CN113063577A - 一种设置预紧力的喷管台架及使用方法 - Google Patents

一种设置预紧力的喷管台架及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设置预紧力的喷管台架，包括圆形管道状的台架主体、支撑台架主体的固定平台、设置于台架主体和固定平台之间测量台架主体受力的测力单元、与台架主体外部连接的预紧力施加装置，预紧力施加装置包括若干牵引绳、导向组件及配重块，牵引绳一端与台架主体连接，另一端经过导向组件导向后与配重块连接，将配重块的重力转换为对台架主体不同方向的预紧力。能够实现将台架主体的自重N或想要配平的载荷与所要测量的外载荷F进行分离，使得喷管台架的测力单元可以更加精准的测得所受载荷的大小，并且也防止了测力单元受到过大载荷时发生损坏。本发明还公开了一种设置预紧力的喷管台架的使用方法。

Description

一种设置预紧力的喷管台架及使用方法
技术领域
本发明涉及力学测力传感器，具体是涉及一种设置预紧力的喷管台架及其测量方法。
背景技术
传统的喷管台架是由台架主体和测力单元组成的，在进行喷管测力实验时，台架主体重量N与其产生的载荷F传递到测力单元上，此时，Y方向(重力方向)的测力单元会测得台架主体的自重N与载荷F在Y方向的载荷分量Fy，台架主体的自重N过大就会影响测得的Y方向的载荷分量Fy的测量精度，影响测力单元量程的选择。(例如，当喷管重量为10000KG，在进行测力实验时，产生的载荷F在Y方向的载荷分量Fy为1000KG，则在Y方向要选取的测力单元量程就要为11000KG以上，但实验只用测出1000KG的范围，实际的测力范围还没占到量程的十分之一，使测得的载荷分量不精准。)此外，过大的台架主体自重N也会对其他方向的测力单元产生较大干扰，影响实验结果。
发明内容
发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种将台架主体的自重N或想要配平的载荷，通过设置预紧力进行配平的多分量喷管台架。
本发明还提供上述喷管台架的使用方法。
技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种设置预紧力的喷管台架，包括圆形管道状的台架主体、支撑台架主体的固定平台、设置于台架主体和固定平台之间测量台架主体受力的测力单元，还包括与台架主体外部连接的预紧力施加装置，所述预紧力施加装置包括若干牵引绳、导向组件及配重块，所述牵引绳一端与台架主体连接，另一端经过导向组件导向后与配重块连接，通过牵引绳、导向组件及配重块，将配重块的重力转换为对台架主体不同方向的预紧力。
有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是能够实现将台架主体的自重N或想要配平的载荷与所要测量的外载荷F进行分离，使得喷管台架的测力单元可以更加精准的测得所受载荷的大小，并且也防止了测力单元受到过大载荷时发生损坏。该喷管台架精度高、结构简单、使用方便、预紧力可调、结构解耦彻底。
进一步的，所述测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。
进一步的，所述X方向测力单元设置于台架主体的侧面，位于X方向上；所述Y方向测力单元设置于台架主体底部；所述Z方向测力单元设置于台架主体的侧面，位于Z方向上。
进一步的，所述滑轮设置于台架主体重心上方，牵引绳一端与台架主体固定连接，且延伸方向通过台架主体重心，牵引绳另一端过滑轮连接配重块，牵引绳向台架主体提供竖直向上的预紧力。
进一步的，所述导向组件与台架主体、测力单元不连接。
进一步的，所述导向组件包括若干滑轮。
一种上述喷管台架的测量方法，包括以下步骤：
(1)预设实验对象需要配平的力及力的方向；
(2)固定导向组件，将牵引绳对台架主体预紧力的方向调整到与步骤(1)中预设力的方向相反；
(3)将实验对象放置在台架主体内，同时牵引绳连接配重块，使牵引绳对台架主体的预紧力与步骤(1)中预设的力相等；
(4)对实验对象施加外载荷；
(5)测力单元测量外载荷对实验对象各方向的载荷分量。
附图说明
图1是为本发明的喷管台架的结构示意图；
图2是本发明喷管台架的主视图；
图3是本发明喷管台架的侧视图；
图4是本发明喷管台架的俯视图；
图5是本发明喷管台架的滑轮设置于台架主体X方向的结构示意图；
图6是本发明喷管台架的滑轮设置于台架主体Z方向的结构示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实施例中的一种设置预紧力的喷管台架，包括圆形管道状的台架主体4、支撑台架主体的固定平台、设置于台架主体4和固定平台之间测量台架主体4受力的测力单元、与台架主体4连接的预紧力施加装置，在本实施例中，测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元5、测量X方向受力和力矩X方向测力单元7、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元6，喷管台架测量六分量的力，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。X方向测力单元7设置于台架主体4的端面一侧，位于台架主体4的X方向上；Y方向测力单元5设置于台架主体4的底部，Z方向测力单元6设置于台架主体4侧面，位于台架主体4的Z方向上。
固定平台包括设置于X方向测力单元一端的第一固定部8、设置于Y方向测力单元底部的第二固定部10、设置于Z方向测力单元一端的第三固定部9，固定平台固定不动，承受台架主体4施加的力。
预紧力施加装置包括若干牵引绳3、导向组件及配重块2，牵引绳3一端与台架主体4连接，另一端经过导向组件导向后与配重块2连接，配重块2通过牵引绳3和导向组件将重力转换为对台架主体4不同方向的预紧力，在本实施例中，导向组件包括滑轮1，如图1所示，滑轮1设置于台架主体4重心上方，根据实验要求，滑轮1与外部固定连接，不与台架主体4、固定平台、测力单元连接，牵引绳3一端固定连接于台架主体4，牵引绳3的延伸方向经过台架主体4的重心，牵引绳3另一端过滑轮1连接配重块2，配重块2通过牵引绳3将自身重力转换为向台架主体4提供竖直向上的预紧力，预紧力用于配平台架主体自重N。
如图5所示，滑轮1设置于台架主体4侧面，位于X方向上，且牵引绳3一端连接的配重块2将自身重力转换为向台架主体4提供X方向是的预紧力，预紧力用来配平台架主体自重N在X方向产生的干扰Nx或者其它想要配平的力。
如图6所示，滑轮1设置于台架主体4侧面，位于Z方向上，且牵引绳3一端连接的配重块2将自身重力转换为向台架主体4提供Z方向是的预紧力，预紧力用来配平台架主体自重N在X方向产生的干扰Nx或者其他想要配平的力。
上述喷管台架的使用方法为：
(1)已知台架主体4的自重N或者想要配平的载荷，得到预设需要配平的力及力的方向；
(2)固定导向组件，将牵引绳3对台架主体4预紧力的方向调整到与步骤(1)中预设力的方向相反；
(3)将实验喷管放置在台架主体4内，同时牵引绳3连接配重块，使牵引绳3对台架主体4的预紧力与步骤(1)中预设的力相等；如果需要配平台架主体4的自重N，将滑轮1固定在台架主体4重心上方，牵引绳3的轴向延长线通过台架主体4的重心，然后牵引绳3跨过滑轮1，牵引绳3另一端连接与台架主体4自重N相同的配重块2，牵引绳3向台架主体4提供Y方向正方向的预紧力，配平台架主体4的自重N，使得测力单元不受台架主体4自重N的影响。如果需要配平X方向与Z方向的力，则如图5和图6所示，将滑轮1固定在台架主体4侧面。
(4)对实验喷管施加外载荷F；
(5)外载荷F通过台架主体4将载荷传递到测力单元，测力单元测量外载荷对实验喷管各方向的载荷分量。对于配平了喷管台架4自重N后的外载荷F测量，由于没有了台架主体4质量N的干扰，喷管台架的Y方向测力单元5可以设计与测量实验范围相近量程，这样所测得的实验喷管外载荷F在Y方向的载荷分量Fy更加精准。对于配平了在X方向产生的干扰Nx，实验喷管外载荷F在X方向的载荷分量Fx更加精准，对于配平了在Z方向产生的干扰Nz，实验喷管外载荷F在Z方向的载荷分量Fz更加精准。
上述喷管台架在进行测力实验时，可以消除台架主体4质量N的影响，并且配重块2重量可以进行调节，在进行实验操作更加方便，达到了将台架主体4的质量N与所受外载荷F在Y方向的载荷分量Fy分离开来，同时消除了自重N对于其他方向测力的干扰，达到更好的测力解耦效果。上述将滑轮设置于X方向或Z方向的喷管台架在进行测力实验时，可以消除实验喷管非测试的力在X方向或Z方向的影响，达到更好的测力解耦效果。

Claims (7)

1.一种设置预紧力的喷管台架，包括圆形管道状的台架主体、支撑台架主体的固定平台、设置于台架主体和固定平台之间测量台架主体受力的测力单元，其特征在于，还包括与台架主体外部连接的预紧力施加装置，所述预紧力施加装置包括若干牵引绳、导向组件及配重块，所述牵引绳一端与台架主体连接，另一端经过导向组件导向后与配重块连接，通过牵引绳、导向组件及配重块将配重块的重力转换为对台架主体不同方向的预紧力。
2.根据权利要求1所述的喷管台架，其特征在于，所述测力单元包括测量Y方向受力和力矩的Y方向测力单元、测量X方向受力和力矩X方向测力单元、测量Z方向受力和力矩Z方向测力单元，X方向、Y方向、Z方向为空间直角坐标系中坐标轴的三个方向，其中Y方向的正方向沿重力方向向上。
3.根据权利要求2所述的喷管台架，其特征在于，所述X方向测力单元设置于台架主体的侧面，位于X方向上；所述Y方向测力单元设置于台架主体底部；所述Z方向测力单元设置于台架主体的侧面，位于Z方向上。
4.根据权利要求2所述的喷管台架，其特征在于，所述滑轮设置于台架主体重心上方，牵引绳一端与台架主体固定连接，且延伸方向通过台架主体重心，牵引绳另一端过滑轮连接配重块，牵引绳向台架主体提供竖直向上的预紧力。
5.根据权利要求1所述的喷管台架，其特征在于，所述导向组件与台架主体、测力单元不连接。
6.根据权利要求1所述的喷管台架，其特征在于，所述导向组件包括若干滑轮。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的喷管台架的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预设实验对象需要配平的力及力的方向；
(2)固定导向组件，将牵引绳对台架主体预紧力的方向调整到与步骤(1)中预设力的方向相反；
(3)将实验对象放置在台架主体内，同时牵引绳连接配重块，使牵引绳对台架主体的预紧力与步骤(1)中预设的力相等；
(4)对实验对象施加外载荷；
(5)测力单元测量外载荷对实验对象各方向的载荷分量。
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