过程中，夹具可能与其他部件共振，引起结构失效破坏。

发明内容

本发明的目的是针对作动筒进行振动、冲击和加速度试验，提供一种制作简单、作动筒4装夹精度高，夹紧区夹紧稳定可靠的试验夹具。

本发明解决试验问题采用的方案是：一种振动模拟作动筒物理量的装夹工装，包括，与试验台连接夹具底座9，固定在夹具底座9纵向两端接头支架及其镙接在所述接头支架镙接孔中的前端叉耳连接器，对称固定在所述接头支架中心连线两侧，且由前板座支架和后板座支架组成的定位支架，其特征在于：作动筒4外筒通过夹紧区装夹定位前板座支架11和后板座支架12上的左安装座插销10、右安装座插销13实现径向定位；作动筒4尾部叉耳及其作动筒4的作动筒活塞杆连接环通过夹具底座9两端的1前端叉耳连接器1、后端叉耳连接器6实现纵向定位，在振动台16振动、冲击、加速度试验过程中，作动筒4输入液压油作用下来回作用下，产生往复运动，在同一振动台上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力测试。

本发明具有如下有益效果是。

制作简单。本发明作动筒4外筒通过定位前板座支架11和后板座支架12上的左安装座插销10、右安装座插销13实现径向定位；作动筒4尾部叉耳及其作动筒4的作动筒活塞杆连接环通过夹具底座9两端的1前端叉耳连接器1、后端叉耳连接器6实现纵向定位，这种根据作动筒4的基本结构，即作动筒4外筒与机体连接，作动筒活塞杆为一整体的特性，设计制造的振动、冲击和加速度试验夹具制作简单可靠。通过夹具底座与振动台16连接，可实现作动筒4在前后、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验，当夹具底座与夹具底座侧板的位置互换时，可实现作动筒4在上下两个方向的振动、冲击和加速度试验。夹具底座和夹具底座侧板均有均匀分布孔，可通过螺栓与振动台16连接并固定，实现了对夹具的可靠定位夹紧。通过取消或增加接头支架，并调节接头支架和作动筒4作动筒活塞杆的位置，可实现作动筒4在工作状态和非工作状态的相关验证工作。

作动筒4装夹精度高。本发明作动筒4的筒体通过可防止螺栓脱落的左安装座插销10和右安装座插销13与前板座支架11和后板座支架12连接，作动筒活塞杆粗端接头通过叉耳定位螺栓14与后端叉耳连接器6连接，并通过螺母固定；并通过支架两端的螺母固定，通过形状一致的安装座插销光面与作动筒4的筒体安装座，形状一致的叉耳定位螺栓14表面形状与作动筒活塞杆粗端接头内孔，作动筒活塞杆细端接头通过作动筒活塞杆端环螺栓7与前端叉耳连接器1连接，并通过螺母固定；可将装配精度控制在0.1mm以内，保证了安装的稳固可靠。具有满足作动筒4在同一振动台16上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力测试。

夹紧区夹紧稳定可靠。本发明作动筒4外筒通过夹紧区装夹前板座支架11和后板座支架12上的左安装座插销10、右安装座插销13实现径向定位；夹具底座9和夹具底座侧板2设计有均匀分布的通孔，可通过内六角螺栓与振动台16设备连接固定。同时根据作动筒4各机械接口的结构形式，专门设计了与之对应的用于连接固定的后端叉耳连接器6、叉耳定位螺栓14、前端叉耳连接器1、作动筒活塞杆端环螺栓7，避免了因采用标准件固定装夹试验室带来的作动筒4松动而导致的作动筒4破损问题。为保证夹具与振动台16的夹紧稳定可靠，夹具侧边通过振动台16固定板固定，并用内六角螺栓固定。振动台16固定板的突出部与夹具底座侧板紧密贴合，在试验过程中可防止因振动、冲击和加速度载荷偏大而使其脱离振动台16。

本发明可适合作动筒4进行振动、冲击和加速度试验的夹持。

附图说明

图1是本发明的振动模拟作动筒物理量的装夹工装示意图。

图2是图1中作动筒4的外形示意图。

图中：1前端叉耳连接器，2夹具底座侧板，3三角形支座，4作动筒，5三角形支座，6后端叉耳连接器，7作动筒活塞杆端环螺栓，8左接头支架，9夹具底座，10左安装座插销，11前板座支架，12后板座支架，13右安装座插销，14叉耳定位螺栓，15右接头支架，16振动台。

实施方式

参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种振动模拟作动筒物理量的装夹工装，包括，与振动台16连接夹具底座9，固定在夹具底座9纵向两端接头支架及其镙接在所述接头支架镙接孔中的叉耳连接器，对称固定在所述接头支架中心连线两侧的定位支架。作动筒4外筒通过夹紧区装夹定位前板座支架11和后板座支架12上的左安装座插销10、右安装座插销13实现径向定位；作动筒4尾部叉耳及其作动筒4的作动筒活塞杆连接环通过夹具底座9两端的1前端叉耳连接器1、后端叉耳连接器6实现纵向定位，在试验台16振动、冲击、加速度试验过程中，作动筒4输入液压油作用下来回作用下，产生往复运动，在同一振动台16上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力测试。

作动筒4外筒通过左安装座插销10和右安装座插销13与前板座支架11和后板座支架12连接，并用螺母固定。作动筒活塞杆连接环通过作动筒活塞杆端环螺栓7与前端叉耳连接器1连接，并用螺母固定。前端叉耳连接器1通过螺母与左接头支架8固定；作动筒活塞杆粗端的大接头通过叉耳定位螺栓14与后端叉耳连接器6连接，并用螺母固定，后端叉耳连接器6通过螺母与右接头支架15固定；左接头支架8、右接头支架15和前板座支架11、后板座支架12通过内六角螺栓固定在夹具底座9上。在振动、冲击、加速度试验过程中，为保证作动筒4在夹具上的装夹稳定可靠，根据作动筒4各机械接口的结构形式，专门设计了与之对应的用于连接固定的后端叉耳连接器6、叉耳定位螺栓14、前端叉耳连接器1、作动筒活塞杆端环螺栓7，从而避免了因采用标准件固定装夹试验室带来的作动筒4松动而导致的作动筒4破损问题。当取消作动筒活塞杆端环螺栓7、前端叉耳连接器1、叉耳定位螺栓14、后端叉耳连接器6、左接头支架8和右接头支架15时，通过分别向作动筒4大管嘴和小管嘴输入液压油，以实现作动筒活塞杆细端的伸出，作动筒活塞杆粗端的缩回，以及作动筒活塞杆细端的缩回，作动筒活塞杆粗端的伸出，可实现作动筒4在工作状态下的相关验证工作。

夹具底座9和底座侧板2均布孔，可通过φ10的螺栓与振动台16连接并固定，实现了对夹具的可靠定位夹紧，夹具底座9相连振动台16，可实现作动筒4在前后、左右四个方向的振动、冲击和加速度试验，当夹具底座9与底座侧板2的位置互换时，可实现作动筒4在上下两个方向的振动、冲击和加速度试验。通过取消或增加接头支架，并调节接头支架和作动筒4作动筒活塞杆的位置，可实现作动筒4在工作状态和非工作状态的相关验证工作。为保证夹具与振动台16的夹紧稳定可靠，夹具侧边通过内六角螺栓固定振动台16固定板，振动台16固定板的突出部与夹具底座9底座侧板2紧密贴合，在试验过程中可防止因振动、冲击和加速度载荷偏大而使其脱离振动台16。

本发明根据作动筒4的基本结构，即作动筒4外筒与机体连接，作动筒活塞杆为一整体的特性，设计制造的振动、冲击和加速度试验夹具。作动筒4的筒体通过前板座支架11和后板座支架12，分别由左安装座插销10和右安装座插销13的螺母固定，以防止螺栓脱落。左安装座插销10和右安装座插销13轴端光面与作动筒4的筒体安装座的形状一致，其装配精度控制在0.1mm以内，保证了安装的稳固可靠。作动筒活塞杆粗端接头通过叉耳定位螺栓14与后端叉耳连接器6连接，并通过螺母固定；叉耳定位螺栓14的表面形状与作动筒活塞杆粗端接头内孔形状一致，其装配精度控制在0.1mm以内，保证了安装的稳固可靠。作动筒活塞杆细端接头通过作动筒活塞杆端环螺栓7与前端叉耳连接器1连接，并通过螺母固定；作动筒活塞杆端环螺栓7的表面形状与作动筒活塞杆细端接头内孔形状一致，其装配精度控制在0.1mm以内，保证了安装的稳固可靠。

本发明作动筒4夹具的夹具底座9和底座侧板2设计有均匀分布的通孔，夹具可通过内六角螺栓与振动台16设备连接固定。为保证夹具与振动台16的夹紧稳定可靠，装夹工装侧边通过振动台16固定板固定，并用内六角螺栓固定。振动台16固定板的突出部与夹具底座（夹具底座侧板）紧密贴合，在试验过程中可防止因振动、冲击和加速度载荷偏大而使其脱离振动台16。

Claims (2)

1.一种振动模拟作动筒物理量的装夹工装，包括，与振动台（16）连接的夹具底座（9），固定在夹具底座（9）纵向两端的接头支架及镙接在所述接头支架镙接孔中的叉耳连接器，对称固定在所述接头支架中心连线两侧，且由前板座支架（11）和后板座支架（12）组成的定位支架，其特征在于：夹具底座（9）和夹具底座侧板（2）设计有均匀分布的通孔，同时根据作动筒（4）各机械接口的结构形式，设计了与之对应的用于连接固定的后端叉耳连接器（6）、叉耳定位螺栓（14）、前端叉耳连接器（1）和作动筒活塞杆端环螺栓（7），夹具底座（9）和底座侧板（2）均布孔通过螺栓连接振动台（16）并固定，振动台（16）固定板的突出部份与夹具底座侧板紧密贴合，左接头支架（8）、右接头支架（15）和前板座支架（11）、后板座支架（12）通过内六角螺栓固定在夹具底座（9）上；作动筒（4）尾部叉耳及其作动筒（4）的作动筒活塞杆连接环通过夹具底座（9）两端的前端叉耳连接器（1）、后端叉耳连接器（6）实现纵向定位，作动筒活塞杆粗端接头通过叉耳定位螺栓（14）与后端叉耳连接器（6）连接，作动筒活塞杆细端接头通过作动筒活塞杆端环螺栓（7）与前端叉耳连接器（1）连接，并都通过螺母固定，后端叉耳连接器（6）通过螺母与右接头支架（15）固定，作动筒筒体通过可防止螺栓脱落的左安装座插销（10）和右安装座插销（13）与前板座支架（11）和后板座支架（12）连接，其中，左安装座插销（10）和右安装座插销（13）穿过前板座支架（11），叉耳定位螺栓（14）的表面形状与作动筒活塞杆粗端接头内孔形状一致，其装配精度都控制在0.1mm以内，前板座支架（11）、后板座支架（12）上的左安装座插销（10）、右安装座插销（13）实现作动筒的径向定位；取消作动筒活塞杆端环螺栓（7）、前端叉耳连接器（1）、叉耳定位螺栓（14）、后端叉耳连接器（6）、左接头支架（8）和右接头支架（15），作动筒（4）分别通过大管嘴和小管嘴输入液压油，在振动台（16）振动、冲击、加速度试验过程中，作动筒（4）在输入液压油的作用下，作动筒活塞杆粗端缩回，细端伸出，细端缩回，粗端伸出，产生往复运动，作动筒（4）在工作状态下做相关验证；当夹具底座（9）与底座侧板（2）的位置互换时，分别实现作动筒（4）在上下两个方向的振动、冲击加速度试验和作动筒（4）在前后、左右四个方向的振动、冲击和加速度试验，作动筒（4）在同一振动台（16）上完成上下、左右、前后六个方向的振动、冲击和加速度试验的能力测试。

2.如权利要求1所述的振动模拟作动筒物理量的装夹工装，其特征在于：前端叉耳连接器（1）通过螺母与左接头支架（8）固定。