CN108716977A - 一种柔性姿态调整位控装置 - Google Patents

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王彬文
任佳
豆清波
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    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/08Shock-testing

Abstract

本发明涉及冲击试验装置设计领域,特别涉及一种柔性姿态调整位控装置。包括:悬挂连接装置、限位装置、支承导向装置、姿态调整装置、波形发生装置以及位移传感器等。本发明有效改进了通常跌落试验的连接方式,将以往通过刚性连接的方式改为柔性连接,试验件的姿态调整更容易实现,不用在夹具的设计过程中考虑夹具的减重要求,也不会对试验件产生附加质量,有效控制惯性载荷的影响,使模拟更加真实可靠;有效提升了试验台的试验能力范围,减小了试验台技术参数对试验的限制与影响;避免了导轨高度、试验台专用吊篮重量、试验件安装姿态要求等诸多限制,省去了试验台能力改进、试验夹具改造、多次换装等工作量,有效节约了成本和人力资源。

Description

一种柔性姿态调整位控装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及冲击试验装置设计领域,特别涉及一种适用于跌落冲击试验的柔性姿 态调整位控装置。
背景技术
[0002]动力学试验中的强冲击试验,通常通过控制试验件的运动速度保证试验件的冲击 能量。采用跌落试验的方法对冲击过程进行模拟是非常实用、有效的,可通过调整落体系统 的高度调整试验件的冲击速度,进而保证试验件的冲击能量。对于强冲击试验,采用跌落试 验的方式进行,为保证试验测试结果和试验件冲击能量计算的准确性,需保证试验件提升 高度的准确性,保证试验件姿态符合真实的使用状态。需要考虑以下几个方面的因素:试验 件尽可能不受附加质量和惯性力的影响;试验件在跌落过程中不因外力而破坏;保证试验 件跌落和撞击的过程中,安装姿态满足使用要求;减少试验台本身技术参数对试验的限制 性和影响性。
[0003]通常情况下,进行跌落试验的方式如下:试验件通过刚性夹具连接在试验台单位 专用的刚性吊篮底部,吊篮作为落体系统的一部分,通过标准质量块(配重)进行吊篮的质 量调整时落体系统的质量能够模拟真实情况要求。但是对于一些试验件,如油囊、吊带座椅 等,要模拟航空器坠撞冲击以及装甲车爆炸冲击等情况对其影响,显然通常情况下的连接 方式则不能满足要求,因为落体系统的重量需严格控制,附加质量在强冲击时惯性载荷的 影响很大,不能有附加质量的影响。在严格控制落体系统质量的情况下,设计支承导向装置 无法满足导轨的尺寸要求和强度刚度要求,在满足要求的情况下,其质量过大,不满足试验 的重量要求或容易对试验件造成损伤,试验件也无法采用传统的刚性试验夹具直接与吊篮 连接,需要采用吊绳进行连接,并且要对试验件的姿态进行严格控制。
发明内容
[0004]本发明的目的是提供了一种柔性姿态调整位控装置,以解决现有技术中存在的至 少一个问题。
[0005]本发明的技术方案是:
[0006] —种柔性姿态调整位控装置,包括:悬挂连接装置、限位装置、支承导向装置、姿态 调整装置、波形发生装置以及位移传感器,其中,
[0007]所述悬挂连接装置包括安装锁架、电磁机械锁以及锁舌,所述安装锁架固定连接 在试验专用吊篮的下端中心位置处,所述电磁机械锁通过销轴安装在所述安装锁架上所述 锁舌与所述电磁机械锁相适配,安装在所述支承导向装置的顶端中心位置;
[0008]所述限位装置包括限位吊带以及限位调节机构,所述限位吊带的一端连接所述吊 篮,另一端连接所述支撑导向装置,所述限位调节机构安装在所述试验台专用吊篮上,用于 调节所述限位吊带的长度;
[0009]所述支承导向装置包括框架以及导轮,所述框架上开设有条形孔,所述框架两端 安装所述导轮,每一端的所述导轮与对应侧的所述导向导轨适配安装;
[0010]所述姿态调节装置包括吊环以及悬挂吊带,所述吊环安装在所述框架的条形孔 上,所述悬挂吊带的长度可调,一端连接所述吊环,另一端连接试验件; …
[0011]所述波形发生装置安装在地轨上,位于所述试验件的正下方;
[0012]所述位移传感器安装在地面上,用于测量试验件的提升高度。
[0013] 可选地,所述限位调节机构为手拉葫芦或电动葫芦。
[0014] 可选地,所述悬挂吊带为钢丝绳或环链吊带。
[0015]可选地,所述悬挂吊带一端通过U型环与吊环连接,另一端通过连接头与试验件连 接。
[0016]可选地,所述波形发生装置包括安装底板和波形发生材料,所述波形发生材料为 铅块或橡胶块。
[0017]可选地,所述位移传感器为拉线位移传感器或激光位移传感器。
[0018]发明效果:
[0019] (1)支承导向装置具有限位作用,避免由于试验件的非对称性造成的跌落过程中 倾斜、侧翻和偏转,保证试验件的垂直下落,在跌落过程中不会出现偏转,进而保证试验件 触及测试平台时的姿态和位置;
[0020] (2)采用柔性吊带连接的方式,避免刚性连接方式的诸多不利因素,包括不利于控 制试验件的冲击姿态、增加试验件的质量、连接方式设计难度较大等,该装置可用于对支承 导向装置进行限位,保证不会跌落后砸到试验件,对试验件造成破坏和影响;
[0021] (3)冲击试验时,保证试验件姿态满足真实的使用状态,采用该装置,通过调整多 个挂点的位置实现试验件姿态的调整,相比于采用刚性夹具连接,试验件的姿态调节更容 易,不需要对夹具重新设计和拆装,可以减少夹具的设计、拆装工作,有效提高试验效率; [0022] (4)对于强冲击试验来说,因为试验件的冲击速度较大,所以附加质量对试验结果 的影响很大,采用该装置进行试验,将减去所有附加质量对试验件的影响,有效提高试验结 果的准确性。 <
附图说明
[0023]图1是本发明柔性姿态调整位控装置的整体示意图;
[0024]图2是本发明柔性姿态调整位控装置的支承导向装置的示意图;
[0025]图3为本发明柔性姿态调整位控装置的支承导向装置和姿态调整装置连接示意 图;
[0026]其中,1 一试验台专用吊篮,2—安装锁架,3—电磁机械锁,4 一锁舌,5—导向导轨, 6—限位吊带,7—限位调节机构,8—支撑导向装置,9 一框架,10—导轮,11一条形孔,12— 吊环,13—悬挂吊带,14一试验件,15—波形发生装置,16—地轨,17—位移传感器,18—试 验台立柱,19 一提升装置。
具体实施方式
[0027]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中 的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用 于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人 员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0028]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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保护 范围的限制。
[0029]下面结合附图1至图3对本发明的柔性姿态调整位控装置做进一步详细说明。
[0030] 本发明提供了一种柔性姿态调整位控装置,可以包括悬挂连接装置、限位装置、支 承导向装置8、姿态调整装置、波形发生装置15以及位移传感器17。
[0031]具体地,悬挂连接装置包括安装锁架2、电磁机械锁3和锁舌4,安装锁架2通过螺栓 固定连接在试验专用吊篮1的下端中心位置处,电磁机械锁3通过销轴安装在安装锁架2上, 可以保证电磁机械锁3的安装姿态,易于挂锁和锁勾脱开,锁舌4与电磁机械锁3相适配,安 装在支承导向装置8的顶端中心位置,易于锁勾脱开,且开锁时无卡滞。
[0032]限位装置包括限位吊带6以及限位调节机构7,限位吊带6的一端连接吊篮1,另一 端连接支撑导向装置8,限位调节机构7安装在试验台专用吊篮1上,用于调节限位吊带6的 长度。该限位装置用于对支承导向装置8的限位,保证其不触及试验件14。本实施例中,限位 调节机构7优选采用但不限于手拉葫芦或电动葫芦。
[0033] 支承导向装置8包括框架9以及导轮10,框架9上开设有条形孔11,框架9两端安装 有导轮架,导轮架用于安装导轮10,每一端的导轮10与对应侧的导向导轨5适配安装。
[0034] 姿态调节装置包括至少四套吊环12以及与吊环12匹配的悬挂吊带13,吊环12安装 在框架9的条形孔11上,保证了吊环12的位置可调,吊环12通过螺栓穿过条形孔11并配合螺 母固定连接;悬挂吊带13为钢丝绳或环链吊带,长度可调,其一端连接吊环12,另一端连接 试验件14。通过调整吊环12的位置和悬挂吊带13的长度调整试验件14的姿态。本实施例中, 悬挂吊带13的一端通过U型环与吊环12连接,另一端通过非标连接头与试验件14连接。
[0035]进一步,波形发生装置15包括安装底板和波形发生材料,波形发生装置15通过安 装底板安装在地轨16上,波形发生装置15位于试验件14的正下方。本实施例中,优选安装底 板为具有足够刚度、强度和平行度的金属厚板,波形发生材料为具有一定形状的铅块或橡 胶块,可以有效模型冲击的波形和过载。
[0036]位移传感器17安装在试验台下方的地面上,用于测量试验件14的提升高度,进而 确定冲击能量的情况。本实施例中,位移传感器17为拉线位移传感器或激光位移传感器。 [0037] 本发明的柔性姿态调整位控装置在进行试验件14姿态调整时,先调整吊环12在支 承导向装置8上的位置,根据试验件14的尺寸确定吊环12的位置,将吊环12的螺栓穿过条形 孔11,用固定螺母固定。通过试验件14的姿态信息分别计算出悬挂吊带13的长度,通过U型 环将悬挂吊带13与吊环12连接,悬挂吊带13的另一端与试验件14相连,测量试验件14的情 况,调整悬挂吊带13的长度和吊环12的位置,使试验件14的姿态与真实使用状态相同。 L〇〇38」对于非对称试验件,本发明的柔性姿态调整位控装置可以进行试验件的跌落限位 与导向。在完成试验件姿态的调整后,进行导向限位。保证电磁机械锁3在挂锁状态,控制提 升装置I9将整个落体系统提起,通过垫片适当调整支承导向装置8的导轮架,保证导轮1〇与 f向导轨5的间隙适当,在2mm左右。控制限位调节机构7调整限位吊带6的长度,保证在预设 高度投放,电磁机械锁3打开后,支承导向装置8在限位吊带6的作用下不会触及试验件14。 调整完成后,控制提升装置19,使落体系统下降,放置于波形发生装置15上时打开电磁机械 锁3,提升支承导向装置8到预设高度,高度值根据位移传感器17的读数确定,验证支承导向 装置8不会触及试验件14。进一步调整限位吊带6的长度,保证支承导向装置8水平。通过以 上过程,可保证在使用时,支承导向装置8可以有效对试验件14的跌落过程进行限位和保 护,使试验件14不会侧翻和滑出波形发生装置15,也不被落体系统砸坏。
[0039]综上所述,本发明的柔性姿态调整位控装置,有效改进了通常跌落试验的连接方 式,将以往通过刚性连接的方式改为柔性连接,试验件的姿态调整更容易实现,不用在夹具 的设计过程中考虑夹具的减重要求,也不会对试验件产生附加质量,有效控制惯性载荷的 影响,使模拟更加真实可靠,有效提升了试验台的试验能力范围,减小了试验台技术参数对 试验的限制与影响。避免了导轨高度、试验台专用吊篮重量、试验件安装姿态要求等诸多限 制,省去了试验台能力改进、试验夹具改造、多次换装等工作量,有效节约了成本和人力资 源。
[0040]本发明的柔性姿态调整位控装置,普遍适应用于跌落冲击试验,特别是强冲击试 验,具有实用性;可使得现有起落架落震试验台完成更多类型的跌落冲击试验,提升试验台 的设备能力;可消除附加质量引起的惯性载荷,保证冲击载荷测试的准确性,提升试验数据 的准确性;可更精确的调整试验件的姿态,保证试验状态与真实使用状态的匹配程度,也有 效减小换装次数,节约人力成本;可避免限位装置、锁舌等落体系统部分压到或砸到试验 件,避免可能造成的试验件不堪重负而损坏,也避免试验件意外损坏或滑出对现场参试人 员造成的损伤。
[0041]以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为 准。

Claims (6)

1. 一种柔性姿态调整位控装置,其特征在于,包括:悬挂连接装置、限位装置、支承导向 装置(8)、姿态调整装置、波形发生装置(15)以及位移传感器(17),其中, 所述悬挂连接装置包括安装锁架(2)、电磁机械锁(3)以及锁舌(4),所述安装锁架(2) 固定连接在试验专用吊篮(1)的下端中心位置处,,所述电磁机械锁(3)通过销轴安装在所 述安装锁架(2)上,所述锁舌(4)与所述电磁机械锁(3)相适配,安装在所述支承导向装置 ⑻的顶端中心位置; 所述限位装置包括限位吊带(6)以及限位调节机构(7),所述限位吊带(6)的一端连接 所述吊篮(1),另一端连接所述支撑导向装置(8),所述限位调节机构(7)安装在所述试验台 专用吊篮⑴上,用于调节所述限位吊带⑹的长度; 所述支承导向装置(8)包括框架⑼以及导轮(10),所述框架〇?)上开设有条形孔(11), 所述框架⑼两端安装所述导轮(10),每一端的所述导轮(10)与对应侧的所述导向导轨(5) 适配安装; 所述姿态调节装置包括吊环(12)以及悬挂吊带(13),所述吊环(12)安装在所述框架 (9)的条形孔(11)上,所述悬挂吊带(13)的长度可调,一端连接所述吊环(12),另一端连接 试验件(14); 所述波形发生装置(15)安装在地轨(16)上,位于所述试验件(14)的正下方; 所述位移传感器(17)安装在地面上,用于测量试验件(14)的提升高度。
2. 根据权利要求1所述的柔性姿态调整位控装置,其特征在于,所述限位调节机构(7) 为手拉葫芦或电动葫芦。
3. 根据权利要求1所述的柔性姿态调整位控装置,其特征在于,所述悬挂吊带(13)为钢 丝绳或环链吊带。
4. 根据权利要求1所述的柔性姿态调整位控装置,其特征在于,所述悬挂吊带(13)—端 通过U型环与吊环(12)连接,另一端通过连接头与试验件(14)连接。
5. 根据权利要求1所述的柔性姿态调整位控装置,其特征在于,所述波形发生装置(15) 包括安装底板和波形发生材料,所述波形发生材料为铅块或橡胶块。
6. 根据权利要求1所述的柔性姿态调整位控装置,其特征在于,所述位移传感器(17)为 拉线位移传感器或激光位移传感器。
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