CN109163907A - 一种矢量力加载装置 - Google Patents
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Abstract
一种矢量力加载装置，包括安装座，矢量力加载缸，定滑轮，测力传感器和钢丝绳；安装座固定在定架上，矢量力加载缸和定滑轮固定在安装座上，钢丝绳一端固定在动架上，另一端固定在矢量力加载缸上，钢丝绳绕过定滑轮，测力传感器设置在钢丝绳上。本发明的矢量力加载装置，用几何角度模拟矢量力的方向角，其角度可调整，结构简单，采用柔性不锈钢细钢丝绳所施加的力基本对动架不产生附加约束。
Description
技术领域
本发明涉及推力测量技术领域，尤其是一种矢量力加载装置。
背景技术
随着矢量推力发动机的研制，对矢量推力的准确测试成为验证发动机或推力矢量喷管基础数据的有效措施。矢量发动机的测试需要矢量推力试车台，为保证矢量推力试车台测试数据的准确性，需要进行相关校准工作。矢量试车台校准相比于轴向试车台最大的区别是矢量试车台校准时施加的模拟推力为空间矢量力，轴向试车台校准时施加的模拟推力是单一方向的推力。国内现有矢量台校准技术仅局限于对单个分量进行单独校准，这种方法只能够沿三个方向分别施加单一方向的模拟推力，无法模拟空间矢量力。施加单一方向模拟推力得到的校准结果不能直接说明矢量推力测量系统的性能，不能满足矢量推力准确测量的要求。为了在矢量发动机试车时得到准确的推力测试结果，正确评估发动机性能，需要对矢量试车台施加空间矢量力来模拟矢量发动机的推力，从而对矢量试车台进行推力校准，掌握力传感器之间的相互作用，然而，现有技术的矢量力加载装置结构复杂，复杂的结构导致累计误差的加大。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种矢量力加载装置。
本发明的技术解决方案是：一种矢量力加载装置，包括安装座，矢量力加载缸，定滑轮，测力传感器和钢丝绳；安装座固定在定架上，矢量力加载缸和定滑轮固定在安装座上，钢丝绳一端固定在动架上，另一端固定在矢量力加载缸上，钢丝绳绕过定滑轮，测力传感器设置在钢丝绳上。
进一步的，钢丝绳包括第一段和第二段，钢丝绳的第一段一端固定在矢量力加载缸上，另一端与测力传感器一端连接，钢丝绳的第二段一端固定在动架上，另一端与测力传感器另一端连接，钢丝绳的第一段绕过定滑轮。
进一步的，矢量力加载缸为油缸或气缸。
进一步的，动架包括转接架，中心架，加强板和桁架；沿试验件的轴向方向，转接架，桁架和中心架依次固定连接，加强板安装在试验件上。
进一步的，转接架包括依次固定连接的前板，承力管和后板，后板与桁架连接。
进一步的，前板上固定有中心套。
进一步的，承力管为4个，相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置。
进一步的，中心架包括上盖，下体和调整轮；上盖和下体固定连接，调整轮有4个，4个调整轮相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置，2个调整轮穿过上盖，2个调整轮穿过下体。
进一步的，加强板包括平板和调节支架，调节支架固定在平板上；调节支架包括试验件连接板，升降调节装置和调节支架固定座；升降调节装置两端分别连接试验件连接板和调节支架固定座，试验件连接板与试验件连接，调节支架固定座与平板固定连接。
进一步的，调节支架为2个，沿试验件的轴向方向设置。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明的矢量力加载装置，用几何角度模拟矢量力的方向角，其角度可调整，结构简单。
2、本发明的矢量力加载装置，采用柔性不锈钢细钢丝绳所施加的力基本对动架不产生附加约束。
3、本发明的矢量力加载装置，其中，动架通过转接架后板与试验件刚性连接，中心架支承固定试验件尾部，调整轮调整试验件安装位置使其与动架同轴以精确定位，测量装置通过中心套与原位校准装置相连，实现了试验件、测力装置和原位校准装置三者的同轴性，结构简单，测量装置和试验件的安装简单易行。
4、本发明的矢量力加载装置，其中，动架总体刚度较大，为了保证试验架动态性能，在设计上合理分布受力元件，采用结构等强度原则，去掉材料的不受力部分等优化设计，减轻动架质量。
5、本发明的矢量力加载装置，其中，动架的加强板上设置调节支架，实现连接板在一定范围内可调节高度，以保证连接板与试验件可靠接触，起到支撑作用。
6、本发明的矢量力加载装置，其中，动架的桁架结构由五根水平支撑管及多组斜支撑管组成，用以连接转接架及中心架，同时承受因水平及侧向力引起的变形，保证动架的刚度。
附图说明
图1为本发明的矢量力加载装置的结构示意图。
图2为本发明的动架的结构示意图。
图3为本发明的动架中转接架的结构示意图。
图4为本发明的动架中中心架的结构示意图。
图5为本发明的动架中加强板的结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种矢量力加载装置300，包括安装座310，矢量力加载缸320，定滑轮330，测力传感器340和钢丝绳350；所述安装座310固定在定架200上，所述矢量力加载缸320和定滑轮330固定在所述安装座310上，所述钢丝绳350一端固定在动架100上，另一端固定在所述矢量力加载缸320上，所述钢丝绳350绕过所述定滑轮，所述测力传感器340设置在所述钢丝绳350上。
优选的，所述钢丝绳350包括第一段和第二段，所述钢丝绳350的第一段一端固定在所述矢量力加载缸320上，另一端与测力传感器340一端连接，所述钢丝绳350的第二段一端固定在所述动架100上，另一端与测力传感器340另一端连接，所述钢丝绳350的第一段绕过所述定滑轮。
优选的，所述矢量力加载缸320为油缸或气缸。
优选的，所述钢丝绳350为柔性不锈钢钢丝绳，其材质为304(弹性模量E＝194GPa)，抗拉强度σb不低于520MPa。
工作时，按照预定位置，将安装座310固定在定架100上，使钢丝绳350提供的矢量力与预定矢量力的方向重合，由矢量力加载缸320产生轴向位移，通过定滑轮330传动改变作用力的方向，钢丝绳350产生大小可调、方向固定的矢量力；通过测力传感器340测量该力值。
优选的，所述六分力试车台动架，其为支承试验件10并传递其产生的轴向推力、水平侧向推力与垂直侧向力的装置，长度约为3200mm，周向尺寸约为900mm×900mm，重量约500kg；具体包括转接架110，中心架120，加强板130和桁架140；沿试验件10的轴向方向，所述转接架110，桁架140和中心架120依次固定连接，所述加强板130安装在试验件10上。所述转接架110是连接试验件10与测量装置的部件，其包括依次固定连接的前板112，承力管113和后板114，所述后板114与所述桁架140连接。所述前板112上固定有中心套111，测量装置通过中心套111与原位校准装置相连，用销钉的方式保证各部件的同轴度；其中，承力管113为4个，相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置，以采用结构等强度原则合理分布受力。所述中心架120是用来支承固定试验件尾部的部件，其包括上盖121，下体123和调整轮122；所述上盖121和下体123固定连接，调整轮122有4个，4个调整轮122相对于试验件10的轴向方向，在同一平面内对称设置，2个调整轮122穿过上盖121，2个调整轮122穿过下体123，通过设置调整轮，实现试验件10的安装位置与动架同轴以精确定位。所述加强板130是用来承受试验件自身产生的数十吨内力的部件，其包括平板131和调节支架132，所述调节支架132固定在所述平板131上，所述加强板130为2个，上下对称与试验件10连接，所述调节支架132包括试验件连接板1321，升降调节装置1323和调节支架固定座1322；所述升降调节装置1323两端分别连接试验件连接板1321和调节支架固定座1322，所述升降调节装置1323可以为液压缸、气缸、蜗轮蜗杆等形式，所述试验件连接板1321与试验件10连接，所述调节支架固定座1322与平板131固定连接，通过设置升降调节装置1323，实现了试验件连接板1321在一定范围内可调节高度，以保证连接板1321与试验件10可靠接触，起到支撑作用。所述桁架140由五根水平支撑管及多组斜支撑管组成，用以连接转接架110及中心架120，同时承受因水平及侧向力引起的变形，保证动架的刚度。
优选的，平板131上设置有支架连接孔，用于与试验件10进行连接并保证试验件10的同轴度。
优选的，所述调节支架132为2个，沿试验件10的轴向方向设置，以进一步提高试验件10的同轴度。
优选的，所述试验件10为燃气涡轮发动机模拟试验件。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种矢量力加载装置，其特征在于，包括安装座，矢量力加载缸，定滑轮，测力传感器和钢丝绳；安装座固定在定架上，矢量力加载缸和定滑轮固定在安装座上，钢丝绳一端固定在动架上，另一端固定在矢量力加载缸上，钢丝绳绕过定滑轮，测力传感器设置在钢丝绳上。
2.根据权利要求1所述的矢量力加载装置，其特征在于：钢丝绳包括第一段和第二段，钢丝绳的第一段一端固定在矢量力加载缸上，另一端与测力传感器一端连接，钢丝绳的第二段一端固定在动架上，另一端与测力传感器另一端连接，钢丝绳的第一段绕过定滑轮。
3.根据权利要求1所述的矢量力加载装置，其特征在于：矢量力加载缸为油缸或气缸。
4.根据权利要求1所述的矢量力加载装置，其特征在于：动架包括转接架，中心架，加强板和桁架；沿试验件的轴向方向，转接架，桁架和中心架依次固定连接，加强板安装在试验件上。
5.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：转接架包括依次固定连接的前板，承力管和后板，后板与桁架连接。
6.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：前板上固定有中心套。
7.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：承力管为4个，相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置。
8.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：中心架包括上盖，下体和调整轮；上盖和下体固定连接，调整轮有4个，4个调整轮相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置，2个调整轮穿过上盖，2个调整轮穿过下体。
9.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：加强板包括平板和调节支架，调节支架固定在平板上；调节支架包括试验件连接板，升降调节装置和调节支架固定座；升降调节装置两端分别连接试验件连接板和调节支架固定座，试验件连接板与试验件连接，调节支架固定座与平板固定连接。
10.根据权利要求4所述的矢量力加载装置，其特征在于：调节支架为2个，沿试验件的轴向方向设置。
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