CN112762779B - 一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置和方法，通过模拟挂架系统与制导炸弹真实挂架类似，能够将制导炸弹倒置安装在试验梁架上，炸弹轴向质心位置与加载吊耳相连，加载螺杆与载荷伺服液压作动器连接，通过加力杠杆将等效载荷传递到弹体上；本发明基于杠杆加载大大提高了载荷的量程，模拟挂架系统也能够真实地反应炸弹挂飞过程；该实验装置设计设计科学、操作方便易实施、加载更加稳定且能够反应真实工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置和方法，尤其适用于带有增程组件的制导炸弹结构静态加载试验，属于航空试验与测试技术领域。
背景技术
现代制导炸弹正朝着命中目标精度高、设计制造成本低、投放距离远等方向发展，其已成为现代局部战争中使用数量最大、取得成果最显著的一种空地武器。制导炸弹在设计过程需要进行大量试验以保证结构的安全可靠，对于载荷量级大、试验件结构复杂，设计一种合理有效、安全可靠、易于操作的试验装置显得尤为重要。本发明基于杠杆加载大大提高了载荷的量程，模拟挂架系统也能够真实地反应炸弹挂飞过程，该试验装置设计设计科学、操作方便易实施、加载更加稳定且能够反应真实情况。
发明内容
本发明所解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种操作方便、加载稳定、载荷量程大且能够反应实际情况的制导炸弹静力试验装置和方法。
本发明的技术解决方案是：
一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，包括加载系统、挂架系统和试验梁架(31)；
加载系统和挂架系统均安装在试验梁架(31)上，制导炸弹安装在加载系统和挂架系统之间，相对于制导炸弹挂载在载机上的姿态，制导炸弹通过挂架系统倒置固定在试验梁架(31)上，加载系统以杠杆的形式将等效载荷传递到弹体上。
进一步的，加载系统包括加载螺杆(1)、第一转接头(2)、第一剪切销(3)、第二剪切销(4)、第三剪切销(5)、第一加力杠杆(6)、第二加力杠杆(7)、第一杠杆垫块(8)、第二杠杆垫块(9)、第三杠杆垫块(10)、第四杠杆垫块(11)、第一杠杆支座(12)、第二杠杆支座(13)、转接梁(14)、第二转接头(15)、第三转接头(16)、第四剪切销(17)、加载吊耳(18)、加载吊耳座(19)；
第一加力杠杆(6)和第二加力杠杆(7)并列放置，之间通过均匀分布的第一杠杆垫块(8)、第二杠杆垫块(9)、第三杠杆垫块(10)以及第四杠杆垫块(11)连接为一个整体加力杠杆；
加载螺杆(1)向上与载荷伺服液压作动器连接，向下通过第一转接头(2)、第一剪切销(3)连接在所述整体加力杠杆的一端，整体加力杠杆另一端通过第三剪切销(5)与第一杠杆支座(12)、第二杠杆支座(13)连接；第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)通过螺栓固定在转接梁(14)上，转接梁(14)通过螺栓固定在试验梁架(31)上；所述整体加力杠杆中部向下通过第二转接头(15)、第三转接头(16)及第四剪切销(17)与加载吊耳(18)连接，加载吊耳(18)通过加载吊耳座(19)固定在弹体上，从而实现对弹体的加载。
进一步的，第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)形状相同，均为三角形支座结构，第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)相对设置，分别位于整体加力杠杆的两侧，即第一杠杆支座(12)通过第三剪切销(5)与第一加力杠杆(6)连接，即第二杠杆支座(13)通过第三剪切销(5)与第二加力杠杆(7)连接。
进一步的，所述第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)底部均开有腰形螺栓孔，根据实际情况固定在转接梁(14)任意位置，用于调整力矩。
进一步的，第二转接头(15)和第三转接头(16)形状相同，并列设置，均与第四剪切销(17)连接，通过第四剪切销(17)连接加载吊耳(18)。
进一步的，制导炸弹的轴向质心位置与加载吊耳(18)相连。
进一步的，挂架系统包括模拟挂架(20)、第一模拟吊耳座(21)、第一模拟吊耳(22)、第一防摆止动钉支座(23)、第一防摆止动钉(24)、第二防摆止动钉(25)、第二模拟吊耳座(26)、第二模拟吊耳(27)、第二防摆止动钉支座(28)、第三防摆止动钉(29)、第四防摆止动钉(30)；
所述模拟挂架系统第一防摆止动钉(24)、第二防摆止动钉(25)、第三防摆止动钉(29)、及第四防摆止动钉(30)结构相同，两两配对，第一防摆止动钉(24)和第二防摆止动钉(25)安装在第一防摆止动钉支座(23)上；第三防摆止动钉(29)和第四防摆止动钉(30)安装在第二防摆止动钉支座(28)上；安装后每个防摆止动钉均与竖直方向成20°夹角；第一防摆止动钉支座(23)和第二防摆止动钉支座(28)通过螺钉连接在模拟挂架(20)上；模拟挂架(20)通过螺栓与试验梁架(31)固连；
第一模拟吊耳(22)和第二模拟吊耳(27)分别固定在模拟挂架(20)两端，分别通过第一模拟吊耳座(21)和第二模拟吊耳座(26)与制导炸弹弹体固定连接。
进一步的，第一防摆止动钉(24)和第二防摆止动钉(25)之间夹角40°，第三防摆止动钉(29)和第四防摆止动钉(30)之间夹角40°。
进一步的，第一模拟吊耳(22)、第二模拟吊耳(27)、第一模拟吊耳座(21)以及第二模拟吊耳座(26)用于支撑和固定制导炸弹弹体；第一防摆止动钉(24)、第二防摆止动钉(25)、第三防摆止动钉(29)及第四防摆止动钉(30)用于防止制导炸弹弹体摆动。
进一步的，本发明还提出一种制导炸弹静力试验方法，步骤如下：
(1)将加载吊耳座(19)安装在弹体质心位置加载处，第一模拟吊耳座(21)和第二模拟吊耳座(26)分别安装在弹体前、后吊耳处；
(2)弹体通过第一模拟吊耳(22)和第二模拟吊耳(27)与模拟挂架(20)相连，再通过第一防摆止动钉(24)、第二防摆止动钉(25)、第三防摆止动钉(29)及第四防摆止动钉(30)压紧弹体；
(3)通过螺栓将转接梁(14)固定在试验梁架(31)上；再将第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)固定到转接梁(14)合适位置；
(4)第一加力杠杆(6)和第二加力杠杆(7)通过第一杠杆垫块(8)、第二杠杆垫块(9)、第三杠杆垫块(10)、第四杠杆垫块(11)组合在一起；第二转接头(15)和第三转接头(16)通过第二剪切销(4)与杠杆组合连接；
(5)将加载螺杆(1)与载荷伺服液压作动器连接；
(6)杠杆组合一端固定在第一杠杆支座(12)和第二杠杆支座(13)上，另一端通过第一转接头(2)连接加载螺杆(1)，杠杆组合中间位置通过第二转接头(15)、第三转接头(16)以及第四剪切销(17)连接在加载吊耳(18)上；
(7)布置测试装置及设备，按照试验大纲要求制导炸弹结构表面指定位置粘贴电阻应变片、布设位移计，并将导线与静力试验系统信号采集仪连接，对静力试验系统控制仪，按照给定载荷的1/2输入载荷伺服液压控制系统，试验准备工作完成即可进行试验，试验过程中信号采集系统可实时存储应变及位移数据，试验结束后通过对试验数据的处理即可得到制导炸弹指定位置的应变、应力、位移等试验结果。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明中的模拟挂架系统能够真实地反应炸弹挂飞过程，模拟挂架系统也可根据实际情况设计，同时满足配装二级吊耳或三级吊耳的制导炸弹；
(2)本发明不受高要求的试验条件和试验场所的限制，加载端与受载点均在试验梁架系统内，加载时构成自平衡受力体系，且能够保持恒定的加载；
(3)本发明的加载系统采用杠杆传递载荷，大大提高了载荷的量程，本发明中只需按照指定载荷的1/2输入载荷伺服液压控制系统，即可达到试验效果，减小了对载荷伺服液压作动器的量程要求；
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为图1中的模拟挂架系统局部放大图；
图3为图1中的加载系统局部放大图；
图4为实施例中某型号制导炸弹加载示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，包括加载系统、挂架系统和试验梁架31；
加载系统和挂架系统均安装在试验梁架31上，制导炸弹安装在加载系统和挂架系统之间，相对于制导炸弹挂载在载机上的姿态，制导炸弹通过挂架系统倒置固定在试验梁架31上，加载系统以杠杆的形式将等效载荷传递到弹体上。
如图1及图3所示，加载系统包括加载螺杆1、第一转接头2、第一剪切销3、第二剪切销4、第三剪切销5、第一加力杠杆6、第二加力杠杆7、第一杠杆垫块8、第二杠杆垫块9、第三杠杆垫块10、第四杠杆垫块11、第一杠杆支座12、第二杠杆支座13、转接梁14、第二转接头15、第三转接头16、第四剪切销17、加载吊耳18、加载吊耳座19；
第一加力杠杆6和第二加力杠杆7并列放置，之间通过均匀分布的第一杠杆垫块8、第二杠杆垫块9、第三杠杆垫块10以及第四杠杆垫块11连接为一个整体加力杠杆；
加载螺杆1向上与载荷伺服液压作动器连接，向下通过第一转接头2、第一剪切销3连接在所述整体加力杠杆的一端，整体加力杠杆另一端通过第三剪切销5与第一杠杆支座12、第二杠杆支座13连接；第一杠杆支座12和第二杠杆支座13通过螺栓固定在转接梁14上，转接梁14通过螺栓固定在试验梁架31上；所述整体加力杠杆中部向下通过第二转接头15、第三转接头16及第四剪切销17与加载吊耳18连接，加载吊耳18通过加载吊耳座19固定在弹体上，从而实现对弹体的加载。
第一杠杆支座12和第二杠杆支座13形状相同，均为三角形支座结构，第一杠杆支座12和第二杠杆支座13相对设置，分别位于整体加力杠杆的两侧，即第一杠杆支座12通过第三剪切销5与第一加力杠杆6连接，即第二杠杆支座13通过第三剪切销5与第二加力杠杆7连接。
所述第一杠杆支座12和第二杠杆支座13底部均开有腰形螺栓孔，根据实际情况固定在转接梁14任意位置，用于调整力矩。
第二转接头15和第三转接头16形状相同，并列设置，均与第四剪切销17连接，通过第四剪切销17连接加载吊耳18。
制导炸弹的轴向质心位置与加载吊耳18相连。
如图1和图2所示，挂架系统包括模拟挂架20、第一模拟吊耳座21、第一模拟吊耳22、第一防摆止动钉支座23、第一防摆止动钉24、第二防摆止动钉25、第二模拟吊耳座26、第二模拟吊耳27、第二防摆止动钉支座28、第三防摆止动钉29、第四防摆止动钉30；
所述模拟挂架系统第一防摆止动钉24、第二防摆止动钉25、第三防摆止动钉29、及第四防摆止动钉30结构相同，两两配对，第一防摆止动钉24和第二防摆止动钉25安装在第一防摆止动钉支座23上；第三防摆止动钉29和第四防摆止动钉30安装在第二防摆止动钉支座28上；安装后每个防摆止动钉均与竖直方向成20°夹角；第一防摆止动钉支座23和第二防摆止动钉支座28通过螺钉连接在模拟挂架20上；模拟挂架20通过螺栓与试验梁架31固连；
第一模拟吊耳22和第二模拟吊耳27分别固定在模拟挂架20两端，分别通过第一模拟吊耳座21和第二模拟吊耳座26与制导炸弹弹体固定连接。
第一防摆止动钉24和第二防摆止动钉25之间夹角40°，第三防摆止动钉29和第四防摆止动钉30之间夹角40°。
第一模拟吊耳22、第二模拟吊耳27、第一模拟吊耳座21以及第二模拟吊耳座26用于支撑和固定制导炸弹弹体；第一防摆止动钉24、第二防摆止动钉25、第三防摆止动钉29及第四防摆止动钉30用于防止制导炸弹弹体摆动。
工作原理：
基于上述杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，实现的制导炸弹静力试验方法，步骤如下：
1、将加载吊耳座19安装在弹体质心位置加载处，第一模拟吊耳座21和第二模拟吊耳座26分别安装在弹体前、后吊耳处；
2、弹体通过第一模拟吊耳22和第二模拟吊耳27与模拟挂架20相连，再通过第一防摆止动钉24、第二防摆止动钉25、第三防摆止动钉29及第四防摆止动钉30压紧弹体；
3、通过螺栓将转接梁14固定在试验梁架31上；再将第一杠杆支座12和第二杠杆支座13固定到转接梁14合适位置；
4、第一加力杠杆6和第二加力杠杆7通过第一杠杆垫块8、第二杠杆垫块9、第三杠杆垫块10、第四杠杆垫块11组合在一起；第二转接头15和第三转接头16通过第二剪切销4与杠杆组合连接；
5、将加载螺杆1与载荷伺服液压作动器连接；
6、杠杆组合一端固定在第一杠杆支座12和第二杠杆支座13上，另一端通过第一转接头2连接加载螺杆1，杠杆组合中间位置通过第二转接头15、第三转接头16以及第四剪切销17连接在加载吊耳18上；
7、布置测试装置及设备，按照试验大纲要求制导炸弹结构表面指定位置粘贴电阻应变片、布设位移计，并将导线与静力试验系统信号采集仪连接，对静力试验系统控制仪，按照给定载荷的1/2输入载荷伺服液压控制系统，试验准备工作完成即可进行试验，试验过程中信号采集系统可实时存储应变及位移数据，试验结束后通过对试验数据的处理即可得到制导炸弹指定位置的应变、应力、位移等试验结果。
实施例：
下面根据图1、图2、图3及图4给出一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置及方法的具体实施例，本例对发明装置及试验方法做了进一步描述。
(1)依据上述实施方式完成加载系统及模拟挂架系统的组合连接；
(2)如图4所示，本实施例中试件为某型号制导炸弹部分结构体包括：制导炸弹弹体32、弹翼基座33、后悬挂梁34、前箍带35、后箍带36、倒挂主梁37；
本实施例主要验证前箍带35、后箍带36及倒挂主梁37的结构强度，因此试验前需在其结构表面合适位置粘贴电阻应变片；
弹翼基座33和后悬挂梁34均水平放置在制导炸弹弹体32上，前箍带35向上通过螺钉与弹翼基座33连接，向下与倒挂主梁37固定连接，后箍带36向上通过螺钉与后悬挂梁34连接，向下与倒挂主梁37固定连接；
(3)倒挂主梁37与第一模拟吊耳座21和第二模拟吊耳座26连接，并通过第一模拟吊耳22和第二模拟吊耳27与模拟挂架20相连，再通过第一防摆止动钉24、第二防摆止动钉25、第三防摆止动钉29及第四防摆止动钉30压紧弹体；
(4)加载吊耳座19与制导炸弹弹体32连接，加载吊耳18旋拧在加载吊耳座19上，再通过第二转接头15、第三转接头16以及第四剪切销17实现与杠杆组合的连接；
(5)将加载螺杆1与载荷伺服液压作动器连接；
(6)将应变测量导线与静力试验系统信号采集仪连接，对静力试验系统控制仪，按照给定载荷的1/2输入载荷伺服液压控制系统，试验准备工作完成即可进行试验，试验过程中信号采集系统可实时存储应变数据，试验结束后通过对试验数据的处理即可得到制导炸弹指定位置的应变、应力等试验结果。
本发明基于杠杆加载大大提高了载荷的量程，模拟挂架系统也能够真实地反应炸弹挂飞过程；该实验装置设计设计科学、操作方便易实施、加载更加稳定且能够反应真实工况。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的举例，本发明的保护范围不应仅限于实施例所陈述的具体形式，在本发明构思下所做出的任何改变都将属于本发明的保护范围。本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。
Claims (7)
1.一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：包括加载系统、挂架系统和试验梁架（31）；
加载系统和挂架系统均安装在试验梁架（31）上，制导炸弹安装在加载系统和挂架系统之间，相对于制导炸弹挂载在载机上的姿态，制导炸弹通过挂架系统倒置固定在试验梁架（31）上，加载系统以杠杆的形式将等效载荷传递到弹体上；
加载系统包括加载螺杆（1）、第一转接头（2）、第一剪切销（3）、第二剪切销（4）、第三剪切销（5）、第一加力杠杆（6）、第二加力杠杆（7）、第一杠杆垫块（8）、第二杠杆垫块（9）、第三杠杆垫块（10）、第四杠杆垫块（11）、第一杠杆支座（12）、第二杠杆支座（13）、转接梁（14）、第二转接头（15）、第三转接头（16）、第四剪切销（17）、加载吊耳（18）、加载吊耳座（19）；
第一加力杠杆（6）和第二加力杠杆（7）并列放置，之间通过均匀分布的第一杠杆垫块（8）、第二杠杆垫块（9）、第三杠杆垫块（10）以及第四杠杆垫块（11）连接为一个整体加力杠杆；
加载螺杆（1）向上与载荷伺服液压作动器连接，向下通过第一转接头（2）、第一剪切销（3）连接在所述整体加力杠杆的一端，整体加力杠杆另一端通过第三剪切销（5）与第一杠杆支座（12）、第二杠杆支座（13）连接；第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）通过螺栓固定在转接梁（14）上，转接梁（14）通过螺栓固定在试验梁架（31）上；所述整体加力杠杆中部向下通过第二转接头（15）、第三转接头（16）及第四剪切销（17）与加载吊耳（18）连接，加载吊耳（18）通过加载吊耳座（19）固定在弹体上，从而实现对弹体的加载；
挂架系统包括模拟挂架（20）、第一模拟吊耳座（21）、第一模拟吊耳（22）、第一防摆止动钉支座（23）、第一防摆止动钉（24）、第二防摆止动钉（25）、第二模拟吊耳座（26）、第二模拟吊耳（27）、第二防摆止动钉支座（28）、第三防摆止动钉（29）、第四防摆止动钉（30）；
挂架系统第一防摆止动钉（24）、第二防摆止动钉（25）、第三防摆止动钉（29）、及第四防摆止动钉（30）结构相同，两两配对，第一防摆止动钉（24）和第二防摆止动钉（25）安装在第一防摆止动钉支座（23）上；第三防摆止动钉（29）和第四防摆止动钉（30）安装在第二防摆止动钉支座（28）上；安装后每个防摆止动钉均与竖直方向成20°夹角；第一防摆止动钉支座（23）和第二防摆止动钉支座（28）通过螺钉连接在模拟挂架（20）上；模拟挂架（20）通过螺栓与试验梁架（31）固连；
第一模拟吊耳（22）和第二模拟吊耳（27）分别固定在模拟挂架（20）两端，分别通过第一模拟吊耳座（21）和第二模拟吊耳座（26）与制导炸弹弹体固定连接；
第一模拟吊耳（22）、第二模拟吊耳（27）、第一模拟吊耳座（21）以及第二模拟吊耳座（26）用于支撑和固定制导炸弹弹体；第一防摆止动钉（24）、第二防摆止动钉（25）、第三防摆止动钉（29）及第四防摆止动钉（30）用于防止制导炸弹弹体摆动。
2.根据权利要求1所述的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）形状相同，均为三角形支座结构，第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）相对设置，分别位于整体加力杠杆的两侧，即第一杠杆支座（12）通过第三剪切销（5）与第一加力杠杆（6）连接，即第二杠杆支座（13）通过第三剪切销（5）与第二加力杠杆（7）连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：所述第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）底部均开有腰形螺栓孔，根据实际情况固定在转接梁（14）任意位置，用于调整力矩。
4.根据权利要求1所述的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：第二转接头（15）和第三转接头（16）形状相同，并列设置，均与第四剪切销（17）连接，通过第四剪切销（17）连接加载吊耳（18）。
5.根据权利要求1所述的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：制导炸弹的轴向质心位置与加载吊耳（18）相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置，其特征在于：第一防摆止动钉（24）和第二防摆止动钉（25）之间夹角40°，第三防摆止动钉（29）和第四防摆止动钉（30）之间夹角40°。
7.一种根据权利要求1所述的基于杠杆加载的制导炸弹静力试验装置实现的制导炸弹静力试验方法，其特征在于步骤如下：
（1）将加载吊耳座（19）安装在弹体质心位置加载处，第一模拟吊耳座（21）和第二模拟吊耳座（26）分别安装在弹体前、后吊耳处；
（2）弹体通过第一模拟吊耳（22）和第二模拟吊耳（27）与模拟挂架（20）相连，再通过第一防摆止动钉（24）、第二防摆止动钉（25）、第三防摆止动钉（29）及第四防摆止动钉（30）压紧弹体；
（3）通过螺栓将转接梁（14）固定在试验梁架（31）上；再将第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）固定到转接梁（14）合适位置；
（4）第一加力杠杆（6）和第二加力杠杆（7）通过第一杠杆垫块（8）、第二杠杆垫块（9）、第三杠杆垫块（10）、第四杠杆垫块（11）组合在一起；第二转接头（15）和第三转接头（16）通过第二剪切销（4）与杠杆组合连接；
（5）将加载螺杆（1）与载荷伺服液压作动器连接；
（6）杠杆组合一端固定在第一杠杆支座（12）和第二杠杆支座（13）上，另一端通过第一转接头（2）连接加载螺杆（1），杠杆组合中间位置通过第二转接头（15）、第三转接头（16）以及第四剪切销（17）连接在加载吊耳（18）上；
（7）布置测试装置及设备，在制导炸弹结构表面指定位置粘贴电阻应变片、布设位移计，并将导线与静力试验系统信号采集仪连接，通过静力试验系统的控制仪按照给定载荷的1/2输入载荷伺服液压控制系统，传递给载荷伺服液压作动器，试验准备工作完成即可进行试验，试验过程中信号采集仪实时存储应变及位移数据，试验结束后通过对试验数据的处理即得到制导炸弹指定位置的应变、应力、位移试验结果。
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