CN112874809B - 可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法 - Google Patents

可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及飞机结构载荷测量和强度试验技术领域，尤其涉及一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法。该装置既可以利用液压/电动作动筒进行加载，也可以通过手动装置进行加载。其包括平台底座和平台横梁通过转动轴连接，载荷加载装置一端与固定在平台底座的双耳接头B连接，另一端安装有拉压传感器Ⅲ并和固定在平台横梁的双耳接头C连接，试验件一侧与接头A连接，另一侧通过销轴Ⅲ和接头Ⅰ和接头Ⅱ连接，与拉压传感器Ⅰ和拉压传感器Ⅱ铰接的拉压传感器底座安装在平台横梁上。通过载荷放大可以实现小吨位液压/电动作动筒或者人工加载进行大载荷加载试验，并对试验载荷进行精确控制。

Description

可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法
技术领域
本发明涉及飞机结构载荷测量和强度试验技术领域，尤其涉及一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法。
背景技术
飞机结构中有很多部件，这些部件中有许多只受同一轴线拉压载荷的结构，如飞机操纵杆件、活动舵面控制作动筒等。需要对这些部件开展外场试验。然而，外场试验具有场地不固定且基础设施不完善的特点，而大型设备较为笨重不方便移动且对基础设施条件要求较高。
并且，目前已应用的便携式加载装置受限于载荷限制，尤其在人工加载方式下，很难进行大载荷试验。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服以上现有技术的不足，提出一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法，以解决现有技术中很难对飞机部件进行大载荷试验的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置，包括：平台底座，所述平台底座通过转动轴与平台横梁的一端转动连接，所述平台横梁能够在XY平面内转动，所述平台横梁的另一端设有双耳接头C，所述平台横梁上沿所述平台横梁延伸方向设有平台横梁滑轨，所述双耳接头C能够在所述平台横梁滑轨上移动；所述平台横梁上还安装有拉压传感器组件，所述拉压传感器组件与试验件的一端固定连接；所述双耳接头C与载荷加载装置的一端连接；所述平台底座包括：底部横梁，所述底部横梁一端上交叉设有底部纵梁，所述底部纵梁包括两个，分别为第一底部纵梁和第二底部纵梁，所述底部横梁上设有立柱，所述立柱的一端垂直固定于所述底部横梁；所述平台底座的底部横梁上设有双耳接头B，所述拉压传感器Ⅲ的另一端与所述双耳接头B之间设有载荷加载装置；
所述立柱上设有加强筋，所述加强筋一端与所述立柱的一端固定连接、另一端与所述第一底部纵梁固定连接；所述立柱的另一端设有所述转动轴；所述底部横梁上设有接头A，用于与试验件的另一端连接；所述拉压传感器Ⅰ与所述接头A相对设置、二者的连线与Y轴平行；所述底部横梁上还设有线位移传感器和底部横梁滑轨，所述底部横梁滑轨沿所述底部横梁延伸方向设置，所述线位移传感器一端设置在所述横梁滑轨上，另一端设置在所述底部横梁滑轨上，所述线位移传感器能够在X轴方向平移。
其中，所述载荷加载装置包括：安装有关节轴承的单耳接头F，所述双耳接头C与单耳接头F通过销轴连接，所述单耳接头F与拉压传感器Ⅲ的一端连接，所述拉压传感器Ⅲ的另一端与圆柱接头的一端连接，所述圆柱接头的另一端与矩形螺纹丝杠的一端连接，所述矩形螺纹丝杠的另一端套设在固定钢管内，通过定位键与固定接头连接，所述定位键安装在所述固定接头内；所述固定钢管的一端与所述固定接头连接，所述固定钢管另一端通过单耳接头D固定在所述双耳接头B上，所述单耳接头D安装有关节轴承；所述固定接头内嵌套有转动接头，所述转动接头通过螺纹与所述矩形螺纹丝杠连接；所述转动接头还与加载接头连接，所述加载接头通过螺纹与加载手柄连接；所述转动接头与固定接头之间设有推力轴承Ⅰ推力轴承Ⅱ。
优选地，所述拉压传感器Ⅰ通过传感器组件固定在所述平台横梁上；所述传感器组件包括：拉压传感器底座，所述传感器底座上设有第一吊耳，所述第一吊耳通过螺栓与单耳接头Ⅰ的一端连接，所述单耳接头Ⅰ的另一端与拉压传感器Ⅰ的一端连接，所述拉压传感器Ⅰ的另一端与接头Ⅰ的一端连接；所述传感器底座上设有第二吊耳，所述第二吊耳通过螺栓与单耳接头Ⅱ的一端连接，所述单耳接头Ⅱ的另一端与拉压传感器Ⅱ的一端连接，所述拉压传感器Ⅱ的另一端与接头Ⅱ的一端连接；所述接头Ⅰ的另一端、所述接头Ⅱ的另一端，通过螺栓连接，用于与所述试验件连接。
其中，所述载荷加载装置为液压/电动作动筒，所述液压/电动作动筒一端与所述双耳接头B连接、另一端与双耳接头C连接。
优选地，其特征在于，所述接头A的用于安装所述试验件的相对的一面安装有固定螺母，通过旋转所述固定螺母调节所述试验件安装的高度。
其中，所述底部横梁和底部纵梁上安装有移动脚轮。
优选地，所述底部横梁上设有固定地脚。
其中，所述底部横梁滑轨为T型槽，所述平台横梁滑轨为T型槽；所述双头接耳B和双头接耳C底部设有与所述T型槽配合的T型轨道。
一种拉压载荷标定试验方法，该方法采用上述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置。
本发明的有益效果为：本发明实施例提供的可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法中，可移动的外场拉压载荷标定试验装置包括：平台底座、转动轴、平台横梁；平台底座安装有接头A、双耳接头B、移动脚轮、固定地脚、T 型滑轨Ⅰ及线位移传感器；平台横梁安装有双耳接头C、T型滑轨Ⅱ和拉压传感器底座；平台底座与平台横梁通过转动轴连接；单耳接头Ⅰ和单耳接头Ⅱ分别通过销轴Ⅰ和销轴Ⅱ与拉压传感器底座连接；拉压传感器Ⅰ和拉压传感器Ⅱ一侧分别与单耳接头Ⅰ和单耳接头Ⅱ连接，另一侧分别与接头Ⅰ和接头Ⅱ接；接头Ⅰ和接头Ⅱ通过销轴Ⅲ连接；试验件一侧与接头A连接，另一侧通过销轴Ⅲ和接头Ⅰ和接头Ⅱ连接，接头A、接头Ⅰ、接头Ⅱ和销轴Ⅲ形式可根据试验件连接形式进行替换，其中接头A下安装有固定螺母，通过旋转固定螺母可调节试验件安装高度。试验前调整活塞杆伸缩长度使线位移传感器调整到预设数值，保证T型滑轨Ⅰ与T型滑轨Ⅱ保持平行；拉压传感器Ⅰ和拉压传感器Ⅱ作用：通过合力来显示试验件真实的受力大小，排除其他因素的影响；拉压传感器Ⅲ：用来显示载荷施加装置施加的载荷，可用来对试验件所受载荷进行校对；线位置传感器作用：用来显示平台底座和平台横梁在测量点距离变化，试验前根据线位置传感器预设数值调整平台底座和平台横梁相对位置；该装置能够对加载载荷进行精确控制，可保障载荷施加大小和方向；并且实现手动加载形式或者小吨位液压/电动作动筒的大载荷试验；能够防止因拉压传感器故障影响试验安全和精度；该装置具有脚轮移动便捷，不受场地基础条件限制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置中液压/电动作动筒加载形式示意图；
图2为图1局部放大图；
图3为本发明实施例提供的一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置中手动加载形式剖面图；
图4为图3局部放大图；
图5为式2～11坐标系及坐标点示意图。
其中1-平台底座、2-转动轴、3-平台横梁、4-固定螺母、5-接头A、6-双耳接头C、7-拉压传感器Ⅲ、8-双耳接头B、9-移动脚轮、10-固定地脚、11-底部横梁T型滑轨Ⅰ、12-线位移传感器、13-平台横梁T型滑轨Ⅱ、14-拉压传感器Ⅰ、15-拉压传感器Ⅱ、16-单耳接头Ⅰ、17-单耳接头Ⅱ、18-销轴Ⅰ、19-销轴Ⅱ、 20-接头Ⅰ、21-接头Ⅱ、22-销轴Ⅲ、23-拉压传感器底座、24-液压/电动作动筒、 25-单耳接头F、26-圆柱接头、27-矩形螺纹丝杠、28-固定钢管、29-单耳接头D、 30-加载手柄、31-加载接头、32-固定接头、33-推力轴承Ⅰ、34-转动接头、35-推力轴承Ⅱ、36-定位键。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明实施例提供的一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置包括：平台底座1、转动轴2、平台横梁3；所述平台底座1安装有接头A5、双耳接头B8、移动脚轮9、固定地脚10、T型滑轨Ⅰ11及线位移传感器12；平台横梁3安装有双耳接头C6、T型滑轨Ⅱ13和拉压传感器底座23；平台底座1与平台横梁3 通过转动轴2连接。
参见图2，单耳接头Ⅰ16和单耳接头Ⅱ17分别通过销轴Ⅰ18和销轴Ⅱ19与拉压传感器底座23连接；拉压传感器Ⅰ14和拉压传感器Ⅱ15一侧分别与单耳接头Ⅰ16和单耳接头Ⅱ17连接，另一侧分别与接头Ⅰ20和接头Ⅱ21连接；接头Ⅰ20和接头Ⅱ21通过销轴Ⅲ22连接。
试验件一侧与接头A5连接，另一侧通过销轴Ⅲ22和接头Ⅰ20和接头Ⅱ21 连接，接头A5、接头Ⅰ20、接头Ⅱ21和销轴Ⅲ22形式可根据试验件连接形式进行替换，其中接头A5下安装有固定螺母4，通过旋转固定螺母4可调节试验件安装高度。
试验前调整活塞杆伸缩长度使线位移传感器12调整到预设数值，保证T型滑轨Ⅰ11与T型滑轨Ⅱ13保持平行。
拉压传感器Ⅰ14和拉压传感器Ⅱ15作用：通过合力来显示试验件真实的受力大小，排除其他因素的影响。
拉压传感器Ⅲ7：用来显示载荷施加装置施加的载荷，可用来对试验件所受载荷进行校对。
线位置传感器12作用：用来显示平台底座1和平台横梁3在测量点距离变化，试验前根据线位置传感器12预设数值调整平台底座1和平台横梁3相对位置。
参见图1，载荷施加装置为液压/电动作动筒24，两端分别与双耳接头B8 和双耳接头C6连接，双耳接头B8底部加工有与T型滑轨Ⅰ11配合的T型槽，双耳接头C6底部加工有与T型滑轨Ⅱ13配合的T型槽；参见图3和图4，载荷施加装置为手动加载装置，安装有关节轴承的的单耳接头D29、与单耳接头D29 连接的固定钢管28、与所述的固定钢管28另一端连接的固定接头32、嵌套在所述固定接头32的带有矩形螺纹的转动接头34、与所述转动接头34配合的矩形螺纹丝杠27、安装在所述固定接头32并对所述矩形螺纹丝杠27定位的定位键36、与所述转动接头34连接加载接头31、安装在所述转动接头34和所述固定接头32之间的推力轴承Ⅰ33和推力轴承Ⅱ35、通过螺纹与所述加载接头31 连接的加载手柄30。
所述手动加载装置通过单耳接头D29与安装在平台底座1上的双耳接头B8 连接；所述矩形螺纹丝杠27与安装有拉压传感器Ⅲ7的圆柱接头26连接；所述拉压传感器Ⅲ7另一端与装有关节轴承的单耳接头F25连接；所述单耳接头F25 与安装在平台横梁3上的双耳接头C6连接；试验前调整矩形螺纹丝杆伸缩长度使线位移传感器12调整到预设数值，保证底部横梁T型滑轨Ⅰ11与平台横梁T 型滑轨Ⅱ13保持平行。
上述实施例中，平台底座1上表面安装有底部横梁T型滑轨Ⅰ11，平台横梁2下表面安装有平台横梁T型滑轨Ⅱ13；为防止长度过长而引起的变形，底部横梁T型滑轨Ⅰ11和平台横梁T型滑轨Ⅱ13均采用分段式设计；底部横梁T 型滑轨Ⅰ11和平台横梁T型滑轨Ⅱ13的两侧等间距的设有螺纹孔，根据需要调整载荷施加装置安装位置。
本发明实施例提供的可移动的外场拉压载荷标定试验装置及方法，该装置既可以利用液压/电动作动筒进行加载，也可以通过手动装置进行加载。可移动的外场拉压载荷标定试验装置包括：平台底座1和平台横梁3通过转动轴2连接，载荷加载装置一端与固定在平台底座1的双耳接头B8连接，另一端安装有拉压传感器Ⅲ7并和固定在平台横梁3的双耳接头C6连接，试验件一侧与接头 A5连接，另一侧通过销轴Ⅲ22和接头Ⅰ20和接头Ⅱ21连接，与拉压传感器Ⅰ 14和拉压传感器Ⅱ15铰接的拉压传感器底座23安装在平台横梁3上，根据拉压传感器Ⅰ14和拉压传感器Ⅱ15的合力信号对试验载荷进行控制。通过载荷放大可以实现小吨位液压/电动作动筒或者人工加载进行大载荷加载试验，并对试验载荷进行精确控制。
本发明实施例还提供了一种拉压载荷标定试验装置方法，将载荷加载装置安装于平台一侧，双耳接头B8和双耳接头C6连接；试验件一侧与接头A5连接，另一侧通过销轴Ⅲ22和接头Ⅰ20和接头Ⅱ21连接；拉压传感器Ⅰ14两侧安装有单耳接头Ⅰ16和接头Ⅰ20，拉压传感器Ⅱ15两侧安装有单耳接头Ⅱ17和接头Ⅱ21，单耳接头Ⅰ16和单耳接头Ⅱ17分别与拉压传感器底座23铰接，接头Ⅰ20和接头Ⅱ21铰接，拉压传感器Ⅰ14和拉压传感器Ⅱ15安装角度可通过安装位置得到，通过合力计算即可得到试验件所受载荷，如式(1)所示。
Figure RE-GDA0003030555330000081
其中F0—试验件所受载荷
FⅠ—拉压传感器Ⅰ14读数
FⅡ—拉压传感器Ⅱ15读数
α—拉压传感器Ⅰ14与拉压传感器Ⅱ15安装轴线夹角
试验前调整载荷加载装置的活塞杆/梯形螺纹丝杠伸缩长度使线位移传感器 12调整到预设数值，保证T型滑轨Ⅰ11与T型滑轨Ⅱ13保持平行，试验件安装位置、载荷施加装置安装位置和试验装置的相对位置关系均为已知状态，可建立坐标系，试验时通过位移传感器12和拉压传感器Ⅲ7数值变化可实时计算出试验件所受载荷大小，对拉压传感器Ⅰ14和拉压传感器Ⅱ15合力进行校对，防止因拉压传感器故障影响试验安全和精度。
Figure RE-GDA0003030555330000082
Figure RE-GDA0003030555330000083
Figure RE-GDA0003030555330000084
Figure RE-GDA0003030555330000091
Figure RE-GDA0003030555330000092
Figure RE-GDA0003030555330000093
Figure RE-GDA0003030555330000094
Figure RE-GDA0003030555330000095
Figure RE-GDA0003030555330000096
Figure RE-GDA0003030555330000097
其中，坐标系在T型滑轨Ⅰ11与T型滑轨Ⅱ13平行状态下规定，原点为转动轴2轴心，X轴沿平台横梁3方向为正，Y轴指向平台底座1正，如图5所示。
F0—试验件所受载荷
FⅢ—拉压传感器Ⅲ14读数
(x1,y1)—试验前，试验件与销轴Ⅲ22交点坐标
(x2,y2)—试验前，线位移传感器12与平台横梁3交点坐标
(x3,y3)—试验前，载荷施加装置与双耳接头C6交点坐标
(x1,y4)—试验前，试验件与接头A5交点坐标
(x2,y5)—试验前，线位移传感器12与平台底座1交点坐标
(x3,y6)—试验前，载荷施加装置与双耳接头B8交点坐标
r—线位移传感器12读数
上述实例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照最佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，包括：平台底座，所述平台底座通过转动轴与平台横梁的一端转动连接，所述平台横梁能够在XY平面内转动，所述平台横梁的另一端设有双耳接头C，所述平台横梁上沿所述平台横梁延伸方向设有平台横梁滑轨，所述双耳接头C能够在所述平台横梁滑轨上移动；所述平台横梁上还安装有拉压传感器组件，所述拉压传感器组件与试验件的一端固定连接；所述双耳接头C与载荷加载装置的一端连接；所述平台底座包括：底部横梁，所述底部横梁一端上交叉设有底部纵梁，所述底部纵梁包括两个，分别为第一底部纵梁和第二底部纵梁，所述底部横梁上设有立柱，所述立柱的一端垂直固定于所述底部横梁；所述平台底座的底部横梁上设有双耳接头B，拉压传感器Ⅲ的一端连接单耳接头F，所述拉压传感器Ⅲ的另一端与所述双耳接头B之间设有载荷加载装置；
所述立柱上设有加强筋，所述加强筋一端与所述立柱的一端固定连接、另一端与所述第一底部纵梁固定连接；所述立柱的另一端设有所述转动轴；所述底部横梁上设有接头A，用于与试验件的另一端连接；拉压传感器Ⅰ与所述接头A相对设置、二者的连线与Y轴平行；所述底部横梁上还设有线位移传感器和底部横梁滑轨，所述底部横梁滑轨沿所述底部横梁延伸方向设置，所述线位移传感器一端设置在所述平台横梁滑轨上，另一端设置在所述底部横梁滑轨上，所述线位移传感器能够在X轴方向平移。
2.根据权利要求1所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述载荷加载装置包括：安装有关节轴承的单耳接头F，所述双耳接头C与单耳接头F通过销轴连接，所述拉压传感器Ⅲ的另一端与圆柱接头的一端连接，所述圆柱接头的另一端与矩形螺纹丝杠的一端连接，所述矩形螺纹丝杠的另一端套设在固定钢管内，通过定位键与固定接头连接，所述定位键安装在所述固定接头内；所述固定钢管的一端与所述固定接头连接，所述固定钢管另一端通过单耳接头D固定在所述双耳接头B上，所述单耳接头D安装有关节轴承；所述固定接头内嵌套有转动接头，所述转动接头通过螺纹与所述矩形螺纹丝杠连接；所述转动接头还与加载接头连接，所述加载接头通过螺纹与加载手柄连接；所述转动接头与固定接头之间设有推力轴承Ⅰ推力轴承Ⅱ。
3.根据权利要求2所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述拉压传感器Ⅰ通过拉压传感器组件固定在所述平台横梁上；所述拉压传感器组件包括：拉压传感器底座，所述拉压传感器底座上设有第一吊耳，所述第一吊耳通过螺栓与单耳接头Ⅰ的一端连接，所述单耳接头Ⅰ的另一端与拉压传感器Ⅰ的一端连接，所述拉压传感器Ⅰ的另一端与接头Ⅰ的一端连接；所述拉压传感器底座上设有第二吊耳，所述第二吊耳通过螺栓与单耳接头Ⅱ的一端连接，所述单耳接头Ⅱ的另一端与拉压传感器Ⅱ的一端连接，所述拉压传感器Ⅱ的另一端与接头Ⅱ的一端连接；所述接头Ⅰ的另一端、所述接头Ⅱ的另一端，通过螺栓连接，用于与所述试验件连接。
4.根据权利要求1所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述载荷加载装置为液压/电动作动筒，所述液压/电动作动筒一端与所述双耳接头B连接、另一端与双耳接头C连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述接头A的用于安装所述试验件的相对的一面安装有固定螺母，通过旋转所述固定螺母调节所述试验件安装的高度。
6.根据权利要求1-4任一项所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述底部横梁和底部纵梁上安装有移动脚轮。
7.根据权利要求1-4任一项所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述底部横梁上设有固定地脚。
8.根据权利要求1-4任一项所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置，其特征在于，所述底部横梁滑轨为T型槽，所述平台横梁滑轨为T型槽；所述双耳接头 B和双耳接头 C底部设有与所述T型槽配合的T型轨道。
9.一种拉压载荷标定试验方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-8任一项所述的可移动的外场拉压载荷标定试验装置。
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