CN116929708A - 一种变加速加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变加速加载装置，涉及物理学试验设备技术领域；包括机架和直线加速模组，所述直线加速模组向下设置在所述机架上。本发明提供的变加速加载装置，包括机架和直线加速模组，通过直线加速模组能够带动试验对象变加速运动，而直线加速模组向下设置在机架上，以通过重力加速度和直线加速模组的驱动力带动试验对象加速，使得试验对象快速的获得5g的加速度，然后通过直线加速模组减速，以给试验对象施加‑5g的加速度，从而带动试验对象在较短的行程内5g到‑5g加速度的切换，满足液滴在较短行程内实现变加速高速运动的试验需求。

Description

一种变加速加载装置

技术领域

本发明涉及物理学试验设备技术领域，具体涉及一种变加速加载装置。

背景技术

研究物质在变加速运动中的物理状态是科学研究中的典型问题。例如，通过液滴在变加速高速运动过程中的破碎、雾化等现象，研究气液界面的失稳和多相流体的湍流混合，在超音速雨滴侵蚀、激波抛洒、超燃冲压发动机燃烧稳定性、多相混合物的燃烧和爆炸以及液体雾化等等方面具有重要应用。

其中，研究该物理过程需要使液滴处于一种能够实现加速度瞬时改变的高速运动装置。该装置要求在较短的行程内，负载为10kg的条件下，加速度能够维持不低于5g的加速度，且能瞬时切换为加速度为-5g的减速运动。在运动行程和最大加速的限制下，导致现有机械装备中没有能够完成该过程的装置。

发明内容

本发明提供了一种变加速加载装置，能够带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换，满足液滴在较短行程内实现变加速高速运动的试验需求。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种变加速加载装置，包括机架和直线加速模组，所述直线加速模组向下设置在所述机架上。

本发明提供的变加速加载装置，包括机架和直线加速模组，通过直线加速模组能够带动试验对象变加速运动，而直线加速模组向下设置在机架上，以通过重力加速度和直线加速模组的驱动力带动试验对象加速，使得试验对象快速的获得5g的加速度，然后通过直线加速模组减速，以给试验对象施加-5g的加速度，从而带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换。

由此，本发明相对于直接将直线加速模组平放，能够获得在较短时间内获得较高加速度，从而在较短行程内实现变加速高速运动。因此，能够带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换，满足液滴在较短行程内实现变加速高速运动的试验需求。

在一可选的实施方式中，所述直线加速模组在所述机架高度方向的倾斜角度能够调节，以通过调节直线加速模组的倾斜角度，调节作用在试验对象上的重力大小，从而调节试验对象整体的加速度大小。

在一可选的实施方式中，所述机架下部设置有调节座，所述调节座固定在所述机架下部；所述直线加速模组上端与所述机架上部对应的架体铰接，所述直线加速模组下端与所述调节座可拆卸连接，且沿所述直线加速模组下端可移动的路径，所述直线加速模组下端均能够与所述调节座相连。

在一可选的实施方式中，所述机架上部设置有铰接组件，所述铰接组件包括连接座，所述连接座与所述机架固定连接；所述连接座上设置有纵滑座，所述纵滑座能够相对于所述连接座纵向调节；所述纵滑座上设置有铰接座，所述铰接座能够相对于所述纵滑座横向调节，所述直线加速模组上端与所述铰接座铰接，以通过调节铰接组件确保直线加速模组上端的位置。

在一可选的实施方式中，所述机架下部设置有两安装槽，所述调节座长度方向的两端至少部分插设在对应的所述安装槽内；各所述安装槽长度方向的两侧均设置有调节螺栓，所述调节螺栓与对应的所述安装槽侧壁螺接，且各所述调节螺栓的一端均抵触在所述调节座对应的侧壁，以通过调节螺栓调节调节座与直线加速模组旋转平面的共面性。

在一可选的实施方式中，所述调节座正对所述直线加速模组的一侧面为弧形限位面，所述弧形限位面与所述直线加速模组的旋转轴心同心设置；所述弧形限位面上端设置有多个下半孔，多个所述下半孔沿所述弧形限位面的弧度方向均匀间隔设置；所述直线加速模组下端设置有上半孔；所述直线加速模组下端与所述弧形限位面之间设置有定位销，所述定位销的横截面与一所述下半孔与所述上半孔所围成的腔截面适配，以确保调节座与所述直线加速模组共面。

在一可选的实施方式中，所述调节座设置有多个长条孔，多个所述长条孔沿所述弧形限位面的弧度方向均匀间隔设置，且所述长条孔沿所述弧形限位面的弧度方向延伸；所述直线加速模组下端设置有连接板，所述连接板通过连接螺栓与所述调节座相连，所述连接螺栓杆部穿设在所述长条孔内，以实现直线加速模组在述机架高度方向的倾斜角度的调节。

在一可选的实施方式中，所述直线加速模组包括传动连接的定子和动子，所述定子为长条状，所述定子上滑动卡设有滑台组件；所述滑台组件与所述动子固定连接，所述滑台组件设置有安装座，所述安装座用于安装试验对象；所述滑台组件设置有制动卡钳，所述制动卡钳能够夹紧所述定子，以通过动子相对于定子的高速移动给试验对象施加正向加速度、通过制动钳的自动给试验对象施加反向加速度。

在一可选的实施方式中，所述定子长度方向的两端均设置有阻尼吸能器，所述阻尼吸能器用于缓冲所述滑台组件的冲击，以减少滑台组件对定子的冲击。

在一可选的实施方式中，所述滑台组件设置有位置感应部，所述定子设置多个与所述位置感应部适配的感应器，多个所述感应器沿所述定子长度方向均匀间隔设置，以便于实时监监测滑台组件相对于定子的位置，及时的控制动子和定子之间的驱动力的通断和制动卡钳的动作。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明提供的变加速加载装置，包括机架和直线加速模组，所述直线加速模组向下设置在所述机架上，通过直线加速模组能够带动试验对象变加速运动，而直线加速模组向下设置在机架上，以通过重力加速度和直线加速模组的驱动力带动试验对象加速，使得试验对象快速的获得5g的加速度，然后通过直线加速模组减速，以给试验对象施加-5g的加速度，从而带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换，满足液滴在较短行程内实现变加速高速运动的试验需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

在附图中：

图1为本发明实施例变加速加载装置的立体结构示意图；

图2为本发明实施例直线加速模组的结构示意图；

图3本发明实施例滑台组件的前视结构示意图；

图4为本发明实施例直线加速模组与调节座相连的结构示意图；

图5为图4的A部放大示意图；

图6为本发明实施例铰接组件的结构示意图

图7为本发明实施例调节座的安装结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

100-机架，110-调节座，111-弧形限位面，112-下半孔，113-长条孔，120-铰接组件，121-连接座，122-纵滑座，123-铰接座，130-安装槽，131-调节螺栓，140-定位销，150-连接螺栓；

200-直线加速模组，210-上半孔，220-连接板，230-定子，231-刚性限位挡凸，240-动子，250-滑台组件，251-刚性限位块，260-安装座，270-制动卡钳，280-阻尼吸能器，290-感应器，291-感应部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

同时，术语“设置”、“开有”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

结合图1，本实施例提供了一种变加速加载装置，包括机架100和直线加速模组200，所述直线加速模组200向下设置在所述机架100上。

结合图2和图3具体来讲，所述直线加速模组200包括传动连接的定子230和动子240，所述定子230为长条状，所述定子230上滑动卡设有滑台组件250；所述滑台组件250与所述动子240固定连接，所述滑台组件250设置有安装座260，所述安装座260用于安装试验对象；所述滑台组件250设置有制动卡钳270，所述制动卡钳270能够夹紧所述定子230，以通过动子240相对于定子230的高速移动给试验对象施加正向加速度、通过制动钳的自动给试验对象施加反向加速度。

即，直线加速模组200为直线电机组件，而直线电机的动子240(初级)和定子230(次级)之间无直接接触，动子240和定子230均为刚性部件，从而保证直线电机运动的平稳性、静音性以及整体机构核心运动部件的高刚性。同时直线电机为直接传动，因而可以消除中间环节所带来的定位误差，定位精度高，实现高速高响应高精度的往复运动，多次重复运动过程的误差在5％以内，统计误差以时间-加速度曲线计。

通常来说，直线加速模组200适配有调试软件，带有运动变量曲线显示功能，可根据现场使用变化设定不同种运动模式，加速度可调，设置可实现模组加速度维持在5g以上且误差不超过10％，即最大加速度不超过5.5g。

其中，所述定子230长度方向的两端均设置有阻尼吸能器280，所述阻尼吸能器280用于缓冲所述滑台组件250的冲击，以减少滑台组件250对定子230的冲击。同时，沿定子230长度方向，滑台的两端均设置有刚性限位块251、定子230两端设置有刚性限位挡凸231，以避免滑台从定子230上滑脱。

可以理解的是，所述滑台组件250设置有位置感应部291，所述定子230设置多个与所述位置感应部291适配的感应器290，多个所述感应器290沿所述定子230长度方向均匀间隔设置，以便于实时监监测滑台组件250相对于定子230的位置，及时的控制动子240和定子230之间的驱动力的通断和制动卡钳270的动作。

对于制动卡钳270，需要在具有较小体积的情况下，提供足够的制动力，在本实施例中，采用气压卡钳作为制动卡钳270实用。而感应器290则采用磁栅反馈系统，分辨率≤1um，实现全闭环运动控制，可以快速精准的定位，定位误差≤0.02mm。

在此基础上，所述直线加速模组200在所述机架100高度方向的倾斜角度能够调节，以通过调节直线加速模组200的倾斜角度，调节作用在试验对象上的重力大小，从而调节试验对象整体的加速度大小。

结合图1和图4，所述机架100下部设置有调节座110，所述调节座110固定在所述机架100下部；所述直线加速模组200上端与所述机架100上部对应的架体铰接，所述直线加速模组200下端与所述调节座110可拆卸连接，且沿所述直线加速模组200下端可移动的路径，所述直线加速模组200下端均能够与所述调节座110相连。

结合图5具体来讲，所述调节座110正对所述直线加速模组200的一侧面为弧形限位面111，所述弧形限位面111与所述直线加速模组200的旋转轴心同心设置；所述弧形限位面111上端设置有多个下半孔112，多个所述下半孔112沿所述弧形限位面111的弧度方向均匀间隔设置；所述直线加速模组200下端设置有上半孔210；所述直线加速模组200下端与所述弧形限位面111之间设置有定位销140，所述定位销140的横截面与一所述下半孔112与所述上半孔210所围成的腔截面适配，以通过定位销140与上半孔210和下半孔112的配合定位，确保调节座110与所述直线加速模组200共面。通常，定位销140通常为圆柱销，在直线加速模组200下端设置有供定位插出入的销孔，以便于定位销140的安装。

应对理解的是，所述调节座110设置有多个长条孔113，多个所述长条孔113沿所述弧形限位面111的弧度方向均匀间隔设置，且所述长条孔113沿所述弧形限位面111的弧度方向延伸；所述直线加速模组200下端设置有连接板220，所述连接板220通过连接螺栓150与所述调节座110相连，所述连接螺栓150杆部穿设在所述长条孔113内，以实现直线加速模组200在述机架100高度方向的倾斜角度的调节。

结合图6所述机架100上部设置有铰接组件120，所述铰接组件120包括连接座121，所述连接座121与所述机架100固定连接；所述连接座121上设置有纵滑座122，所述纵滑座122能够相对于所述连接座121纵向调节；所述纵滑座122上设置有铰接座123，所述铰接座123能够相对于所述纵滑座122横向调节，所述直线加速模组200上端与所述铰接座123铰接，以通过调节铰接组件120确保直线加速模组200上端的位置。

对于连接座121和铰接座123的调节，则通过腰形孔、紧固螺栓和顶紧螺栓的配合实现。具体的，在连接座121上设置有纵滑槽、纵滑座122至少部分滑动卡设在纵滑槽内，纵滑槽两端均设置挡凸，在挡凸上设置有顶紧螺栓，则通过旋转顶紧螺栓则可调节纵滑座122在纵滑槽内的位置，然后通过紧固螺栓变可固定连接纵滑座122和连接座121，其中，紧固螺栓的杆部插设在腰形孔内。对于铰接座123与纵滑座122的连接则与前述的连接方式相同。

结合图7具体而言，所述机架100下部设置有两安装槽130，所述调节座110长度方向的两端至少部分插设在对应的所述安装槽130内；各所述安装槽130长度方向的两侧均设置有调节螺栓131，所述调节螺栓131与对应的所述安装槽130侧壁螺接，且各所述调节螺栓131的一端均抵触在所述调节座110对应的侧壁，以通过调节螺栓131调节调节座110与直线加速模组200旋转平面的共面性。

综上，本实施例提供的变加速加载装置，通过重力加速度和直线加速模组200的驱动力带动试验对象加速，使得试验对象快速的获得5g的加速度，然后通过直线加速模组200减速，以给试验对象施加-5g的加速度，从而带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换。对于直接将直线加速模组200平放，能够获得在较短时间内获得较高加速度，从而在较短行程内实现变加速高速运动。

因此，本实施例能够带动试验对象在较短的行程内5g到-5g加速度的切换，满足液滴在较短行程内实现变加速高速运动的试验需求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变加速加载装置，其特征在于，包括机架(100)和直线加速模组(200)，所述直线加速模组(200)向下设置在所述机架(100)上。

2.根据权利要求1所述的变加速加载装置，其特征在于，所述直线加速模组(200)在所述机架(100)高度方向的倾斜角度能够调节。

3.根据权利要求2所述的变加速加载装置，其特征在于，所述机架(100)下部设置有调节座(110)，所述调节座(110)固定在所述机架(100)下部；

所述直线加速模组(200)上端与所述机架(100)上部对应的架体铰接，所述直线加速模组(200)下端与所述调节座(110)可拆卸连接，且沿所述直线加速模组(200)下端可移动的路径，所述直线加速模组(200)下端均能够与所述调节座(110)相连。

4.根据权利要求3所述的变加速加载装置，其特征在于，所述机架(100)上部设置有铰接组件(120)，所述铰接组件(120)包括连接座(121)，所述连接座(121)与所述机架(100)固定连接；

所述连接座(121)上设置有纵滑座(122)，所述纵滑座(122)能够相对于所述连接座(121)纵向调节；

所述纵滑座(122)上设置有铰接座(123)，所述铰接座(123)能够相对于所述纵滑座(122)横向调节，所述直线加速模组(200)上端与所述铰接座(123)铰接。

5.根据权利要求4所述的变加速加载装置，其特征在于，所述机架(100)下部设置有两安装槽(130)，所述调节座(110)长度方向的两端至少部分插设在对应的所述安装槽(130)内；

各所述安装槽(130)长度方向的两侧均设置有调节螺栓(131)，所述调节螺栓(131)与对应的所述安装槽(130)侧壁螺接，且各所述调节螺栓(131)的一端均抵触在所述调节座(110)对应的侧壁。

6.根据权利要求3所述的变加速加载装置，其特征在于，所述调节座(110)正对所述直线加速模组(200)的一侧面为弧形限位面(111)，所述弧形限位面(111)与所述直线加速模组(200)的旋转轴心同心设置；

所述弧形限位面(111)上端设置有多个下半孔(112)，多个所述下半孔(112)沿所述弧形限位面(111)的弧度方向均匀间隔设置；

所述直线加速模组(200)下端设置有上半孔(210)；

所述直线加速模组(200)下端与所述弧形限位面(111)之间设置有定位销(140)，所述定位销(140)的横截面与一所述下半孔(112)与所述上半孔(210)所围成的腔截面适配。

7.根据权利要求6所述的变加速加载装置，其特征在于，所述调节座(110)设置有多个长条孔(113)，多个所述长条孔(113)沿所述弧形限位面(111)的弧度方向均匀间隔设置，且所述长条孔(113)沿所述弧形限位面(111)的弧度方向延伸；

所述直线加速模组(200)下端设置有连接板(220)，所述连接板(220)通过连接螺栓(150)与所述调节座(110)相连，所述连接螺栓(150)杆部穿设在所述长条孔(113)内。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述变加速加载装置，其特征在于，所述直线加速模组(200)包括传动连接的定子(230)和动子(240)，所述定子(230)为长条状，所述定子(230)上滑动卡设有滑台组件(250)；

所述滑台组件(250)与所述动子(240)固定连接，所述滑台组件(250)设置有安装座(260)，所述安装座(260)用于安装试验对象；

所述滑台组件(250)设置有制动卡钳(270)，所述制动卡钳(270)能够夹紧所述定子(230)。

9.根据权利要求8所述变加速加载装置，其特征在于，所述定子(230)长度方向的两端均设置有阻尼吸能器(280)，所述阻尼吸能器(280)用于缓冲所述滑台组件(250)的冲击。

10.根据权利要求8所述变加速加载装置，其特征在于，所述滑台组件(250)设置有位置感应部(291)，所述定子(230)设置多个与所述位置感应部(291)适配的感应器(290)，多个所述感应器(290)沿所述定子(230)长度方向均匀间隔设置。