CN108051168A - 一种往复密封多轴振动加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种往复密封多轴振动加载装置。包括驱动部分和角度调节部分，驱动部分由驱动缸带动试验缸运动，两者并联通过连接杆刚性连接，同时设置防偏载结构；角度调节部分置于振动台面上，通过更替支撑结构改变角度，实现单一振动分解为轴向+径向振动。本发明解决了现有装置的技术难题，通过单轴振动台实现了双向振动，在有限的空间内布置驱动缸与试验缸并实现偏载处理，充分的减少振动台面上试验组件的质量与体积，以减低振动台的选型标准。

Description

一种往复密封多轴振动加载装置
技术领域
本发明属于液压往复密封领域，具体涉及了一种往复密封多轴振动加载装置。
背景技术
近年来随着我国飞机项目的大量兴起，相关的配套研究实验工作也开始陆续展开。目前，液压作动器作为飞机上主要的执行器，研究其动密封件的性能对于作动器以及系统的安全性、可靠性、维护性和寿命具有重要影响。针对现役及未来先进飞机液压系统的“高可靠、长寿命、准预测”的目标，有必要对实际密封结构进行高度的实际工况模拟试验。飞机液压作动器密封件主要承受高压、变速、高低温与振动环境等复杂工况，目前国内对于高压、变速、高低温环境下的密封件试验比较多，当对于另一工况——振动的涉及较少。飞机的振动工况大多属于20～2000Hz的随机振动，振动加速度在0～20g不等，大量的飞机元器件在高频的振动工况下均发生了不同程度的损坏，因此为了确保作动器的可靠执行，有必要对密封件进行线下的相关试验，针对密封件全工况的模拟，测量摩擦力的大小。因为作动筒为圆柱形，因此我们只需讨论轴向与径向的振动，然而实际中两轴同时振动的振动台并不常见且成本高昂，因此我们迫切需要一款合理的振动试验方案。
发明内容
本发明的目的在于为解决背景技术中存在的振动环境难以模拟的问题，提出了一种往复密封多轴振动加载装置。
本发明采用的技术方案是：
本发明包括角度调节部分和驱动部分；所述的角度调节部分包括倾斜台面、台面紧固螺母、台面可换支座、振动台面、台面固定支座；倾斜台面底部和中部均通过两个对顶锁死的台面紧固螺母分别连接到台面固定支座和台面可换支座的顶部，台面固定支座和台面可换支座底部固定在振动台面，倾斜台面倾斜固定在振动台面上方，振动台面上连接振动源，振动源带动振动台面作上下振动；倾斜台面上安装驱动部分。
所述的台面可换支座顶部高度高于台面固定支座的顶部高度，使得倾斜台面倾斜固定在振动台面上方。
本发明通过更换不同高度的台面可换支座，可以实现倾斜台面与振动台面台面之间角度的调整。
通过倾斜台面与振动台面之间的倾斜设置，使得振动台面的振动加载转移到倾斜台面上形成上下振动和水平振动的多轴振动加载，形成对液压作动器的真实模拟测试。
所述的驱动部分主要包括连接杆、拉压力传感器、试验缸、驱动缸和导杆；试验缸与驱动缸通过各自的液压缸支座固定在倾斜台面上，导杆通过锁死螺母锁死在导杆支座的顶部，导杆支座底部固定在倾斜台面上，试验缸的试验缸活塞杆、驱动缸的驱动缸活塞杆和导杆接近平行布置，连接杆一侧活动套装在导杆的上端部，连接杆垂直于导杆布置，连接杆中部外套装有第一滑块，第一滑块经第一铰接头与驱动缸活塞杆端部铰接；连接杆另一端外套装有第二滑块，第二滑块经第二铰接头与连接轴的一端铰接，连接轴另一端经拉压力传感器和试验缸活塞杆同轴连接，从而使得试验缸活塞杆、驱动缸活塞杆和导杆通过连接杆连接在一起。
驱动缸作主动运动，经第一铰接头驱动第一滑块沿驱动缸活塞杆伸缩方向运动，第一滑块运动带动连接杆沿导杆轴向运动，经连接杆带动第二滑块沿试验缸活塞杆伸缩方向运动，实现对试验缸的往复密封运动加载。
由于第一滑块、第二滑块分别和连接杆之间均为活动套装连接，使得振动加载的运动过程避免出现形成超静定结构。
驱动缸活塞杆通过第一铰接头、第一滑块同连接杆之间连接，试验缸活塞杆与拉压力传感器、第二铰接头、第二滑块同连接杆连接，导杆固定在试验缸与驱动缸中间，连接杆可沿导杆轴向运动，起导向作用，消除由于试验缸活塞杆同驱动缸活塞杆平行布置所带来的偏载力矩的影响。
所述的试验缸为光轴无活塞液压缸，其缸体内充满高压油液；驱动缸为正常双出杆液压缸，克服试验缸两端密封件摩擦力，带动试验缸活塞杆往复运动，由拉压力传感器检测摩擦力大小。
本发明主要包括驱动部分和角度调节部分，驱动部分由驱动缸带动试验缸运动，两者并联通过连接杆刚性连接，同时设置防偏载结构；角度调节部分置于振动台面上，通过更替支撑结构改变角度，实现单一振动分解为轴向+径向振动。
本发明的有益效果是：
本发明解决了现有装置的技术难题，通过单轴振动台实现了双向振动，在有限的空间内布置驱动缸与试验缸并实现偏载处理，充分的减少振动台面上试验组件的质量与体积，以减低振动台的选型标准。
本发明在减少试验成本的同时，解决了两轴振动同时加载的技术难题，同时更好地适应环境模拟设备(温控箱、振动台的体积、功率有限)。
本发明在尽可能的减少了体积与质量的同时，采取驱动缸同试验缸平行布置，并设计了相应的防偏载结构以及仿卡死机构，分别解决两轴非共线加载的偏载力矩影响以及减小安装位置平行度的要求。其结构简单，满足试验系统的使用要求。
附图说明
图1是本发明总体机构示意图。
图中：101.倾斜台面；102.台面紧固螺母；103.台面可换支座；104.振动台面；105.台面固定支座；201.连接杆；202.试验缸活塞杆；203.拉压力传感器；204.液压缸支座；205.试验缸；206.第一铰接头；207.驱动缸活塞杆；208.驱动缸；209.导杆支座；210.导杆；211.锁死螺母；212.连接轴；213.第二铰接头；214.第二滑块；215.第一滑块。
图2是本发明驱动仿卡死机构简图。
图3是本发明试验缸结构示意图。
图4是本发明倾斜台面倾斜角度分析图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明具体实施包括角度调节部分和驱动部分。
如图1和图2所示，角度调节部分包括倾斜台面101、台面紧固螺母102、台面可换支座103、振动台面104、台面固定支座105；倾斜台面101底部和中部均通过两个对顶锁死的台面紧固螺母102分别连接到台面固定支座105和台面可换支座103的顶部，台面固定支座105和台面可换支座103底部固定在振动台面104，台面可换支座103顶部高度高于台面固定支座105的顶部高度，使得倾斜台面101倾斜固定在振动台面104上方。振动台面104上连接振动源，振动源带动振动台面104作上下振动；倾斜台面101上安装驱动部分。
如图1和图2所示，驱动部分主要包括连接杆201、拉压力传感器203、试验缸205、驱动缸208和导杆210；试验缸205与驱动缸208通过各自的液压缸支座204固定在倾斜台面101上，导杆210通过锁死螺母211锁死在导杆支座209的顶部，导杆支座209底部固定在倾斜台面101上，试验缸205的试验缸活塞杆202、驱动缸208的驱动缸活塞杆207和导杆210接近平行布置，连接杆201一侧活动套装在导杆210的上端部，连接杆201垂直于导杆210布置，连接杆201中部外套装有第一滑块215，第一滑块215经第一铰接头206与驱动缸活塞杆207端部铰接；连接杆201另一端外套装有第二滑块214，第二滑块214经第二铰接头213与连接轴212的一端铰接，连接轴212另一端经拉压力传感器203和试验缸活塞杆202同轴连接，从而使得试验缸活塞杆202、驱动缸活塞杆207和导杆210通过连接杆201连接在一起。
如图3所示，所述的试验缸205为光轴无活塞液压缸，其缸体内充满高压油液；驱动缸208为正常双出杆液压缸，克服试验缸两端密封件摩擦力，带动试验缸活塞杆202往复运动，由拉压力传感器203检测摩擦力大小。
驱动缸208作主动运动，经第一铰接头206驱动第一滑块215沿驱动缸活塞杆207伸缩方向运动，第一滑块215运动带动连接杆201沿导杆210轴向运动，经连接杆201带动第二滑块214沿试验缸活塞杆202伸缩方向运动，实现对试验缸205的往复密封运动加载。
本发明的具体实施工作过程如下：
现从装配的角度阐述本发明的具体实施过程。
本发明包括角度调节部分和驱动部分，角度调节部分主要由倾斜台面101、振动台面104、台面可换支座103、台面固定支座105组成，通过更换不同高度的台面可换支座103，同时配合安装在振动台面104不同位置上，以实现倾斜台面101与振动台面104台面之间角度的调整，从而将单轴振动分解为同时进行的呈不同振幅比例的两轴振动；驱动部分主要由连接杆201、拉压力传感器203、试验缸205、驱动缸208、导杆210组成，由驱动缸208带动试验缸205，实现密封件工况环境中的变速要求。
如图4所示，装配时，首先确定试验缸轴向(Saxial)、径(Sradial)向振动的振幅值，利用公式(1)和(2)确定振动台竖直方向振幅(S)及倾斜台面角(θ)，利用公式(3)可得到台面可换支座103的高度(h)(固定支座105、台面可换支座103所配合的倾斜台面101伸出轴之间的距离为L)，最后通过对顶的一对细牙螺母——台面紧固螺母将固定支座105、台面可换支座103与倾斜台面101紧固在一起。
θ＝tan-1(Saxial/Sradial) (2)
h＝sin(θ)*L (3)
其中，L为固定支座105、台面可换支座103所配合的倾斜台面101伸出轴之间的距离，Saxial表示试验缸轴向振动的振幅值，Sradial表示试验缸径向振动的振幅值，h表示台面可换支座103的高度，θ表示倾斜台面的倾斜角，S表示振动台竖直方向振幅。
倾斜台面101上需要安装试验缸205、驱动缸208、导杆210，前两者通过液压缸支座204紧固在倾斜台面101上，后者通过导杆支座209固定在倾斜台面101上。
试验缸活塞杆202、驱动缸活塞杆207和导杆210通过连接杆201连接在一起。驱动缸活塞杆207通过第一铰接头206、第一滑块215同连接杆201之间连接，试验缸活塞杆202与拉压力传感器203、第二铰接头213,滑块214同连接杆201连接，导杆210固定在试验缸205与驱动缸208中间，连接杆201可沿导杆210轴向运动，起导向作用，可消除由于试验缸活塞杆202同驱动缸活塞杆207平行布置所带来的偏载力矩的影响。

Claims (4)

1.一种往复密封多轴振动加载装置，其特征在于：包括角度调节部分和驱动部分；所述的角度调节部分包括倾斜台面(101)、台面紧固螺母(102)、台面可换支座(103)、振动台面(104)、台面固定支座(105)；倾斜台面(101)底部和中部均通过台面紧固螺母(102)分别连接到台面固定支座(105)和台面可换支座(103)的顶部，台面固定支座(105)和台面可换支座(103)底部固定在振动台面(104)，倾斜台面(101)倾斜固定在振动台面(104)上方，振动台面(104)上连接振动源，振动源带动振动台面(104)作上下振动；倾斜台面(101)上安装驱动部分。
2.根据权利要求1所述的一种往复密封多轴振动加载装置，其特征在于：所述的台面可换支座(103)顶部高度高于台面固定支座(105)的顶部高度，使得倾斜台面(101)倾斜固定在振动台面(104)上方。
3.根据权利要求1所述的一种往复密封多轴振动加载装置，其特征在于：所述的驱动部分主要包括连接杆(201)、拉压力传感器(203)、试验缸(205)、驱动缸(208)和导杆(210)；试验缸(205)与驱动缸(208)通过各自的液压缸支座(204)固定在倾斜台面(101)上，导杆(210)通过锁死螺母(211)锁死在导杆支座(209)的顶部，导杆支座(209)底部固定在倾斜台面(101)上，连接杆(201)一侧活动套装在导杆(210)的上端部，连接杆(201)垂直于导杆(210)布置，连接杆(201)中部外套装有第一滑块(215)，第一滑块(215)经第一铰接头(206)与驱动缸活塞杆(207)端部铰接；连接杆(201)另一端外套装有第二滑块(214)，第二滑块(214)经第二铰接头(213)与连接轴(212)的一端铰接，连接轴(212)另一端经拉压力传感器(203)和试验缸活塞杆(202)同轴连接，从而使得试验缸活塞杆(202)、驱动缸活塞杆(207)和导杆(210)通过连接杆(201)连接在一起。
4.根据权利要求1所述的一种往复密封多轴振动加载装置，其特征在于：驱动缸(208)作主动运动，经第一铰接头(206)驱动第一滑块(215)沿驱动缸活塞杆(207)伸缩方向运动，第一滑块(215)运动带动连接杆(201)沿导杆(210)轴向运动，经连接杆(201)带动第二滑块(214)沿试验缸活塞杆(202)伸缩方向运动，实现对试验缸(205)的往复密封运动加载。
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