CN113899512A - 一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置。用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置包括底板及分别设置在底板两侧的第一支撑组件和第二支撑组件，底板、第一支撑组件和第二支撑组件形成U型结构，第一支撑组件和第二支撑组件相向设置以夹持科学实验柜，第一支撑组件和第二支撑组件均与底板活动连接，以调节第一支撑组件和第二支撑组件之间的距离。由此，该用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，便于科学实验柜的安装同时便于对科学实验柜在振动试验过程中进行状态检查，也能够预留出后续科学实验柜减振设计的空间，从而降低了科学实验柜在振动试验中的试验成本。

Description

一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置。

背景技术

中国空间站核心舱、实验舱I 和实验舱II 的密封舱内均配备了科学实验柜，用于开展航天医学、空间生命科学与生物技术、微重力流体物理与燃烧科学、空间材料科学、微重力基础物理、航天新技术等研究方向的科学实验。科学实验柜在发射、在轨、运输等阶段均要经历苛刻的力学环境，因此在地面进行振动试验模拟真实发射、在轨、运输时的力学环境是必不可少的环节。

振动试验中的夹具是实现试验件与振动台之间连接的构件，将振动台的机械能量传递给被试件，夹具在振动试验中发挥着极为重要的作用，不合理的夹具设计容易增大加工成本、试验过程中增加工作量、不能满足振动台推力要求，甚至对被试产品产生“过振动”与“欠振动”， 因此一种高可靠性、同时满足科学实验柜振动试验需求的夹具显得尤为重要。

科学实验柜每完成一项振动试验项目，需要对科学实验柜进行状态检查，在状态检查环节需要把科学实验柜从夹具上拆下进行，状态检查完毕后，需将科学实验柜重新装到夹具上，然后打胶固化后进行下一项振动试验项目，这样的试验方案将会增加大量试验时间；另外，科学实验柜振动试验过程中，需要对振动响应进行分析进而判断后续研制是否需要进行减振设计，因此迫切需求一种可靠性高的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，可以使科学实验柜“仰视”安装便于对科学实验柜在振动试验过程中进行状态检查，也能够预留出后续科学实验柜减振设计的空间，从而降低了科学实验柜在振动试验中的试验成本。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置包括底板及分别设置在底板两侧的第一支撑组件和第二支撑组件，底板、第一支撑组件和第二支撑组件形成U型结构；第一支撑组件和第二支撑组件相向设置以夹持科学实验柜；第一支撑组件和第二支撑组件均与底板活动连接，以调节第一支撑组件和第二支撑组件之间的距离。

优选地，第一支撑组件的底端和第二支撑组件的底端均设有多个长条孔，长条孔的长度方向为沿第一支撑组件和第二支撑组件的排列方向；底板上设有呈矩阵布置的多个安装孔，安装孔及长条孔通过第一连接件连接。

优选地，第一支撑组件包括第一安装板及与第一安装板垂直连接的第一支撑单元，第一支撑单元设置在第一安装板的远离第二支撑组件的一侧；第一支撑组件还包括第一斜撑筋，第一斜撑筋的一端抵接在第一支撑单元的侧壁，第一斜撑筋的另一端抵接在第一安装板的顶面上；第一支撑组件的多个长条孔为平行布置于第一安装板上的多个第一长条孔。

优选地，第一支撑单元包括相对设置的两个第一竖梁及多个第一竖撑筋，两个第一竖梁之间通过第一横梁连接；第一竖撑筋的侧壁与第一横梁的远离第二支撑组件的一侧连接；第一竖撑筋的底端与第一安装板的顶端连接。

优选地，第二支撑组件包括第二安装板及与第二安装板垂直连接的第二支撑单元；第二支撑单元设置在第二安装板的远离第一支撑组件的一侧；第二支撑组件还包括第二斜撑筋，第二斜撑筋的一端抵接在第二支撑单元的侧壁，第二斜撑筋的另一端抵接在第二安装板的顶面上；第二支撑组件的多个长条孔为平行布置于第二安装板上的多个第二长条孔。

优选地，第二支撑单元包括相对设置的两个第二竖梁及多个第二竖撑筋，两个第二竖梁之间通过第二横梁连接；第二竖撑筋的侧壁与第二横梁的远离第二支撑组件的一侧连接；第二竖撑筋的底端与第二安装板的顶端连接。

优选地，第一竖梁、第一横梁、第一竖撑筋、第二竖梁、第二横梁和第二竖撑筋上均设有连接孔，在连接孔内均设有钢丝螺套；第一竖梁和第一横梁之间，第一竖撑筋与第一横梁之间，第二竖梁和第二横梁之间，第二竖撑筋与第二横梁之间，均通过连接孔与第二连接件连接后再通过焊接连接。

优选地，第一横梁上设有第一安装接口；第二横梁上设有第二安装接口。

优选地，底板上的设有镂空结构；镂空结构为设置在底板的中心的通孔。

优选地，在第一支撑单元和第二支撑单元上均设有吊装孔。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，通过将底板、第一支撑组件和第二支撑组件设置为U型结构，可以使科学实验柜“仰视”安装，便于在振动试验过程中对科学实验柜进行状态检查，且第一支撑组件和第二支撑组件分别与底板活动连接能够调节第一支撑组件和第二支撑组件之间的距离，进而为后续减振设计预留空间，避免反复设计夹具装置，提高了实验效率且降低了科学实验柜在振动试验中的试验成本。

附图说明

图1为本发明的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置的工作状态结构示意图（示出科学实验柜）；

图2为图1中的科学实验柜的结构示意图；

图3为本发明的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置的结构示意图；

图4为第一竖梁的结构示意图；

图5为第一安装板的结构示意图；

图6为第一横梁的结构示意图；

图7为第一竖撑筋的结构示意图；

图8为第二支撑组件的结构示意图；

图9为图1的俯视图。

【附图标记说明】

1：科学实验柜；11：标准载荷单元；12标准抽屉单元；13：第二角接件；14：第一角接件；15：实验柜本体；

2：第一支撑组件；21：第一斜撑筋；22：第一横梁；221：第一吊装孔；222：第一横梁连接孔；223：第一横梁沉头孔；224：第一安装接口；23：第一竖撑筋；231：第一竖撑筋侧边连接孔；232：第一竖撑筋底部连接孔；24：第一竖梁；241：第一竖梁沉头孔；242：第一竖梁连接孔；25：第一安装板；251：第一长条孔；252：第一安装板沉头孔；253：第一安装板销孔；

3：第二支撑组件；31：第二斜撑筋；32：第二横梁；321：第二安装接口；33：第二竖撑筋；34：第二竖梁；35：第二安装板；351：第二长条孔；

4：底板；41：安装孔；42：通孔；

5：振动台台面；

6：平垫片；

7：连接板。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图3所示，本发明提供了一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置包括底板4及分别设置在底板4两侧的第一支撑组件2和第二支撑组件3。其中，底板4、第一支撑组件2和第二支撑组件3形成U型结构，第一支撑组件2和第二支撑组件3相向设置以夹持科学实验柜1，第一支撑组件2和第二支撑组件3均与底板4活动连接，以调节第一支撑组件2和第二支撑组件3之间的距离。

图1示出的为用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置夹持科学实验柜1的状态图，其中用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置在工作时安装于振动台台面5上。

如图2所示，科学实验柜1包括实验柜主本体、八个标准载荷单元11和两个标准抽屉单元12，科学实验柜1的四个第一角接件14和两个第二角接件13通过螺钉连接的方式分别固定到第一支撑组件2和第二支撑组件3上，使科学实验柜1为“仰视”状态安装到夹具上，便于科学实验柜1在振动试验过程中状态检查，其中夹具装置的底板4通过螺钉连接的方式固定到振动台台面5上。

本实施例提供的一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，通过将底板4、第一支撑组件2和第二支撑组件3设置为U型结构，可以使科学实验柜1“仰视”安装，便于在振动试验过程中对科学实验柜1进行状态检查，且第一支撑组件2和第二支撑组件3分别与底板4活动连接能够调节第一支撑组件2和第二支撑组件3之间的距离，进而为后续减振设计预留空间，避免反复设计夹具装置，提高了实验效率且降低了科学实验柜1在振动试验中的试验成本。

如图3所示，第一支撑组件2的底端和第二支撑组件3的底端均设有多个长条孔，长条孔的长度方向为沿第一支撑组件2和第二支撑组件3的排列方向，底板4上设有呈矩阵布置的多个安装孔41，安装孔41及长条孔通过第一连接件连接。

具体地，第一支撑组件2包括第一安装板25及与第一安装板25垂直连接的第一支撑单元，第一支撑单元设置在第一安装板25的远离第二支撑组件3的一侧。如图3所示，第一支撑单元包括相对设置的两个第一竖梁24及三个第一竖撑筋23，两个第一竖梁24之间通过两个第一横梁22连接，第一竖撑筋23的侧壁与第一横梁22的远离第二支撑组件3的一侧连接，第一竖撑筋23的底端与第一安装板25的顶端连接。

为了保证第一支撑单元与第一安装板25之间的连接强度，第一支撑组件2还包括第一斜撑筋21，第一斜撑筋21的一端抵接在第一支撑单元中第一竖梁24的侧壁，第一斜撑筋21的另一端抵接在第一安装板25的顶面上。具体地，如图5所示，第一支撑组件2的多个长条孔为平行布置于第一安装板25上的八个第一长条孔251，在第一安装板25上还设有第一安装板沉头孔252和第一安装板销孔253，第一安装板25与底板4对接后，在第一安装板销孔253与底板4上的销孔通过销钉定位。

如图9所示，第一安装板25的第一长条孔251可以使第一支撑组件2有d=50mm的调节空间，该调节空间可为科学实验柜1的隔振器预留空间，便于后续对科学实验柜1进行减振设计。在实际应用的过程中，第一连接件即内六角圆柱头螺钉分别通过平垫片6和第一安装板25的第一长条孔251、底板4上的安装孔41以及振动台台面5相应位置的螺纹孔，将第一支撑组件2、底板4固定到振动台台面5上。

其中在第一竖梁24、第一横梁22和第一竖撑筋23均设有连接孔，在连接孔内均设有钢丝螺套，由此增强了连接强度，改善了连接条件。为了进一步保证第一支撑组件2自身以及第一支撑组件2和底座之间的连接强度，第一竖梁24和第一横梁22之间，第一竖撑筋23与第一横梁22之间均通过连接孔与第二连接件连接后再通过焊接的方式连接。在本实施例中，第一支撑组件2中仅通过第一竖梁24、第一横梁22、第一安装板25、第一斜撑筋21和第一竖撑筋23构成，这种“镂空”式设计，保证了轻质情况下增加了刚度，满足夹具设计的刚度和振动台推力的要求。

具体地，如图4所示，第一竖梁24的侧边设有八个第一竖梁沉头孔241，在第一竖梁24的底端开设两个第一竖梁连接孔242，在第一竖梁连接孔242内安装有钢丝螺套，内六角圆柱头螺钉通过第一安装板25上的第一安装板沉头孔252安装到第一竖梁24底部的第一竖梁连接孔242内。

如图6所述，第一横梁22上左右两侧各开设四个第一横梁连接孔222，第一横梁22的顶端开设有两个第一吊装孔221，用于行车的吊挂安装，便于整个夹具的搬运。在实际应用的过程中，在第一横梁连接孔222中安装有钢丝螺套，内六角圆柱头螺钉通过第一竖梁沉头孔241安装到第一横梁22的左右两侧的第一横梁连接孔222中，进而将两个第一横梁22固定到两个第一竖梁24之间，然后进行焊接加固。在第一横梁22上还开设有第一安装接口224用于与科学实验柜1上的第一角接件14对接，其中第一安装接口224与第一角接件14之间设有连接板7。

如图7所示，第一竖撑筋23上设有第一竖撑筋侧边连接孔231和第一竖撑筋底部连接孔232，在第一竖撑筋侧边连接孔231和第一竖撑筋底部连接孔232内均设有钢丝螺套，且在第一横梁22上设有三排第一横梁沉头孔223，内六角圆柱头螺钉通过第一横梁沉头孔223安装到第一竖撑筋23的第一竖撑筋侧边连接孔231中，内六角圆柱头螺钉通过第一安装板沉头孔252安装到第一竖撑筋23的第一竖撑筋底部连接孔232中，以这种方式分别将三根第一竖撑筋23固定到两个第一横梁22及第一安装板25上，然后进行焊接加固。

如图8所示，第二支撑组件3包括第二安装板35及与第二安装板35垂直连接的第二支撑单元，第二支撑单元设置在第二安装板35的远离第一支撑组件2的一侧。第二支撑单元包括相对设置的两个第二竖梁34及多个第二竖撑筋33，两个第二竖梁34之间通过第二横梁32连接；第二竖撑筋33的侧壁与第二横梁32的远离第二支撑组件3的一侧连接；第二竖撑筋33的底端与第二安装板35的顶端连接。第二支撑组件3还包括第二斜撑筋31，第二斜撑筋31的一端抵接在第二支撑单元中第二竖梁34的侧壁，第二斜撑筋31的另一端抵接在第二安装板35的顶面上，第二支撑组件3的多个长条孔为平行布置于第二安装板35上的多个第二长条孔351。第二横梁32上设有第二安装接口321。应当说明的是，第一支撑组件2和第二支撑组件3的结构相同，对于第二支撑组件3的具体结构，在此不再赘述，其中仅第一安装接口224和第二安装接口321的结构不同，第二安装接口321用于与科学实验柜1上的第二角接件13对接。

其中在第二竖梁34、第二横梁32和第二竖撑筋33上均设有连接孔，在连接孔内均设有钢丝螺套，由此增强了连接强度，改善了连接条件。

为了进一步保证第二支撑组件3自身以及第二支撑组件3和底座4之间的连接强度，第二竖梁34和第二横梁32之间，第二竖撑筋33与第二横梁32之间，均通过连接孔与第二连接件连接后再通过焊接的方式连接。

为了减轻整体夹具装置的重量，底板4上的设有镂空结构，镂空结构为设置在底板4的中心的通孔42。在本实施例中，通孔42为矩形通孔。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于，

包括底板（4）及分别设置在所述底板（4）两侧的第一支撑组件（2）和第二支撑组件（3），所述底板（4）、所述第一支撑组件（2）和所述第二支撑组件（3）形成U型结构；

所述第一支撑组件（2）和所述第二支撑组件（3）相向设置以夹持科学实验柜（1）；

所述第一支撑组件（2）和第二支撑组件（3）均与所述底板（4）活动连接，以调节第一支撑组件（2）和第二支撑组件（3）之间的距离。

2.如权利要求1所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第一支撑组件（2）的底端和所述第二支撑组件（3）的底端均设有多个长条孔，所述长条孔的长度方向为沿所述第一支撑组件（2）和所述第二支撑组件（3）的排列方向；

所述底板（4）上设有呈矩阵布置的多个安装孔（41），所述安装孔（41）及所述长条孔通过第一连接件连接。

3.如权利要求2所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第一支撑组件（2）包括第一安装板（25）及与所述第一安装板（25）垂直连接的第一支撑单元，所述第一支撑单元设置在所述第一安装板（25）的远离所述第二支撑组件（3）的一侧；

所述第一支撑组件（2）还包括第一斜撑筋（21），所述第一斜撑筋（21）的一端抵接在所述第一支撑单元的侧壁，所述第一斜撑筋（21）的另一端抵接在所述第一安装板（25）的顶面上；

所述第一支撑组件（2）的多个长条孔为平行布置于所述第一安装板（25）上的多个第一长条孔（251）。

4.如权利要求3所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第一支撑单元包括相对设置的两个第一竖梁（24）及多个第一竖撑筋（23），两个所述第一竖梁（24）之间通过第一横梁（22）连接；

所述第一竖撑筋（23）的侧壁与所述第一横梁（22）的远离所述第二支撑组件（3）的一侧连接；

所述第一竖撑筋（23）的底端与所述第一安装板（25）的顶端连接。

5.如权利要求4所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第二支撑组件（3）包括第二安装板（35）及与所述第二安装板（35）垂直连接的第二支撑单元；

所述第二支撑单元设置在所述第二安装板（35）的远离所述第一支撑组件（2）的一侧；

所述第二支撑组件（3）还包括第二斜撑筋（31），所述第二斜撑筋（31）的一端抵接在所述第二支撑单元的侧壁，所述第二斜撑筋（31）的另一端抵接在所述第二安装板（35）的顶面上；

所述第二支撑组件（3）的多个长条孔为平行布置于所述第二安装板（35）上的多个第二长条孔（351）。

6.如权利要求5所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第二支撑单元包括相对设置的两个第二竖梁（34）及多个第二竖撑筋（33），两个所述第二竖梁（34）之间通过第二横梁（32）连接；

所述第二竖撑筋（33）的侧壁与所述第二横梁（32）的远离所述第二支撑组件（3）的一侧连接；

所述第二竖撑筋（33）的底端与所述第二安装板（35）的顶端连接。

7.如权利要求6所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第一竖梁（24）、所述第一横梁（22）、所述第一竖撑筋（23）、所述第二竖梁（34）、所述第二横梁（32）和所述第二竖撑筋（33）上均设有连接孔，在所述连接孔内均设有钢丝螺套；

所述第一竖梁（24）和所述第一横梁（22）之间，所述第一竖撑筋（23）与所述第一横梁（22）之间，所述第二竖梁（34）和所述第二横梁（32）之间，所述第二竖撑筋（33）与所述第二横梁（32）之间，均通过所述连接孔与第二连接件连接后再通过焊接连接。

8.如权利要求6所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述第一横梁（22）上设有第一安装接口（224）；

所述第二横梁（32）上设有第二安装接口（321）。

9.如权利要求1-6任一项所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

所述底板（4）上的设有镂空结构；

所述镂空结构为设置在所述底板（4）的中心的通孔（42）。

10.如权利要求5所述的用于空间站科学实验柜振动试验的夹具装置，其特征在于：

在所述第一支撑单元和所述第二支撑单元上均设有吊装孔。

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