CN109323837A - 一种接口可调式载荷振动试验工装 - Google Patents

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周维佳
刘金国
田远征
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Abstract

本发明属于航天技术领域，特别涉及一种接口可调式载荷振动试验工装，包括底板及设置于底板两侧的左侧固定工装和右侧固定工装，底板、左侧固定工装和右侧固定工装上为载荷提供多个安装平面的连接接口。左侧固定工装和右侧固定工装结构相同，均包括上板、下板、侧板、侧筋及横筋，其中上板和下板通过侧板连接，侧板的背部设有多个加强筋，上板上设有多个吊装孔，下板上设有多个振动台安装孔和底板安装孔，侧板上或上板的侧面设有多个侧面载荷安装孔。本发明适应各个载荷不同的包络尺寸、结构和安装接口要求，可按照不同试验输入条件，可进行X向、Y向和Z向的正弦振动、随机振动、扫频振动和定频振动等多种力学试验。

Description

一种接口可调式载荷振动试验工装
技术领域
本发明属于航天技术领域，特别涉及一种接口可调式载荷振动试验工装，为空间科学实验载荷地面振动试验提供支撑。
背景技术
空间站是一个绕地球空间近地轨道长期运行的大型空间实验室系统，可实现多名宇航员长期驻留，其科学实验舱体能够开展大规模的多学科领域的空间应用科学实验研究，每一类科学实验通过安装于实验舱内的空间科学载荷设备为载体，提供机、电、软、热、液等接口。
空间科学载荷在发射过程中要经历严酷而复杂的力学环境，经历多个方向的振动耦合，因此在研制过程中的各个阶段，在地面进行模拟真实发射时的力学振动试验是必不可少的环节。将载荷设备借助振动试验工装辅助支撑，安装于振动台上进行随机振动、正弦振动等力学试验。为真实反映载荷在一定输入条件下的力学反馈，并且要兼顾振动台的承载能力，同时为提高工装的利用效率，要求工装能够进行结构和接口调整以适应多个载荷的支撑要求，这些对试验工装的设计提出了很高的要求。
因此，如何提供一种接口可调式载荷振动试验工装，成为了一个亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种接口可调式载荷振动试验工装，为多个不同安装接口的载荷提供振动试验支撑。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种接口可调式载荷振动试验工装，包括底板、左侧固定工装和右侧固定工装，所述左侧固定工装和右侧固定工装分别设置于所述底板的两侧、且相互平行，所述底板、左侧固定工装和右侧固定工装上为载荷提供多个安装平面的连接接口。
所述左侧固定工装和右侧固定工装均包括上板、下板、侧板、侧筋及横筋，其中上板和下板通过侧板连接，所述侧板的背部设有多个加强筋，所述上板上设有多个吊装孔，所述下板上设有多个振动台安装孔和底板安装孔，所述侧板上或上板的侧面设有多个侧面载荷安装孔。
所述侧板和加强筋上均设有多个减重孔。
所述底板为载荷提供底部水平方向的安装接口，同时分别与左侧固定工装、右侧固定工装和振动台台面相连，形成一个结构整体。
所述左侧固定工装和右侧固定工装上相对应地设有左滑槽和右滑槽，所述左滑槽和右滑槽与两侧安装有导轨的载荷配合并为其提供支撑，使载荷模块能够平顺地滑入和抽出。
所述左滑槽包括左槽体及设置于所述左槽体上的侧面固定孔、前面固定孔、左滑道和底部固定孔，所述左槽体通过侧面固定孔固定于左侧固定工装的侧板上部，通过底部固定孔固定于所述底板上，通过左滑道与两侧安装有导轨的载荷配合，通过前面固定孔与滑入的载荷前面板固定。
所述右滑槽包括侧部安装面、前端安装面、右滑道和底部安装面，所述右滑槽通过侧部安装面与所述右侧固定工装螺接固定，通过底部安装面与所述底板连接，通过右滑道与载荷导轨配合，并通过前端安装面与载荷前面板固定。
所述左侧固定工装或右侧固定工装上设有上转接杆和下转接杆，用于提供载荷前面和侧面的安装接口。
本发明的优点及有益效果是：
本发明提供的一种接口可调式载荷振动试验工装，用于实施空间站多个载荷产品的地面振动试验。试验工装设计成接口可调整的U形凹槽结构形式，以适应各个载荷不同的包络尺寸、结构和安装接口要求，可按照不同试验输入条件，可进行X向、Y向和Z向的正弦振动、随机振动、扫频振动和定频振动等多种力学试验。工装的侧面、上面和中间部位均布置了加强筋结构，有效增强了工装的刚度，保证工装具有较高的基频，以满足试验要求。
通过本发明的一种接口可调式载荷振动试验工装配合航天载荷产品进行的地面振动试验，能够反映出载荷安装于空间站舱段中界面的力学特性，可有效地避免在发射过程中由于结构和连接等问题造成载荷和舱段的不良影响，具有操作简单、可重复使用、实用性强、强度和刚度高等突出特点。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明的右侧固定工装的结构示意图；
图3为本发明的左滑槽的结构示意图；
图4为本发明的右滑槽的结构示意图；
图5为本发明的底板的结构示意图；
图6为本发明的实施例二的结构示意图。
图中：1为左侧固定工装，2为左滑槽，21为侧面固定孔，22为前面固定孔，23为左滑道，24为底部固定孔，3为右滑槽，31为侧部安装面，32为前端安装面，33为右滑道，34为底部安装面，4为底板，5为滑槽连接板，6为右侧固定工装，61为吊装孔，62为减重孔，63为振动台安装孔，64为侧面载荷安装孔，65为加强筋，66为底板安装孔，7为振动台台面，8为上转接杆，9为下转接杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例一
如图1所示，本发明提供的一种接口可调式载荷振动试验工装，包括底板4、左侧固定工装1和右侧固定工装6，左侧固定工装1和右侧固定工装6分别设置于底板4的两侧、且相互平行，底板4、左侧固定工装1和右侧固定工装6上为载荷提供多个安装平面的连接接口。
如图2所示，左侧固定工装1和右侧固定工装6结构相似，均包括上板、下板、侧板、侧筋及横筋，其中上板和下板通过侧板连接。以右侧固定工装6为例进行说明，其侧板的背部设有多个加强筋65，上板上设有多个吊装孔61，吊装孔61为搬运右侧固定工装6时提供吊环安装点。下板上设有多个振动台安装孔63和底板安装孔66，侧板上或上板的侧面设有多个侧面载荷安装孔64，底板安装孔66和侧面载荷安装孔64分别为载荷提供了水平和竖直面内的机械接口，同时通过其底面的振动台安装孔63与振动台的台面相连。
加强筋65包括侧筋和横筋，侧板、侧筋和横筋上均设有多个减重孔62。考虑到振动台的能力有限同时要保证载荷振动试验工装具有足够的强度和较大的基频，对左侧固定工装1和右侧固定工装6进行了基于有限元分析的结构优化设计，根据有限元分析结果，优化了工装的结构整体布局、高度、壁厚以及横向和竖向加强筋65的分布，并在其侧板、侧筋、横筋等多处增加了减重孔62。
如图5所示，底板4为载荷提供底部水平方向的安装接口，同时分别与左侧固定工装1、右侧固定工装6和振动台台面7相连，形成一个结构整体，具有更高的刚度。
如图1所示，左侧固定工装1和右侧固定工装6上相对应地设有左滑槽2和右滑槽3，左滑槽2和右滑槽3通过滑槽连接板与左侧固定工装1和右侧固定工装6连接。左滑槽2和右滑槽3与两侧安装有导轨的载荷配合并为其提供支撑，使载荷模块能够平顺地滑入和抽出。
如图3所示，左滑槽2包括左槽体及设置于左槽体上的侧面固定孔21、前面固定孔22、左滑道23和底部固定孔24，左槽体通过侧面固定孔21固定于左侧固定工装1的侧板上部，通过底部固定孔24固定于底板4上，通过左滑道23与两侧安装有导轨的载荷配合并为其提供支撑，使载荷模块能够平顺地滑入和抽出，通过前面固定孔22与滑入的载荷前面板固定，防止其滑出。
如图4所示，右滑槽3包括侧部安装面31、前端安装面32、右滑道33和底部安装面34，右滑槽3通过侧部安装面31与右侧固定工装6螺接固定，通过底部安装面34与底板4连接，通过右滑道33与载荷导轨配合，并通过前端安装面32与载荷前面板固定。
实施例二
如图6所示，本实施例与实施例一基本相同，在此不再赘述。不同之处在于，底板接口及宽度不同，且实施例二中的工装没有左右滑槽，而是在左侧固定工装1或右侧固定工装6上设有上转接杆8和下转接杆9，用于提供载荷前面和侧面的安装接口。
本实施例为适应其他载荷接口而调整后的结构形式，在原工装基本安装形式不变的基础上，更改了底板4的结构包络及安装接口。
本发明的工作原理是：
本发明提供的一种接口可调式载荷振动试验工装，用于实施空间站多个载荷产品的地面振动试验。试验工装设计成接口可调整的U形凹槽结构形式，并分别配置了不同的底板、侧面转接杆、滑槽等零部件，以适应各个载荷不同的包络尺寸、结构和安装接口要求，通过底板与振动台的台面的标准接口连接，按照不同试验输入条件，可进行X向、Y向和Z向的正弦振动、随机振动、扫频振动和定频振动等力学试验。通过本发明的一种接口可调式载荷振动试验工装配合航天载荷产品进行的地面振动试验，能够反映出载荷安装于空间站舱段中界面的力学特性，可有效地避免在发射过程中由于结构和连接等问题造成载荷和舱段的不良影响，具有操作简单、可重复使用、实用性强、强度和刚度高等突出特点。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，包括底板(4)、左侧固定工装(1)和右侧固定工装(6)，所述左侧固定工装(1)和右侧固定工装(6)分别设置于所述底板(4)的两侧、且相互平行，所述底板(4)、左侧固定工装(1)和右侧固定工装(6)上为载荷提供多个安装平面的连接接口。
2.根据权利要求1所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述左侧固定工装(1)和右侧固定工装(6)均包括上板、下板、侧板、侧筋及横筋，其中上板和下板通过侧板连接，所述侧板的背部设有多个加强筋，所述上板上设有多个吊装孔，所述下板上设有多个振动台安装孔和底板安装孔，所述侧板上或上板的侧面设有多个侧面载荷安装孔。
3.根据权利要求2所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述侧板和加强筋(65)上均设有多个减重孔(62)。
4.根据权利要求1所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述底板(4)为载荷提供底部水平方向的安装接口，同时分别与左侧固定工装(1)、右侧固定工装(6)和振动台台面(7)相连，形成一个结构整体。
5.根据权利要求1-4任一项所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述左侧固定工装(1)和右侧固定工装(6)上相对应地设有左滑槽(2)和右滑槽(3)，所述左滑槽(2)和右滑槽(3)与两侧安装有导轨的载荷配合并为其提供支撑，使载荷模块能够平顺地滑入和抽出。
6.根据权利要求5所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述左滑槽(2)包括左槽体及设置于所述左槽体上的侧面固定孔(21)、前面固定孔(22)、左滑道(23)和底部固定孔(24)，所述左槽体通过侧面固定孔(21)固定于左侧固定工装(1)的侧板上部，通过底部固定孔(24)固定于所述底板(4)上，通过左滑道(23)与两侧安装有导轨的载荷配合，通过前面固定孔(22)与滑入的载荷前面板固定。
7.根据权利要求5所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述右滑槽(3)包括侧部安装面(31)、前端安装面(32)、右滑道(33)和底部安装面(34)，所述右滑槽(3)通过侧部安装面(31)与所述右侧固定工装(6)螺接固定，通过底部安装面(34)与所述底板(4)连接，通过右滑道(33)与载荷导轨配合，并通过前端安装面(32)与载荷前面板固定。
8.根据权利要求1-4任一项所述的接口可调式载荷振动试验工装，其特征在于，所述左侧固定工装(1)或右侧固定工装(6)上设有上转接杆(8)和下转接杆(9)，用于提供载荷前面和侧面的安装接口。
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