CN108254126B - 气动力测量天平简易加载校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动力测量天平简易加载校准装置，包括：基座、支杆、夹块、加载套及芯座，整套装置组装完成后，通过螺杆将基座的不同面固定在光学平台，并在加载套上相应的挂点上加载砝码，实现对天平进行轴向力、法向力、侧向力、滚转力矩、俯仰力矩及偏航力矩的定量加载的功能。本发明通过设计一套简易的杆式应变天平加载校准装置实现了天平在贴片环节的简易校准工作，可有效地对天平的各个应变组桥进行加载以检验贴片质量，大大提高了天平贴片效率，进而对风洞实验按计划开展做出支撑。

Description

气动力测量天平简易加载校准装置

技术领域

本发明属于仪器校准领域，具体涉及一种气动力测量天平校准的加载装置。

背景技术

风洞实验是研究飞行器或其他运动物体受到的气动载荷的重要手段。气动力测量天平(简称天平)则是测量实验中模型所受气动载荷的核心测量仪器。借助天平，我们可以获得作用在试验模型上的力、力矩的大小、方向及作用点，其性能指标直接影响测力试验数据的精准度。天平作为一种测量仪器，在使用前需要对其进行校准，以获得天平公式、以及精准度等性能指标。目前，由于所测气动载荷分量的数量、种类及量程不同，以及安装环境的差异，导致天平具有高度定制化的特点。此特点使得每一杆天平都需要人工粘贴应变计，以六分量杆式天平为例，其需要在天平的不同位置粘贴的应变计约30片，其粘贴质量受人为因素的影响较大。应变计的粘贴质量直接影响到天平的性能指标，为了保证天平上粘贴的应变计各项性能在正式投入使用之前达到要求，我们需要将初步完成应变计粘贴的天平安装到加载装置上进行简易校准，以考察天平上由应变计组成的Wheatstone电桥的性能指标，包括满量程输出电压、零点输出电压、温度效应、零飘、蠕变及机械滞后等。

目前天平的简易校准工作普遍由天平校准架来担任，但由于天平的高度定制化的特点以及天平校准工作复杂性、精密性，天平校准架的机械结构复杂、精密、庞大，其电气系统也具有相同的特点。这导致天平校准架占地面积大、造价高、通用性差、可移动性差，并且，随着我国航空航天事业的飞速发展，风洞实验项目逐年增多，需要进行正式校准的天平也呈现陡增的趋势，天平的简易校准工作往往得为之让路。这使得天平贴片的进度收到严重影响，进而影响风洞实验的进度，产生恶性循环。考虑到天平简易校准不需要得到准确的天平公式、精准度等技术指标，其主要目的在于考核应变计的粘贴质量，我们可以设计一种简易的天平校准加载装置以替代天平校准架进行天平的简易校准工作。如图11～14所示，将天平安装在简易的校准加载装置上，并在各个分量加载点(见图11～14中A,B,C,D,E,F,G点)施加大小各异、方向相反的载荷可以有效地考察应变计的各项性能，并准确定位性能异常的应变计Wheatstone组桥，为提早发现问题、解决问题做出有力支撑。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种气动力测量天平简易加载校准装置，包括：

基座，其为具有顶面和底面的正方体框架结构，所述正方体框架结构的底面和四个立柱上均规则的分布有用于将基座固定在光学平台上的十字形通孔；所述正方体框架结构的内部中心位置设置有中心柱；所述中心柱的两端开设有贯穿顶面和底面的螺纹孔；

支杆，其为杆状结构，所述支杆的一端设置有螺杆段，其与基座的螺纹孔进行连接；所述支杆的另一端设置有用于夹持天平的三瓣式夹头；所述支杆上靠近螺杆段的位置设置有相互垂直的两个紧固扳手施力孔；

夹块组件，其与支杆的三瓣式夹头相匹配以夹紧天平，所述夹块组件包括通过螺栓紧固的相匹配的两块夹块；

加载套，其主体为哑铃状中空旋成体，所述加载套的前后两端部设置有法向力/俯仰力矩、侧向力/偏航力矩加载受力孔；所述加载套的其中一个端部设置有轴向力加载杆；所述加载套的中部为安装孔；

芯座，其为圆柱状结构，所述芯座配合设置在加载套的安装孔内，所述芯座内部中心设置有与天平前端锥面相配合的锥孔；所述芯座的前端面设置有对称分布的第一螺孔；其中，位于芯座前端面的锥孔内设置有沿轴线布局的第二螺孔。

优选的是，所述十字形通孔由互相垂直的两个条形孔构成，条形孔的通径略大于光学平台螺孔直径。

优选的是，所述三瓣式夹头的夹头根部拓孔以使三瓣式夹头的各个夹片具有一定的弹性。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过设计一套简易的杆式应变天平加载校准装置实现了天平在贴片环节的简易校准工作，可有效地对天平的各个应变组桥进行加载以检验贴片质量，大大提高了天平贴片效率，进而对风洞实验按计划开展做出支撑。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本发明所述气动力测量天平简易加载校准装置的整体结构示意图；

图2为本发明所述基座的结构示意图；

图3为本发明所述支杆的结构示意图；

图4为本发明所述加载套的结构示意图；

图5为本发明所述芯座一面的结构示意图；

图6为本发明所述芯座另一面的结构示意图；

图7为本发明所述芯座的剖面结构示意图；

图8为本发明所述夹块的结构示意图；

图9为本发明所述另一夹块的结构示意图；

图10为本发明所述天平的结构示意图；

图11为本发明法向、仰俯力矩加载点示意图；

图12为本发明侧向、偏航力矩加载点示意图；

图13为本发明滚转力矩加载点示意图；

图14为本发明轴向力矩加载点示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明设备包括基座、支杆、夹块、加载套及芯座。整套装置组装完成后，通过螺杆将基座的不同面固定在光学平台，并在加载套上相应的挂点上加载砝码，实现对天平进行轴向力、法向力、侧向力、滚转力矩、俯仰力矩及偏航力矩的定量加载的功能。具体结构如下：

图1～10示出了本发明的一种气动力测量天平简易加载校准装置，包括：

基座1，如图2所示，其为具有顶面和底面的正方体框架结构，所述正方体框架结构的底面和四个立柱上均规则的分布有用于将基座固定在光学平台上的十字形通孔11；所述正方体框架结构的内部中心位置设置有中心柱12；所述中心柱的两端开设有贯穿顶面和底面的螺纹孔13；所述基座1整体外轮廓为正方体构型，为了使得整套加载装置能够方便地利用重力对天平的各个分量进行加载，采用了正方体作为基座的整体外形，这样使得使用者可以很方便地借助常见的光学平台放置加载装置，并且将正方体框架结构的前、后、左、右不同侧面以及底面固定在光学平台上，即可实现被测天平的法向/俯仰单元、侧向/偏航单元、滚转单元以及轴向力单元的受力敏感方向与重力方向保持相同，使得利用砝码重力加载各个分量变得可行。十字形通孔规则地分布在基座的前、后、左、右及底面，其间距保持与常用光学平台上的螺纹孔间距一致，以使基座可以用螺杆固定在光学平台上表面。

支杆2，如图3所示，其为杆状结构，所述支杆的一端设置有螺杆段21，其与基座1的螺纹孔13进行连接；所述支杆2的另一端设置有用于夹持天平6的三瓣式夹头23；所述支杆上靠近螺杆段的位置设置有相互垂直的两个紧固扳手施力孔22；相互垂直的两个紧固扳手施力孔22可以方便将十字改锥等细杆插入孔22中作为力臂将支杆2拧紧；三瓣式夹头23将天平6的尾部夹持住；夹头根部拓孔25，以使三瓣式夹头23的各个夹片具有一定弹性，且方便天平6的信号线缆走线；锥形内配合面24与天平6尾部锥面相配合。

夹块组件3，如图8～9所示，其与支杆2的三瓣式夹头23相匹配以夹紧天平6，所述夹块组件3包括通过螺栓紧固的相匹配的两块夹块31,32；其中一块夹块31上设置有螺母容纳空间33，另一块夹块32上设置有与紧固螺栓相匹配的螺纹孔34；

加载套4，如图4所示，其主体为哑铃状中空旋成体，包括主体41；其中，所述加载套的前后两端部设置有法向力/俯仰力矩、侧向力/偏航力矩加载受力孔43；所述加载套4的其中一个端部设置有轴向力加载杆42；所述加载套4的中部为安装孔44；其中主体41的中段直径小于两端以减少原材料使用、减轻重量，前后两端的上、下、前、后各均匀分布受力孔43作为砝码加载挂点，在主体的后端的前后侧布置轴向力加载杆42作为轴向力对称加载的受力点，且适当增长支杆有利于在进行轴向力加载时防止砝码与简易加载装置主体接触。安装孔44与芯座5配合，使得本加载套能在一定程度上适应不同的杆式天平简易加载。

芯座5，如图5～7所示，其为圆柱状结构，所述芯座5配合设置在加载套的安装孔44内，所述芯座5内部中心设置有与天平前端锥面相配合的锥孔53；所述芯座5的前端面设置有对称分布的第一螺孔51；其中，位于芯座5前端面的锥孔内设置有沿轴线布局的第二螺孔52作为天平6拆卸工装的安装孔。

在上述技术方案中，所述十字形通孔由互相垂直的两个条形孔构成，条形孔的通径略大于光学平台螺孔直径，两个互相垂直的条形孔使得基座在光学平台上的安装更加灵活，具有了一定的容错、调整空间。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (1)

1.一种气动力测量天平简易加载校准装置，其特征在于，包括：

基座，其为具有顶面和底面的正方体框架结构，所述正方体框架结构的底面和四个立柱上均规则的分布有用于将基座固定在光学平台上的十字形通孔；所述正方体框架结构的内部中心位置设置有中心柱；所述中心柱的两端开设有贯穿顶面和底面的螺纹孔；

支杆，其为杆状结构，所述支杆的一端设置有螺杆段，其与基座的螺纹孔进行连接；所述支杆的另一端设置有用于夹持天平的三瓣式夹头；所述支杆上靠近螺杆段的位置设置有相互垂直的两个紧固扳手施力孔；

夹块组件，其与支杆的三瓣式夹头相匹配以夹紧天平，所述夹块组件包括通过螺栓紧固的相匹配的两块夹块；其中一块夹块上设置有螺母容纳空间，另一块夹块上设置有与螺栓相匹配的螺纹孔；

加载套，其主体为哑铃状中空旋成体，所述加载套的前后两端部设置有法向力/俯仰力矩、侧向力/偏航力矩加载受力孔；所述加载套的其中一个端部设置有轴向力加载杆；所述加载套的中部为安装孔；

芯座，其为圆柱状结构，所述芯座配合设置在加载套的安装孔内，所述芯座内部中心设置有与天平前端锥面相配合的锥孔；所述芯座的前端面设置有对称分布的第一螺孔；其中，位于芯座前端面的锥孔内设置有沿轴线布局的第二螺孔；

所述十字形通孔由互相垂直的两个条形孔构成，条形孔的通径略大于光学平台螺孔直径；

所述十字形通孔规则地分布在基座的前、后、左、右及底面，十字形通孔的间距保持与光学平台上的螺孔间距一致，基座用螺杆固定在光学平台上表面；

所述三瓣式夹头的夹头根部拓孔使得三瓣式夹头的各个夹片具有一定的弹性。