CN109131933B - 一种机身壁板框载荷施加装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机身壁板框载荷施加装置，属于飞机结构强度试验技术领域。所述装置包括骨架、导向加载板以及作动器，其中，骨架呈半圆形结构，两端分别固定在所述机身壁板框的两侧直边上，并在靠近两个所述端部的位置处均设置有杠杆支点；两个导向加载板分别设置在两个杠杆支点处，任一导向加载板包括中间部分与两端部分，所述中间部分转动设置在所述杠杆支点上，其中一个端部连接机身壁板的拉伸载荷施加点，另一个端部铰接到所述作动器输出轴上；两个作动器的底座对接在一起。该发明机身壁板框载荷施加装置零件加工和安装方便，成本低廉，可施加沿机身壁板框切线方向、大小相等、方向相反的拉伸载荷，克服了加载空间狭小的困难。

Description

一种机身壁板框载荷施加装置

技术领域

本发明属于飞机结构强度试验技术，具体涉及一种机身壁板框载荷施加装置。

背景技术

内压载荷一种非常重要的重复性载荷，对机身结构疲劳和损伤容限特性有很大影响，民机研发中规划了许多件的机身壁板内压载荷试验。机身壁板由蒙皮、长桁和框装配而成。机身壁板承受内压载荷时，蒙皮连同长桁一起向外变形，一部分内压载荷由蒙皮周向张力承受，余下部分由长桁和蒙皮传给框，由框承受，产生框的周向张力，因此试验时需要施加机身壁板框载荷。但是现阶段的试验装置还无法施加机身壁板框载荷，严重制约了民机研发中机身壁板结构的选型和验证试验。机身壁板结构及需要施加的框载荷如图3所示。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种制造安装简便、可施加机身壁板框载荷的试验装置。

本发明机身壁板框载荷施加装置，主要包括：

骨架，呈半圆形结构，两端分别固定在所述机身壁板框的两侧直边上，并在靠近两个所述端部的位置处均设置有杠杆支点；

两个导向加载板，分别设置在两个杠杆支点处，任一导向加载板包括中间部分与两端部分，所述中间部分转动设置在所述杠杆支点上，其中一个端部连接机身壁板的拉伸载荷施加点；

两个作动器，两个作动器的底座对接在一起，两个作动器的输出端分别铰接到所述两个导向加载板的另一个端部。

优选的是，所述骨架两个端部各设置有一个导向支座，两个导向支座相向延伸形成双耳，形成所述杠杆支点。

优选的是，所述作动器包括壳体，所述壳体的一端设置有底座，另一端设置有能够相对于所述壳体伸缩的加载端头，所述加载端头设置为双耳结构，并与所述导向加载板的端部铰接。

优选的是，所述骨架包括半圆形的腹板以及位于腹板两侧的半圆形的缘板，在所述腹板的两个端部之间设置有水平加强板。

优选的是，所述水平加强板与所述骨架的腹板所围成的半圆结构内设置有半圆加强板，所述半圆加强板包括水平边及弧边，所述水平边贴紧设置在所述水平加强板上，所述弧边贴紧设置在腹板上。

优选的是，所述水平加强板与所述作动器固定连接。

优选的是，所述水平加强板中部固定有作动器固定座，所述作动器固定座包括水平板与竖直板，所述水平板与所述水平加强板固定连接，所述竖直板设置在两个作动器之间，并与两个作动器固定。

优选的是，所述导向加载板的连接机身壁板的拉伸载荷施加点的一端设置有通孔，并通过销轴铰接双耳接头，双耳接头的另一端连接所述拉伸载荷施加点。

优选的是，所述双耳接头与所述拉伸载荷施加点之间设置有载荷传感器。

优选的是，所述骨架与所述机身壁板框通过合页进行连接。

该发明机身壁板框载荷施加装置零件加工和安装方便，成本低廉；该发明机身壁板框载荷施加装置可施加沿机身壁板框切线方向、大小相等、方向相反的拉伸载荷；该发明机身壁板框载荷施加装置通过导向的方式施加框载荷，克服了加载空间狭小的困难，避免了加载装置穿过半圆形骨架的腹板。

附图说明

图1为按照本发明机身壁板框载荷施加装置的一优选实施例的结构示意图。

图2为机身壁板结构示意图。

图3为图2所示实施例的机身壁板结构受载示意图。

图4为本发明图1所示实施例的导向支座结构示意图。

图5为本发明图1所示实施例的导向加载板结构示意图。

图6为本发明图1所示实施例的作动器结构示意图。

图7为本发明图1所示实施例的骨架结构示意图。

图8为本发明图1所示实施例的作动器固定座结构示意图。

其中，1为骨架，2为紧固螺栓，3为作动器固定座，4为作动器，5为传载螺栓，6为导向加载板，7为导向支座、8为双耳接头、9为载荷传感器、10为机身壁板；

11为腹板，12为缘板，13为水平加强板，14为半圆加强板，15为方形加强板；41为底座，42为加载端头。

具体实施方式

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。

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。

本发明的目的在于提供一种对机身壁板框施加拉伸载荷的载荷施加装置，首先参考图2及图3，为本发明涉及的机身壁板框结构示意图，图2中，机身壁板框包括外层的蒙皮、竖直排布的5-7根长桁以及垂直于所述长桁的5个框，图3作为图2的俯视图，给出了框载F，该框载F施加在框两侧，也就是图2中的机身壁板框的两侧，本实施例以下描述中，将框载F的施加点称作拉伸载荷施加点。

参考图1，本发明载荷施加装置主要包括骨架1、导向加载板6及作动器4，导向加载板6及作动器4均包括2个，其中，骨架1呈半圆形结构，两端分别固定在所述机身壁板框10的两侧直边上，并在靠近两个所述端部的位置处均设置有杠杆支点；

两个导向加载板6，分别设置在两个杠杆支点处，任一导向加载板6包括中间部分与两端部分，所述中间部分转动设置在所述杠杆支点上，其中一个端部连接机身壁板10的拉伸载荷施加点；

两个作动器4，两个作动器4的底座对接在一起，两个作动器4的输出端分别铰接到所述两个导向加载板6的另一个端部。

需要说明的是，本发明骨架1为半圆形结构，两个端部连线存在中点，以下描述中，向内运动是指自骨架1端部向所述中点方向运动，反之向外运动则是自中点向两个端部方向运动。

可以理解的是，两个作动器对立设置，相互施加反作用力，两个反作用力作用到各自连接的导向加载板6的端部，之后基于骨架1的杠杆支点提供的支撑，两个力延伸到导向加载板6的另一个端部，并作用在拉伸载荷施加点上，完成拉伸载荷的施加，参考图1，两个作动筒4外推，两个导向加载板6的下侧端部向外运动(反向运动)，在杠杆力的作用下，两个导向加载板6的上侧端部向内运动(相向运动)，从而提供压缩载荷；反之，两个作动筒4收缩，两个导向加载板6的下侧端部向内运动，在杠杆力的作用下，两个导向加载板6的上侧端部向外运动，从而提供拉伸载荷，即本实验主要目的，验证框在周向张力变形下的疲劳特性。

本发明通过两个作动器4分别作用于拉伸载荷施加点，可施加沿机身壁板框切线方向、大小相等、方向相反的拉伸载荷，满足机身壁板内压载荷试验框载荷施加要求。同时，本发明的两个作动器是设置在骨架的内部，该机身壁板框载荷施加装置通过导向的方式施加框载荷，克服了加载空间狭小的困难，避免了加载装置穿过骨架的腹板。

参考图4，本实施例中，所述杠杆支点为双耳结构，具体的，所述骨架1两个端部各设置有一个导向支座7，两个导向支座7相向延伸形成双耳，形成所述杠杆支点。

导向支座包括底座、设置在底座上的两个导向耳片，以及设置在导向耳片上的双耳孔，可以理解的是，由于骨架为半圆形结构，为使导向支座7与所述骨架1更好的连接，所述导向支座7的底部设置为弧形结构，之后通过螺栓贴紧固定到骨架1上。

导向支座7的导向耳片为双耳结构，具有两个通孔，通过销轴连接到导向加载板6上，导向加载板6的结构如图5所示，为条形板状结构，靠近中间的位置具有中心通孔，两端具有端部通孔，中心通孔与上述导向支座7的双耳孔配合连接，形成转动连接。导向加载板6的下端通孔与作动器4的输出端铰接，参考图6，作动器4包括壳体，所述壳体的一端设置有底座41，另一端设置有能够相对于所述壳体伸缩的加载端头42，所述加载端头设置为双耳结构，并与所述导向加载板6的端部铰接。

在一具体应用实施例中，上述销轴也可以采用传载螺栓5，传载螺栓5为按GB/T5782购买的螺栓，性能等级一般选用12.9级，并按GB/6170购买配套螺母，性能等级一般选用12.9级，传载螺栓5通常设计为M30，使用时配两件平垫片。导向加载板6的材料通常选用45钢，厚度通常设计为40毫米，导向加载板6上加工有三个通孔，孔径通常为30毫米。

再次参考图1，作动器4的底座41上设置有通孔，两个作动器的底座相互对接，并通过螺栓进行固定。

本实施例中，两个作动器的底座可以固定的骨架1上，具体的，参考图7，骨架的具体结构主要包括圆形的腹板11以及位于腹板11两侧的半圆形的缘板12，在所述腹板11的两个端部之间设置有水平加强板13。与工字型梁的腹板与缘板之间的关系一样，本实施例的骨架主体即为弯曲的工字梁，骨架1为钢构件，弯曲成半圆形后，通过水平加强板13连接两端，以形成稳定的支撑结构，同时，水平加强板还提供了作动器4的支撑，具体的，结合图1及图8，作动器4的两个底座41夹持住作动器固定座3的竖直板，作动器固定座3的水平板固定在水平加强板13上，例如通过紧固螺栓2固定在水平加强板13上。具体一实施例中，作动器固定座3如图8所示，由两块30毫米钢板相互垂直焊接而成，水平钢板上加工有四个通孔，用于同骨架1的水平加强板连接，垂直钢板上加工有四个通孔。紧固螺栓2通常设计为M20，使用时配两件平垫片。

再次参考图7，骨架1除了通过水平加强板13进行支撑外，还具有半圆加强板14及方形加强板15，所述水平加强板13与所述骨架1的腹板11所围成的半圆结构内设置有半圆加强板14，所述半圆加强板14包括水平边及弧边，所述水平边贴紧设置在所述水平加强板13上，所述弧边贴紧设置在腹板11上，腹板11被水平加强板13“分割”成上下两部分，上部分为骨架1的端部，下部分为骨架1的弧形段，而半圆加强板14又将弧形段“分割”成两部分，图7示出了可见的前半部分，方形加强板15包括多个，设置在缘板12与半圆加强板14之间。

本实施例中，骨架1的腹板、十余件方形加强板、两件缘板、一件水平加强板、一件半圆加强板可以是一体设计，也可以通过焊接等方式固定连接。焊接完成后铣削平整两块缘板外端面，骨架1通常选用焊接特性较好的钢材16Mn，试验时，骨架1用于模拟机身桶段结构。腹板的两端头加工有用于安装合页和导向支座7的通孔，水平加强板的中央加工有用于安装作动器固定座3的通孔，参考图1，骨架1与所述机身壁板框10通过合页进行连接，合页为钢构件，由上合页片、下合页片和合页轴组成，上合页片加工有与机身壁板蒙皮相同的弧度，下合页片结构有与腹板相同的弧度，合页的作用是将机身壁板两直边与骨架1两端头连接。

合页螺栓与紧固螺栓2类似，为按GB/T5782购买的螺栓，性能等级一般选用12.9级，并按GB/6170购买配套螺母，性能等级一般选用12.9级，合页螺栓通常设计为M12，使用时配两件平垫片。

本实施例中，参考图1，所述导向加载板6的连接机身壁板10的拉伸载荷施加点的一端设置有通孔，并通过销轴铰接双耳接头8，双耳接头8的另一端连接所述拉伸载荷施加点。备选实施方式中，所述双耳接头8与所述拉伸载荷施加点之间设置有载荷传感器9，具体的，例如两个双耳接头之间连接所述载荷传感器9，之后再分别连接到拉伸载荷施加点及导向加载板6上，双耳接头8一端加工有加载双耳片，用于和导向加载板6或机身壁板框连接，一端加工有外螺纹，用于和载荷传感器9内螺纹连接，其外螺纹尺寸与载荷传感器9内螺纹尺寸配合。载荷传感器9为现有构件，用于测量机身壁板框载荷的大小，两端加工有于双耳接头8装配的内螺纹。

本实施例通过计算机控制两只作动器收缩施加机身壁板框载荷，通过载荷传感器测量施加载荷大小，加载和测量可以由专用计算机控制。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种机身壁板框载荷施加装置，用于对机身壁板框（10）施加拉伸载荷，其特征在于，所述载荷施加装置包括：

骨架（1），呈半圆形结构，两端分别固定在所述机身壁板框（10）的两侧直边上，并在靠近骨架两个端部的位置处均设置有杠杆支点；

两个导向加载板（6），分别设置在两个杠杆支点处，任一导向加载板（6）包括中间部分与两端部分，所述中间部分转动设置在所述杠杆支点上，其中一个端部连接机身壁板框（10）的拉伸载荷施加点；

两个作动器（4），两个作动器（4）的底座对接在一起，两个作动器（4）的输出端分别铰接到所述两个导向加载板（6）的另一个端部;

所述骨架（1）两个端部各设置有一个导向支座（7），两个导向支座（7）相向延伸形成双耳，形成所述杠杆支点;所述作动器（4）包括壳体，所述壳体的一端设置有底座（41），另一端设置有能够相对于所述壳体伸缩的加载端头（42），所述加载端头设置为双耳结构，并与所述导向加载板（6）的端部铰接;所述骨架（1）包括半圆形的腹板（11）以及位于腹板（11）两侧的半圆形的缘板（12），在所述腹板（11）的两个端部之间设置有水平加强板（13）;所述水平加强板（13）与所述骨架（1）的腹板（11）所围成的半圆结构内设置有半圆加强板（14），所述半圆加强板（14）包括水平边及弧边，所述水平边贴紧设置在所述水平加强板（13）上，所述弧边贴紧设置在腹板（11）上;所述水平加强板（13）与所述作动器（4）固定连接;所述水平加强板（13）中部固定有作动器固定座（3），所述作动器固定座（3）包括水平板与竖直板，所述水平板与所述水平加强板（13）固定连接，所述竖直板设置在两个作动器（4）之间，并与两个作动器固定。

2.如权利要求1所述的机身壁板框载荷施加装置，其特征在于，所述导向加载板（6）连接机身壁板框（10）的拉伸载荷施加点的一端设置有通孔，并通过销轴铰接双耳接头（8），双耳接头（8）的另一端连接所述拉伸载荷施加点。

3.如权利要求2所述的机身壁板框载荷施加装置，其特征在于，所述双耳接头（8）与所述拉伸载荷施加点之间设置有载荷传感器（9）。

4.如权利要求1所述的机身壁板框载荷施加装置，其特征在于，所述骨架（1）与所述机身壁板框（10）通过合页进行连接。

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