CN114324005A

CN114324005A - 一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统

Info

Publication number: CN114324005A
Application number: CN202111593842.9A
Authority: CN
Inventors: 高敏; 柴亚南; 陈向明; 李崇; 彭新未; 陈丽敏
Original assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Current assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明属于强度测试领域，具体涉及一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统。包括：均载器组件、曲杠杆组件、纵向杠杆组件、纵向杠杆支点导轨组件，其中，均载器组件一端设置有均载器底座用于与剪切加载装置固定连接，均载器组件另一端与曲杠杆组件的一端铰接，曲杠杆组件的另一端为U型轨道与纵杠杆组件一端的U型轨道滚轮连接，曲杠杆组件的弯折部作为支点设置有安装孔用于与曲杠杆支点梁连接，纵杠杆组件另一端用于与曲面壁板试验件连接，纵向杠杆支点导轨组件中部设置有十字型导轨，纵杠杆组件穿过所述十字形导轨与纵向杠杆支点导轨组件滑动连接。能够在不换装的情况下可对曲面壁板施加双向剪切载荷。

Description

一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统

技术领域

本发明属于强度测试领域，具体涉及一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统。

背景技术

针对曲板综合强度试验，国内中国飞机强度研究所研发了机身壁板试验系统，而该试验系统只可以施加单方向的剪切载荷，且在加载过程中加载装置会限制试验件变形。

发明内容

发明目的：提供一种能够在不换装的情况下可对曲面壁板施加双向剪切载荷的曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统。

技术方案：

一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统，包括：均载器组件100、曲杠杆组件200、纵向杠杆组件300、纵向杠杆支点导轨组件400，其中，均载器组件100一端设置有均载器底座108用于与剪切加载装置固定连接，均载器组件100另一端与曲杠杆组件200的一端铰接，曲杠杆组件200的另一端为U型轨道与纵杠杆组件300一端的U型轨道滚轮304连接，曲杠杆组件200的弯折部作为支点设置有安装孔用于与曲杠杆支点梁连接，纵杠杆组件300另一端用于与曲面壁板试验件连接，纵向杠杆支点导轨组件400中部设置有十字型导轨，纵杠杆组件300穿过所述十字形导轨与纵向杠杆支点导轨组件400滑动连接。

进一步地，所述纵向杠杆支点导轨组件400的十字形槽下方设置有挡板402用于对纵杠杆组件300进行限位防止滑落。

进一步地，所述均载器组件100包括均载器双耳101、双向螺纹转接件102、载荷传感器103、均载器104、均载器后端螺母105、均载器后端垫圈106、均载器后端衬套107、均载器底座108、均载器后端关节轴承109、均载器后端螺栓110、均载器前端螺栓111、均载器前端衬套112、均载器前端垫圈113、均载器前端螺母114，其中，均载器104的一端通过均载器后端螺母105、均载器后端垫圈106、均载器后端衬套107、均载器后端关节轴承109、均载器后端螺栓110与均载器底座108的双耳铰接，均载器底座108固定在剪切加载装置上，双向螺纹转接件102两端分别与均载器双耳101和载荷传感器103螺纹连接，均载器组件100另一端通过均载器双耳101上的均载器前端螺栓111与曲杠杆组件200的一端连接。

进一步地，曲杠杆组件200包括曲杠杆201、盖板螺钉202、支点关节轴承盖板203、支点关节轴204、加载点关节轴承盖板205、加载点关节轴承206，其中，曲杠杆201的弯折部作为支点设置有第一安装孔，盖板螺钉202、支点关节轴承盖板203、支点关节轴204设置在所述第一安装孔中；曲杠杆201的一端作为加载点设置有第二安装孔，加载点关节轴承盖板205、加载点关节轴承206设置在所述第二安装孔中用于与均载器组件100连接；曲杠杆201的另一端为U型轨道用于与纵杠杆组件300的U型轨道滚轮304连接。

进一步地，曲杠杆组件200还包括：螺栓207和螺母208，螺栓207和螺母208设置在U型轨道处。

进一步地，纵向杠杆组件300包括小圆螺母301、垫圈302、关节轴承303、U型轨道滚轮304、纵杠杆305、支点轴306、支点滚轮307、双列圆锥滚子轴承308、垫圈309、加载点螺栓310、加载点衬套311、加载点垫圈312、加载点螺母313、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316，其中，纵杠杆305的中部作为支点，设置有第三安装孔，其中，支点轴306、支点滚轮307、双列圆锥滚子轴承308、垫圈309、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316设置在所述第三安装孔中，用于与纵向杠杆支点导轨组件400的内侧导轨滑动连接；纵杠杆305的上端安装有小圆螺母301、垫圈302、关节轴承303、U型轨道滚轮304，用于通过U型轨道滚轮304与曲杠杆组件200的U型轨道连接；纵杠杆305的下端为双耳结构并且配合安装有加载点螺栓310、加载点衬套311、加载点垫圈312、加载点螺母313用于与曲面壁板试验件连接。

进一步地，曲杠杆201的支点与加载点之间为第一支臂，曲杠杆201的支点与U型轨道之间为第二支臂，第一支臂与第二支臂之间设置有加强筋。

进一步地，纵向杠杆支点导轨组件400的十字形槽高度大于纵杠杆组件300的最大纵向行程。

有益效果：

本发明通过设计曲杠杆组件200和纵向杠杆组件300两级杠杆改变了载荷传递方向，并通过纵向杠杆支点导轨组件400为试验件提供了一定程度的自由度，同时由于曲杠杆组件200的带动作用还可以实现双向的加载。

附图说明

图1是根据本发明实施例的曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统示意图；

图2是根据本发明实施例的均载器组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的曲杠杆组件的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的纵向杠杆组件的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的纵向杠杆支点导轨组件的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统应用场景示意图。

图7是根据本发明实施例的均载器回收时剪切载荷施加示意图；

图8是根据本发明实施例的试验件因载荷产生变形时纵向杠杆与曲杠杆接触处可沿U型导轨移动示意图；

图9是根据本发明实施例的试验件因载荷产生变形时纵向杠杆支点也可沿导轨运动示意图。

其中，曲杠杆支点梁5、纵杠杆支点梁6、试验件角盒7、均载器底座梁8、支撑梁9、过渡梁10、均载器组件100、曲杠杆组件200、纵向杠杆组件300、纵向杠杆支点导轨组件400、均载器双耳101、双向螺纹转接件102、载荷传感器103、均载器104、均载器后端螺母105、均载器后端垫圈106、均载器后端衬套107、均载器底座108、均载器后端关节轴承109、均载器后端螺栓110、均载器前端螺栓111、均载器前端衬套112、均载器前端垫圈113、均载器前端螺母114、曲杠杆201、盖板螺钉202、支点关节轴承盖板203、支点关节轴204、加载点关节轴承盖板205、加载点关节轴承206、螺栓207、螺母208、小圆螺母301、垫圈302、关节轴承303、U型轨道滚轮304、纵杠杆305、支点轴306、支点滚轮307、双列圆锥滚子轴承308、垫圈309、加载点螺栓310、加载点衬套311、加载点垫圈312、加载点螺母313、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316。

具体实施方式

下面结合附图详细说明。

如图1，示出了本发明一个实施例的曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统示意图。其中，该系统包括：均载器组件100、曲杠杆组件200、纵向杠杆组件300和纵向杠杆支点导轨组件400。其中，均载器组件100一端与剪切加载装置固定连接，均载器组件100另一端与曲杠杆组件200的一端铰接，曲杠杆组件200的另一端为U型轨道与纵杠杆组件300一端的U型轨道滚轮304连接。纵向杠杆支点导轨组件400内侧导轨与纵杠杆组件300滑动连接。

如图2，示出了均载器组件100的具体结构，其中，均载器组件100包括均载器双耳101、双向螺纹转接件102、载荷传感器103、均载器104、均载器后端螺母105、均载器后端垫圈106、均载器后端衬套107、均载器底座108、均载器后端关节轴承109、均载器后端螺栓110、均载器前端螺栓111、均载器前端衬套112、均载器前端垫圈113、均载器前端螺母114。其中，均载器104的一端通过均载器后端螺母105、均载器后端垫圈106、均载器后端关节轴承109、均载器后端螺栓110，与均载器底座108的双耳铰接，均载器底座108固定在剪切加载装置上。双向螺纹转接件102两端分别与均载器双耳101和载荷传感器103螺纹连接，使得安装更加方便。

具体地，在使用时，均载器组件100的一端通过均载器底座108连接于剪切加载装置上，另一端通过均载器双耳101上的均载器前端螺栓111与曲杠杆组件200的加载点关节轴承206连接。

如图3，示出了曲杠杆组件200的结构，其中，曲杠杆组件200包括曲杠杆201、盖板螺钉202、支点关节轴承盖板203、支点关节轴204、加载点关节轴承盖板205、加载点关节轴承206、螺栓207和螺母208。其中，曲杠杆201的弯折部作为支点设置有第一安装孔，其中盖板螺钉202、支点关节轴承盖板203、支点关节轴204设置在所述安装孔中，曲杠杆201的一端作为加载点设置有第二安装孔，加载点关节轴承盖板205、加载点关节轴承206设置在所述第二安装孔中用于与均载器组件100连接，曲杠杆201的另一端为U型轨道用于与纵杠杆组件300的U型轨道滚轮304连接，螺栓207和螺母208一方面用于将所述U型轨道夹紧防止U型轨道滚轮304滑出，另一方面是增加曲杠杆201的刚度。曲杠杆201的支点与加载点之间为第一支臂，曲杠杆201的支点与U型轨道之间为第二支臂，第一支臂与第二支臂之间设置有加强筋。

如图4，示出了纵向杠杆组件300的结构，其中，纵向杠杆组件300包括小圆螺母301、垫圈302、关节轴承303、U型轨道滚轮304、纵杠杆305、支点轴306、支点滚轮307、双列圆锥滚子轴承308、垫圈309、加载点螺栓310、加载点衬套311、加载点垫圈312、加载点螺母313、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316。其中，纵杠杆305的中部作为支点，设置有第三安装孔，其中，支点轴306、支点滚轮307、双列圆锥滚子轴承308、垫圈309、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316设置在所述第三安装孔中，用于与纵向杠杆支点导轨组件400的内侧导轨滑动连接；纵杠杆305的上端安装有小圆螺母301、垫圈302、关节轴承303、U型轨道滚轮304，用于通过U型轨道滚轮304与曲杠杆组件200的另一端连接；纵杠杆305的下端为双耳结构并且配合安装有加载点螺栓310、加载点衬套311、加载点垫圈312、加载点螺母313用于与试验件连接。

如图5所示，示出了纵向杠杆支点导轨组件400的结构，其中纵向杠杆支点导轨组件400包括纵向杠杆支点导轨401、挡板402和沉头螺钉403。纵向杠杆支点导轨401为十字型导轨，并且在十字型导轨槽底部设置有挡板402用于限制纵向杠杆组件300的位移，纵向杠杆组件300的支点滚轮307可以在纵向杠杆支点导轨401上滚动。纵向杠杆支点导轨组件400的十字形槽高度应大于纵杠杆组件300的最大纵向行程。

为了说明本发明系统的具体用途，图6示出了该系统的使用场景，该系统安装在大型壁板剪切试验装置上。其中，为了使内部结构的布置更加清晰，隐藏了剪切试验装置一端的支撑梁9与过渡梁10的部分结构。

如图6所示，均载器组件100中的均载器底座108通过螺栓与均载器底座梁8连接；曲杠杆组件200处曲杠杆支点关节轴204与曲杠杆支点梁5使用螺栓连接；纵向杠杆支点导轨组件400与纵杠杆支点梁6连接；纵向杠杆组件300加载端的加载点螺栓310与试验件角盒7连接。其中曲杠杆支点梁5、纵杠杆支点梁6和均载器底座梁8通过支撑梁9、过渡梁10等结构连接，在试验过程中可保持相对固定。

如图7，当均载器104回收，曲杠杆201绕曲杠杆支点转动，带动纵向杠杆绕纵杠杆支点转动，对试验件施加图中箭头所示的剪切载荷。当试验件因载荷产生变形，导致试验件角盒与杠杆系统相对位置改变时，纵向杠杆与曲杠杆接触处可沿U型导轨移动(见图8)，同时纵向杠杆支点也可沿导轨上下移动(见图9)，考虑到杠杆移动时会产生一定的角度偏移，在杠杆连接各点处均有关节轴承释放自由度。

该装置具有以下优点：

1、该系统安装在曲面壁板剪切加载装置上，加载过程中可以在跟随装置移动过程中不限制试验件变形。

2、使用两级杠杆改变载荷方向；3、该系统可实现不换装的情况下实现剪力双向加载，极大缩减试验周期。

4、采用多个导轨构型辅以关节轴承消除试验件变形引起的附加载荷。

5、该系统的纵向杠杆支点导轨的敞开式开口设计可以在现场安装阶段可提前分部位安装，在剪切加载装置安装后期再统一安装。

6、该系统可实现模块化，使用的数量可以根据试验件尺寸进行更改。

Claims

1.一种曲面壁板剪切载荷双向随动加载系统，其特征在于，包括：均载器组件(100)、曲杠杆组件(200)、纵向杠杆组件(300)、纵向杠杆支点导轨组件(400)，其中，均载器组件(100)一端设置有均载器底座(108)用于与剪切加载装置固定连接，均载器组件(100)另一端与曲杠杆组件(200)的一端铰接，曲杠杆组件(200)的另一端为U型轨道与纵杠杆组件(300)一端的U型轨道滚轮(304)连接，曲杠杆组件(200)的弯折部作为支点设置有安装孔用于与曲杠杆支点梁连接，纵杠杆组件(300)另一端用于与曲面壁板试验件连接，纵向杠杆支点导轨组件(400)中部设置有十字型导轨，纵杠杆组件(300)穿过所述十字形导轨与纵向杠杆支点导轨组件(400)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述纵向杠杆支点导轨组件(400)的十字形槽下方设置有挡板(402)用于对纵杠杆组件(300)进行限位防止滑落。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述均载器组件(100)包括均载器双耳(101)、双向螺纹转接件(102)、载荷传感器(103)、均载器(104)、均载器后端螺母(105)、均载器后端垫圈(106)、均载器后端衬套(107)、均载器底座(108)、均载器后端关节轴承(109)、均载器后端螺栓(110)、均载器前端螺栓(111)、均载器前端衬套(112)、均载器前端垫圈(113)、均载器前端螺母(114)，其中，均载器(104)的一端通过均载器后端螺母(105)、均载器后端垫圈(106)、均载器后端衬套(107)、均载器后端关节轴承(109)、均载器后端螺栓(110)与均载器底座(108)的双耳铰接，均载器底座(108)固定在剪切加载装置上，双向螺纹转接件(102)两端分别与均载器双耳(101)和载荷传感器(103)螺纹连接，均载器组件(100)另一端通过均载器双耳(101)上的均载器前端螺栓(111)与曲杠杆组件(200)的一端连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，曲杠杆组件(200)包括曲杠杆(201)、盖板螺钉(202)、支点关节轴承盖板(203)、支点关节轴(204)、加载点关节轴承盖板(205)、加载点关节轴承(206)，其中，曲杠杆(201)的弯折部作为支点设置有第一安装孔，盖板螺钉(202)、支点关节轴承盖板(203)、支点关节轴(204)设置在所述第一安装孔中；曲杠杆(201)的一端作为加载点设置有第二安装孔，加载点关节轴承盖板(205)、加载点关节轴承(206)设置在所述第二安装孔中用于与均载器组件(100)连接；曲杠杆(201)的另一端为U型轨道用于与纵杠杆组件(300)的U型轨道滚轮(304)连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，曲杠杆组件(200)还包括：螺栓(207)和螺母(208)，螺栓(207)和螺母(208)设置在U型轨道处。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，纵向杠杆组件(300)包括小圆螺母(301)、垫圈(302)、关节轴承(303)、U型轨道滚轮(304)、纵杠杆(305)、支点轴(306)、支点滚轮(307)、双列圆锥滚子轴承(308)、垫圈(309)、加载点螺栓(310)、加载点衬套(311)、加载点垫圈(312)、加载点螺母(313)、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316，其中，纵杠杆(305)的中部作为支点，设置有第三安装孔，其中，支点轴(306)、支点滚轮(307)、双列圆锥滚子轴承(308)、垫圈(309)、圆螺母止动垫圈314、圆螺母315、孔用挡圈316设置在所述第三安装孔中，用于与纵向杠杆支点导轨组件(400)的内侧导轨滑动连接；纵杠杆(305)的上端安装有小圆螺母(301)、垫圈(302)、关节轴承(303)、U型轨道滚轮(304)，用于通过U型轨道滚轮(304)与曲杠杆组件(200)的U型轨道连接；纵杠杆(305)的下端为双耳结构并且配合安装有加载点螺栓(310)、加载点衬套(311)、加载点垫圈(312)、加载点螺母(313)用于与曲面壁板试验件连接。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，曲杠杆(201)的支点与加载点之间为第一支臂，曲杠杆(201)的支点与U型轨道之间为第二支臂，第一支臂与第二支臂之间设置有加强筋。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，纵向杠杆支点导轨组件(400)的十字形槽高度大于纵杠杆组件(300)的最大纵向行程。