CN115165596B - 一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置 - Google Patents
一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置 Download PDFInfo
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Abstract
特别涉及一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，通过载荷分区布局分析方法和载荷优化合成方法；设置弯矩和轴向力加载组件(7)；扭矩加载组件(18)，支点侧向力加载组件(5)；侧向力加载组件(4)；主安装节力加载组件；推向载荷加载装置(16)，较现有的试验技术载荷加载数量大大提升,试验安装、工况转换更加快捷，所需试验人力资源更少，试验调试简单高效；主安装节及左右拉杆的多种加载装置设计能满足吊装载荷很大且结构复杂的新型、大尺寸、重载中介机匣强度试验需求；设计截面呈三角状重型承载立柱代替传统积木式承力框架结构，满足主安装节大载荷加载承力需求。
Description
技术领域
本申请属于飞机发动机载荷试验领域，特别涉及一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置。
背景技术
上世纪六十年代开始大涵道比涡轮风扇发动机快速发展，发动机的涵道比从5发展到11，推力不断提高。随着涵道比和推力的提高，作为发动机主承力框架的中介机匣强度要求逐渐增大，尺寸不断加大，更加严格的安全性、可靠性要求给结构设计和试验带来很大难度。
目前通常采用的中介机匣试验技术，加载方式采用多种载荷分类分别加载的方式，加载装置也多为积木式的搭建方法，适用于控制通道≤10路，最大载荷≤300kN,工况相对简单的中小涵道比发动机的中介机匣强度试验考核。
本次应用对象是一种新型大尺寸钛合金整体铸件中介机匣，其通过主安装节系统安装在机翼下方。考核的载荷包括由前后相邻机匣传到中介机匣的力与力矩，主安装节侧向和轴向载荷，主安装节左右拉杆载荷，两个支点轴承座的支点载荷，整体尺寸和各项承载要求都大大超过现有的中介机匣试验装置。本文提出一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，能够满足大尺寸、重载、复杂工况的中介机匣强度试验。
现有的中介机匣强度试验技术，加载方式采用多种载荷分类分别加载的方式，通常可以满足一般涵道比和尺寸的中介机匣试验，但试验装置存在以下缺点：
技术方面：①、中介机匣强度试验各种载荷分别分类加载，缺乏系统的合理简化，载荷控制通道多且不易控制，加载复杂容易干涉；②、无法满足吊装结构十分复杂的新型重载中介机匣结构验证需求；③、现有试验采用积木式承力框架设计，虽然安装拆卸较方便，但仅适用载荷较小、控制路数较少的试验装置，无法满足大尺寸、重载中介机匣试验的承载要求。
成本方面：中介机匣强度试验各种载荷分别分类加载，控制器通道和载荷加载组件多，控制难度高，试验易反复调，试验及装置成本大；
效率方面：各工况装置安装复杂、调试时间长、所需人员多，工况间转换安装工作量大，试验周期长。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种针对大尺寸钛合金中介机匣强度的试验装置，可合理优化试验载荷，满足大尺寸、重载、复杂吊装结构的中介机匣强度试验加载，达到考核该类机匣强度试验的目的，所述大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置包括：
中介机匣试验件；其下端通过模拟高压机匣固定安装在安装底座上，其上端连接有模拟风扇机匣；
弯矩和轴向力加载组件，具有固定端以及能够沿弯矩和轴向力加载组件的轴向方向运动的活动端，弯矩和轴向力加载组件的固定端连接在架设于承载立柱顶端的横梁上，弯矩和轴向力加载组件的活动端位于其固定端的正下方，并连接在模拟风扇机匣的上表面上；弯矩和轴向力加载组件具有多个，多个弯矩和轴向力加载组件沿模拟风扇机匣的一直径对称分布；
扭矩加载组件，具有固定端以及能够沿扭矩加载组件的轴向方向运动的活动端，包括第一扭矩加载组件与第二扭矩加载组件；第一扭矩加载组件的活动端连接于模拟风扇机匣上表面的边缘处，第一扭矩加载组件的轴线与模拟风扇机匣的外缘相切；第二扭矩加载组件与第一扭矩加载组件中心对称分布，对称中心为以模拟风扇机匣的中心；
支点侧向力加载组件，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件的轴向方向运动的活动端，支点侧向力加载组件的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件的轴线；中介机匣试验件具有第一支点与第三支点，所述第一支点与所述第三支点均连接支点侧向力综合加载杆，支点侧向力加载组件的活动端与支点侧向力综合加载杆连接；
侧向力加载组件，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件的轴向方向运动的活动端，侧向力加载组件的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件的轴线，所述侧向力加载组件的活动端连接在中介机匣试验件的侧壁上；
主安装节力加载组件，包括主安装节轴向加载装置与主安装节侧向力加载装置；主安装节轴向加载装置具有固定端以及活动端，当对中介机匣试验件施加轴向力时，主安装节轴向加载装置的活动端连接于中介机匣试验件的下端；主安装节侧向力加载装置具有固定端以及能够沿主安装节侧向力加载装置的轴向方向运动的活动端，主安装节侧向力加载装置的垂直于弯矩和轴向力加载组件的轴线，当对中介机匣试验件施加侧向力时，所述主安装节侧向力加载装置的活动端连接于中介机匣试验件下端的主安装节安装球座；
推向载荷加载装置，包括固定于地面的固定端与连接于中介机匣试验件下端的活动端，推向载荷加载装置的活动端沿推向载荷加载装置的轴线方向运动，推向载荷加载装置的轴线与水平面具有预设角度。
优选的是，还包括第一支点轴向力加载组件，具有固定端以及沿第一支点轴向力加载组件的轴向运动的活动端，第一支点轴向力加载组件的活动端连接中介机匣试验件的第一支点处；第一支点轴向力加载组件的固定端连接在横梁上。
优选的是，推向载荷加载装置包括推向拉杆装置与拉向拉杆装置，推向拉杆装置包括两个作动筒，所述作动筒的作动杆通过交叉环交叉，使两个作动筒呈X分布；拉向拉杆装置包括与地面连接的作动筒以及与作动筒连接的Y型连杆，所述Y型连杆与中介机匣试验件的下端连接；因为加载点位于圆弧面，无论是X型分布还是Y型分布都能够有有效抵消单个加载装置带来的扭矩，X型分布能够安装两个较小的作动筒，Y型分布便于安装无尺寸限制的大型作动筒，提供所需载荷。
优选的是，主安装节轴向加载装置包括竖直设置的测力传感器、与测力传感器垂直连接的加载杠杆、与加载杠杆垂直连接的加载单元，加载杠杆连接有杠杆支点座，测力传感器与中介机匣试验件的下端连接；所述加载单元通过加载杠杆、测力传感器向中介机匣试验件的下端提供轴向力。
优选的是，主安装节侧向力加载装置通过弯杆与主安装节安装球座连接，弯杆具有安装段与连杆段，所述安装段与所述连杆段具有预设角度的弯折，安装段的末端与主安装节安装球座连接，主安装节侧向力加载装置与所述安装段连接，所述连杆段的末端与长杆的一端连接，长杆另一端固定，弯杆的作用是抵消主安装节侧向力加载装置直接加载带来的弯矩。
优选的是，加载杠杆具有杠杆加载稳定座，杠杆加载稳定座的一端固定，另一端具有容纳加载杠杆的槽。
优选的是，所述第一支点与所述第三支点均安装有模拟轴承组件，所述支点侧向力综合加载杆套设在所述模拟轴承组件内。
优选的是，承载立柱为类三棱柱状，具有三个侧面，其三个侧面均设有多条T型轨道槽和多个M24螺纹安装孔。
优选的是，还包括第三支点轴向力加载组件，具有固定端以及能够沿第三支点轴向力加载组件的轴向方向运动的活动端，第三支点轴向力加载组件的活动端连接中介机匣试验件的第三支点处；第三支点轴向力加载组件的固定端连接在安装底座上。
优选的是，弯矩和轴向力加载组件、扭矩加载组件、支点侧向力加载组件、侧向力加载组件、推向载荷加载装置、主安装节侧向力加载装置、主安装节轴向加载装置均具有测力系统与作动筒。
本申请的优点包括：①通过载荷分区布局分析方法，具体载荷优化合成方法，较现有的试验技术载荷加载数量大大提升,试验安装、工况转换更加快捷，所需试验人力资源更少，试验调试简单高效。②、主安装节及左右拉杆的多种加载装置设计能满足吊装载荷很大且结构复杂的新型、大尺寸、重载中介机匣强度试验需求；③、设计截面呈三角状重型承载立柱代替传统积木式承力框架结构，满足主安装节大载荷加载承力需求。
附图说明
图1是中介机匣结构及载荷示意图；
图2是试验布局示意图；
图3是加载单元结构示意图；
图4是无推向载荷加载装置的中介机匣静力试验装置示意图；
图5是图4所示静力试验装置的A-A向视图；
图6是图4所示静力试验装置的B-B向视图；
图7是图6所示加载装置的C-C向视图；
图8是具有推向载荷加载装置的中介机匣静力试验装置示意图；
图9是图8所示试验装置A-A向视图；
图10是推向载荷加载装置示意图；
图11是图10推向载荷加载装置B-B剖视图；
图12是图10推向载荷加载装置A-A剖视图；
图13是图12所示的J局部视图；
图14是推向拉杆装置示意图；
图15是拉向拉杆装置示意图；
图16是第一支点、第三支点侧向力杠杆加载组件示意图
图17是B截面弯矩加载示意图；
图18是是主安装节侧向力加载装置示意图；
图19是承载立柱安装示意图；
图20是承载立柱安装示意图A向视图；
图21是承载立柱安装示意图。
其中，1-承载立柱；2-安装底座；3-模拟高压机匣；4-侧向力加载组件；5-支点侧向力加载组件；6-模拟风扇机匣；7-弯矩和轴向力加载组件；8-横梁；9-第一支点轴向力加载组件；10-第一支点模拟轴承组件；11-支点侧向力综合加载杆；12-中介机匣试验件；13-第三支点轴向力加载组件；16-推向载荷加载装置；14-第三支点轴向力加载组件；15-主安装节侧向力加载组件；17-基础平台；18-扭矩加载组件；22-主安装节轴向加载装置；31－承载板；32－1#推力轴承1；33－螺杆；34－2#推力轴承；35－测力传感器；36－单耳；37－关节轴承；38－挡板；39－加载单元；310－加载杠杆；311－杠杆支点座；312－杠杆加载稳定座；313－平台。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置包括：如图4-21所示，包括：
中介机匣试验件12；其下端通过模拟高压机匣3固定安装在安装底座2上，其上端连接有模拟风扇机匣6；
弯矩和轴向力加载组件7，具有固定端以及能够沿弯矩和轴向力加载组件7的轴向方向运动的活动端，弯矩和轴向力加载组件7的固定端连接在架设于承载立柱1顶端的横梁8上，弯矩和轴向力加载组件7的活动端位于其固定端的正下方，并连接在模拟风扇机匣6的上表面上；弯矩和轴向力加载组件7具有多个，多个弯矩和轴向力加载组件7沿模拟风扇机匣6的一直径对称分布；弯矩和轴向力加载组件7的轴向方向为竖直方向；
扭矩加载组件18，具有固定端以及能够沿扭矩加载组件18的轴向方向运动的活动端，包括第一扭矩加载组件与第二扭矩加载组件；第一扭矩加载组件的活动端连接于模拟风扇机匣6上表面的边缘处，第一扭矩加载组件的轴线与模拟风扇机匣6的外缘相切；第二扭矩加载组件与第一扭矩加载组件中心对称分布，对称中心为以模拟风扇机匣6的中心；
支点侧向力加载组件5，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件5的轴向方向运动的活动端，支点侧向力加载组件5的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件7的轴线；中介机匣试验件12具有第一支点与第三支点，所述第一支点与所述第三支点均连接支点侧向力综合加载杆11，支点侧向力加载组件5的活动端与支点侧向力综合加载杆11连接；
侧向力加载组件4，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件4的轴向方向运动的活动端，侧向力加载组件4的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件7的轴线，所述侧向力加载组件4的活动端连接在中介机匣试验件12的侧壁上；
主安装节力加载组件，包括主安装节轴向加载装置22与主安装节侧向力加载装置15；主安装节轴向加载装置22具有固定端以及活动端，当对中介机匣试验件12施加轴向力时，主安装节轴向加载装置22的活动端连接于中介机匣试验件12的下端；主安装节侧向力加载装置15具有固定端以及能够沿主安装节侧向力加载装置15的轴向方向运动的活动端，主安装节侧向力加载装置15的垂直于弯矩和轴向力加载组件7的轴线，当对中介机匣试验件12施加侧向力时，所述主安装节侧向力加载装置的活动端连接于中介机匣试验件12下端的主安装节安装球座；
推向载荷加载装置16，包括固定于地面的固定端与连接于中介机匣试验件12下端的活动端，推向载荷加载装置16的活动端沿推向载荷加载装置16的轴线方向运动，推向载荷加载装置16的轴线与水平面具有预设角度。
进一步的，还包括第一支点轴向力加载组件9，具有固定端以及沿第一支点轴向力加载组件9的轴向运动的活动端，第一支点轴向力加载组件9的活动端连接中介机匣试验件12的第一支点处；第一支点轴向力加载组件9的固定端连接在横梁8上。
进一步的，推向载荷加载装置16包括推向拉杆装置与拉向拉杆装置，推向拉杆装置包括两个作动筒，所述作动筒的作动杆通过交叉环交叉，使两个作动筒呈X分布；拉向拉杆装置包括与地面连接的作动筒以及与作动筒连接的Y型连杆，所述Y型连杆与中介机匣试验件12的下端连接；因为加载点位于圆弧面，无论是X型分布还是Y型分布都能够有有效抵消单个加载装置带来的扭矩，X型分布能够安装两个较小的作动筒，Y型分布便于安装无尺寸限制的大型作动筒，提供所需载荷。
进一步的，主安装节轴向加载装置22包括竖直设置的测力传感器35、与测力传感器35垂直连接的加载杠杆310、与加载杠杆310垂直连接的加载单元39，加载杠杆310连接有杠杆支点座311，测力传感器35与中介机匣试验件12的下端连接；所述加载单元39通过加载杠杆310、测力传感器35向中介机匣试验件12的下端提供轴向力。
进一步的，主安装节侧向力加载装置15通过弯杆151与主安装节安装球座连接，弯杆151具有安装段与连杆段，所述安装段与所述连杆段具有预设角度的弯折，安装段的末端与主安装节安装球座连接，主安装节侧向力加载装置15与所述安装段连接，所述连杆段的末端与长杆152的一端连接，长杆152另一端固定，弯杆的作用是抵消主安装节侧向力加载装置直接加载带来的弯矩。
进一步的，加载杠杆310具有杠杆加载稳定座312，杠杆加载稳定座312的一端固定，另一端具有容纳加载杠杆310的槽。
进一步的，所述第一支点与所述第三支点均安装有模拟轴承组件，所述支点侧向力综合加载杆11套设在所述模拟轴承组件内。
进一步的，承载立柱1为类三棱柱状，具有三个侧面，其三个侧面均设有多条T型轨道槽和多个M24螺纹安装孔。
进一步的，还包括第三支点轴向力加载组件13，具有固定端以及能够沿第三支点轴向力加载组件13的轴向方向运动的活动端，第三支点轴向力加载组件13的活动端连接中介机匣试验件12的第三支点处；第三支点轴向力加载组件13的固定端连接在安装底座2上。
进一步的，弯矩和轴向力加载组件7、扭矩加载组件18、支点侧向力加载组件5、侧向力加载组件4、推向载荷加载装置16、主安装节侧向力加载装置15、主安装节轴向加载装置22均具有测力系统与作动筒；
本申请的一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其设计原理根据试试方式如下所述：
其一种实施方式是通过对B截面进行强度试验加载，其中，B截面是中介机匣试验件12与风扇机匣的连接面，如图1所示B截面及各载荷分布图。
一、载荷布局、优化方法：
1.1载荷分布
中介机匣主要考核载荷主要包括由前后相邻机匣传到中介机匣的力与力矩(FBX、FBY、FBZ、MBX、MBY、MBZ)，安装节的侧向和轴向载荷(F2X、F2Y、F2Z)，左右拉杆的推、拉载荷(F1、F3)，以及支点轴承座的支点载荷等(R1X、R1Y、R1Z、R3X、R3Y、R3Z)，图1中FBX:B截面X向力；FBY:B截面Y向力；FBZ:B截面Z向力；MBX:B截面X向弯矩；MBY:B截面Y向弯矩；MBZ:B截面Z向弯矩；F2X:主安装节X向力；F2Y:主安装节Y向力；F2Z:主安装节Z向力；F1、F3:左右拉杆力；R1X:第一支点X向力；R1Y:第一支点Y向力；R1Z:第一支点Z向力；R3X:第三支点X向力；R3Y:第三支点Y向力；R3Z:第三支点Z向力。
1.2布局分析
综合分析试验组件的承载位置、载荷大小，并结合各工况特点，载荷主要集中在机匣装置的四个区域，如图2所示。
a)上端部加载区：施加B截面Z和Y方向的弯矩、B截面X方向轴向力、一支点轴向力，该区域作用力都垂直与B截面，加载端固定在顶层承力框架上；
b)中部加载区：施加B截面扭矩、Y和Z方向的侧向力，一支点Y和Z方向的侧向力，该区域作用力平行于B截面，加载端固定在外围支撑框架上；
c)底座内部加载区：施加三支点轴向力、Z和Y方向的侧向力，加载端在底部筒体内部或附近；
d)底层主安装节加载区：施加主安装节轴向、Z和Y方向的侧向力、左右拉杆的拉力或推力，加载端固定在外围支撑框架上。
1.3载荷合成优化
为了合理布局载荷架构，解决各加载区干涉问题，降低各工况间调整安装时间提高效率，将各试验工况载荷进行优化合成，合成原则：①、同一平面内能够以合力施加的载荷进行合并加载；②通过杠杆分配将多路载荷合成一路加载。载荷优化合成后简化了加载端和控制通道，合成方法见表1；
表1试验载荷合成方法
二、装置方案设计
整体方案如图4-21所示，试验的力载荷由控制系统根据测力传感器反馈，调节液压作动筒输出力载荷大小实现闭环控制。力的加载组件主要有加载单元组件和加载杠杆组件两种：
加载单元是所有加载方式的基础，包括力源系统(油源系统、作动筒等)和测力系统(测力计等)，如图3所示。1、第三支点轴向力(R1X、R3X)，B截面侧向力(FYZ)，以及主安装节推力拉杆载荷(F1/F3)采用这种方式加载。
加载杠杆组件一般由杠杆和与其相连的两个加载杆组件组成，有两种加载方式：方式1，由两个加载杆载荷之差施加载荷，如主安装节的侧向力(F2YZ)和主安装节轴向力(F2X)；方式2，由一路载荷施加两路相同方向的载荷，两路载荷通过杠杆比分配如1、第三支点侧向力(R1YZ和R3YZ)。
弯矩载荷和扭矩载荷均采用两个加载单元及其相应的力臂作用来施加，如B截面扭矩(MX)和弯矩(MYZ)。B截面轴向力(FX)和B截面弯矩(MYZ)进行载荷合成加载，将FX载荷均分到MYZ加载的两个加载杆组件上。
2.1主安装节侧向力加载装置
如图18所示，主安装节侧向力采用两点加载一路分配的杠杆加载方案，由两个加载杆载荷之差施加载荷，考虑左右拉杆装置和安装节轴向加载的空间挤压，设计异型杠杆结构，实际施加F为主动加载端，F2为被动承力端，F1为所需加载的主安装节载荷，F1载荷大小为：
F1＝F(L-L1)/L (式1)
F1＝F-F2 (式2)
其中，L、L1、L2为力臂尺寸。
2.2主安装节轴向加载装置
因需避开拉杆支架和主安装节侧向加载装置，设计“跷板型”型杠杆机构，在狭窄空间内实现大载荷轴向加载，加载原理如图10-图13所示。由加载单元施加载荷，通过跷板杠杆机构将载荷放大；
A、主安装节垂直向下轴向载荷：当加载单元向上拉时，通过杠杆支点座、1#推力轴承，翘动测力传感器向下，近而对主安装节产生垂直向下的向载荷；
B、主安装节垂直向上轴向载荷：当加载单元向下推时，通过杠杆支点座、2#推力轴承，翘动测力传感器向上，近而对主安装节产生垂直向上的向载荷。
2.3推向载荷加载装置如图14所示
主安装节左右拉杆在考核推向载荷时，采用交叉环设计：即一路加载杆穿过另一路环状交叉环中心，通过两路加载单元实现双路交叉加载，避免了载荷路径的干涉。
主安装节左右拉杆在考核拉向载荷时，采用一体叉状拉向组件，通过一路加载单元，实现拉向加载如图15所示。
2.4第一支点、第三支点侧向力杠杆加载装置如图16所示
1、第三支点Y、Z方向侧向力共四路载荷，由于中介机匣内涵空间的限制，将四路载荷合成为一路载荷，用加长杆将加载装置外置，采用一点加载两路分配方案，载荷比通过杠杆比分配。
FG为加载合力，FG1和FG2为通过杠杆分配到第一、第三支点的试验载荷。
FG＝FG1+FG2 (式3)
L1FG1＝LFG2 (式4)
2.6弯矩和轴向力加载组件7
弯矩载荷采用两个距离相同力臂的加载单元施加，同时将B截面轴向力(FX)和B截面弯矩(MYZ)进行合成加载，将FX载荷平均分到MYZ的两个加载杆组件上，见式5和式6。通过F1和F2达到弯矩和轴向载荷共同加载目的，加载示意图见图17。
式中，FM1，FM2—弯矩两个加载单元施加的载荷，大小相同方向相反；
FBX—B截面轴向力
弯矩加载公式为：
MB＝(FM1+FM2)D/2 (式7)
D—弯矩加载两个加载单元作用位置之间的距离，D＝R1+R2；
2.7扭矩加载组件18；
B截面扭矩载荷通过两个方向相反垂直距离固定力臂的两路加载单元实现。采用同路双缸法控制方案：使用同一管路连接两个同型号的液压加载缸(两个加载缸缸径相同，进口出口油压相同)，产生大小相等的拉向力，通过控制反馈缸的力传感器数值近而控制加载缸的试验载荷。
三、重型三角承载立柱设计
设计截面呈三角状承载立柱代替传统积木式承力框架结构，如图19-21所示。三个立柱面上均设有多条T型轨道槽和多个M24螺纹安装孔，便于固定安装。试验时根据需要采用单个或多个搭接固定作为主安装节大载荷加载承力框架，最大承载载荷700kN。
本发明提出一种适用于大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，包括：①通过载荷分区布局分析方法，具体载荷优化合成方法，较现有的试验技术载荷加载数量大大提升,试验安装、工况转换更加快捷，所需试验人力资源更少，试验调试简单高效。②、主安装节及左右拉杆的多种加载装置设计能满足吊装载荷很大且结构复杂的新型、大尺寸、重载中介机匣强度试验需求；③、设计截面呈三角状重型承载立柱代替传统积木式承力框架结构，满足主安装节大载荷加载承力需求。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，包括：
中介机匣试验件(12)；其下端通过模拟高压机匣(3)固定安装在安装底座(2)上，其上端连接有模拟风扇机匣(6)；
弯矩和轴向力加载组件(7)，具有固定端以及能够沿弯矩和轴向力加载组件(7)的轴向方向运动的活动端，弯矩和轴向力加载组件(7)的固定端连接在架设于承载立柱(1)顶端的横梁(8)上，弯矩和轴向力加载组件(7)的活动端位于其固定端的正下方，并连接在模拟风扇机匣(6)的上表面上；弯矩和轴向力加载组件(7)具有多个，多个弯矩和轴向力加载组件(7)沿模拟风扇机匣(6)的一直径对称分布；
扭矩加载组件(18)，具有固定端以及能够沿扭矩加载组件(18)的轴向方向运动的活动端，包括第一扭矩加载组件与第二扭矩加载组件；第一扭矩加载组件的活动端连接于模拟风扇机匣(6)上表面的边缘处，第一扭矩加载组件的轴线与模拟风扇机匣(6)的外缘相切；第二扭矩加载组件与第一扭矩加载组件中心对称分布，对称中心为以模拟风扇机匣(6)的中心；
支点侧向力加载组件(5)，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件(5)的轴向方向运动的活动端，支点侧向力加载组件(5)的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件(7)的轴线；中介机匣试验件(12)具有第一支点与第三支点，所述第一支点与所述第三支点均连接支点侧向力综合加载杆(11)，支点侧向力加载组件(5)的活动端与支点侧向力综合加载杆(11)连接；
侧向力加载组件(4)，具有固定端以及能够沿支点侧向力加载组件(4)的轴向方向运动的活动端，侧向力加载组件(4)的轴线垂直于弯矩和轴向力加载组件(7)的轴线，所述侧向力加载组件(4)的活动端连接在中介机匣试验件(12)的侧壁上；
主安装节力加载组件，包括主安装节轴向加载装置(22)与主安装节侧向力加载装置(15)；主安装节轴向加载装置(22)具有固定端以及活动端，当对中介机匣试验件(12)施加轴向力时，主安装节轴向加载装置(22)的活动端连接于中介机匣试验件(12)的下端；主安装节侧向力加载装置(15)具有固定端以及能够沿主安装节侧向力加载装置(15)的轴向方向运动的活动端，主安装节侧向力加载装置(15)的垂直于弯矩和轴向力加载组件(7)的轴线，当对中介机匣试验件(12)施加侧向力时，所述主安装节侧向力加载装置的活动端连接于中介机匣试验件(12)下端的主安装节安装球座；
推向载荷加载装置(16)，包括固定于地面的固定端与连接于中介机匣试验件(12)下端的活动端，推向载荷加载装置(16)的活动端沿推向载荷加载装置(16)的轴线方向运动，推向载荷加载装置(16)的轴线与水平面具有预设角度。
2.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，还包括第一支点轴向力加载组件(9)，具有固定端以及沿第一支点轴向力加载组件(9)的轴向运动的活动端，第一支点轴向力加载组件(9)的活动端连接中介机匣试验件(12)的第一支点处；第一支点轴向力加载组件(9)的固定端连接在横梁(8)上。
3.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，推向载荷加载装置(16)包括推向拉杆装置与拉向拉杆装置，推向拉杆装置包括两个作动筒，所述作动筒的作动杆通过交叉环交叉，使两个作动筒呈X分布；拉向拉杆装置包括与地面连接的作动筒以及与作动筒连接的Y型连杆，所述Y型连杆与中介机匣试验件(12)的下端连接。
4.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，主安装节轴向加载装置(22)包括竖直设置的测力传感器(35)、与测力传感器(35)垂直连接的加载杠杆(310)、与加载杠杆(310)垂直连接的加载单元(39)，加载杠杆(310)连接有杠杆支点座(311)，测力传感器(35)与中介机匣试验件(12)的下端连接；所述加载单元(39)通过加载杠杆(310)、测力传感器(35)向中介机匣试验件(12)的下端提供轴向力。
5.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，主安装节侧向力加载装置(15)通过弯杆(151)与主安装节安装球座连接，弯杆(151)具有安装段与连杆段，所述安装段与所述连杆段具有预设角度的弯折，安装段的末端与主安装节安装球座连接，主安装节侧向力加载装置(15)与所述安装段连接，所述连杆段的末端与长杆(152)的一端连接，长杆(152)另一端固定。
6.如权利要求4所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，加载杠杆(310)具有杠杆加载稳定座(312)，杠杆加载稳定座(312)的一端固定，另一端具有容纳加载杠杆(310)的槽。
7.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，所述第一支点与所述第三支点均安装有模拟轴承组件，所述支点侧向力综合加载杆(11)套设在所述模拟轴承组件内。
8.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，承载立柱(1)为类三棱柱状，具有三个侧面，其三个侧面均设有多条T型轨道槽和多个M24螺纹安装孔。
9.如权利要求2所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，还包括第三支点轴向力加载组件(13)，具有固定端以及能够沿第三支点轴向力加载组件(13)的轴向方向运动的活动端，第三支点轴向力加载组件(13)的活动端连接中介机匣试验件(12)的第三支点处；第三支点轴向力加载组件(13)的固定端连接在安装底座(2)上。
10.如权利要求1所述的大尺寸钛合金中介机匣强度试验装置，其特征在于，弯矩和轴向力加载组件(7)、扭矩加载组件(18)、支点侧向力加载组件(5)、侧向力加载组件(4)、推向载荷加载装置(16)、主安装节侧向力加载装置(15)、主安装节轴向加载装置(22)均具有测力系统与作动筒。
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