CN202147846U

CN202147846U - 真空吸盘试验加载系统

Info

Publication number: CN202147846U
Application number: CN201120244285U
Authority: CN
Inventors: 邵骞; 王俊安; 张慧峰; 轩园明
Original assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Current assignee: AVIC Aircraft Strength Research Institute
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-07-08

Abstract

本实用新型涉及一种真空吸盘试验加载技术，用于在飞机结构静力/疲劳试验时施加载荷。所述真空吸盘试验加载系统包括液压泵、真空泵、真空管路、蓄能罐、二级杠杆、滑阀、真空吸盘、测力传感器、液压作动筒、液压伺服阀。所述真空泵通过真空管路与蓄能罐相连，真空管路上设置有控制气流传输方向的单向阀，所述蓄能罐连接在杠杆系统上，所述真空吸盘连接在杠杆系统上，且设置有用于控制真空吸盘的滑阀。本实用新型真空吸盘试验加载系统根据试验件的外形及载荷设计相应的吸盘，利用大气压力将吸盘固定在试验件表面；通过液压作动筒和杠杆加载系统向试验件施加载荷，精确控制各个吸盘加载点的载荷，确保试验件表面载荷的分配。

Description

真空吸盘试验加载系统

技术领域

本实用新型涉及一种真空吸盘试验加载技术，用于在飞机结构静力/疲劳试验时施加载荷。

背景技术

目前，广泛应用于飞机结构静力/疲劳试验中的结构表面的加载方式是胶布带加载。胶布带加载的实施方法如下：在结构试验件上确定粘贴胶布带的位置，由于飞机结构表面光滑，而且大多进行过喷漆等表面处理，所以在粘贴胶布带之前需要对结构表面进行打磨；打磨完后用乙酸乙酯或香蕉水等化学物品对打磨表面进行清洗；清洗完毕并干燥后在试验件表面和胶布带上刷胶；待胶液干燥到位后将胶布带和试验件表面粘合并进行碾压。

该技术的不足之处有以下几点：

a)费时：粘贴一块胶布带累计至少需要76小时40分钟的时间，各环节所需时间见表1；

表1粘贴一块胶布带个工作环节及所用的时间明细

工作环节	工作时间
		打磨	3分钟
清洗	2分钟
		刷胶	4.5～6小时
粘合	1分钟
		碾压	4分钟
干燥、烘干	72～120小时
		共计	76小时40分钟～126小时10分钟

b)费力：粘贴胶布带各环节都需人工操作，工人劳累、效率低下；

c)污染：在打磨过程中会产生油漆和金属粉尘，在清洗和烘干过程会挥发有毒、有害、易燃气体，不利操作工人身体健康；

d)由于胶布带粘贴覆盖，有大量部位不能进行试验中和试验后的无损检测，并且试验完毕后粘贴胶布带的部位无法还原；

e)该技术只能进行单向拉载，无法实现推载。

目前，真空吸盘已经广泛在工程中应用，其主要用途为物品的起吊、搬运(如玻璃、木板、包装箱等)。市场上真空吸盘有以下几种类型：扁平吸盘，圆形吸盘，方形吸盘，波纹吸盘。这些吸盘都是只能吸附表面相对平整的物体。

在工程应用中也有框架式吸盘，组合2个以上的吸盘对物品吸附、起吊。现有真空吸盘在飞机结构试验中无法应用，主要存在以下问题：

a)飞机结构试验件一般为曲面，而且随试验加载，试验件外形会有不同程度的变形，现有吸盘与试验件表面无法紧密贴合；

b)框架式吸盘无法保证各个吸盘点上所分担的载荷与试验要求一致。

发明内容

本实用新型的目的：提供一种能减轻操作者的劳动强度，缩短试验周期，降低环境污染，便于操作，不对试验件造成损伤的真空吸盘试验加载系统。

本实用新型技术方案：一种真空吸盘试验加载系统，其包括液压泵、真空泵、真空管路、蓄能罐、二级杠杆、滑阀、真空吸盘、测力传感器、液压作动筒、液压伺服阀，所述真空泵通过真空管路与蓄能罐相连，真空管路上设置有控制气流传输方向的单向阀，所述蓄能罐连接在杠杆系统上，所述真空吸盘连接在杠杆系统上，且设置有用于控制真空吸盘的滑阀，所述杠杆系统上面设置有测力传感器，该测力传感器与液压作动筒相连，而液压作动筒经液压伺服阀连接到液压泵上，同时液压作动筒和液压伺服阀均连接到液压油路上，且测力传感器和液压伺服阀均与计算机工作台相连。

所述杠杆系统包括二级杠杆、一级杠杆和连接双耳，所述二级杠杆由连接双耳固定，且一级杠杆设置在二级杠杆上，而真空吸盘连接在一级杠杆上。

所述真空吸盘主体为吸盘底板，该吸盘底板底部设置有橡胶密封条，顶面通过连接螺栓固定有吸盘耳片，该吸盘耳片上具有连接用的吸盘关节轴承。

所述滑阀设置在吸盘底板上。

所述一级杠杆截面为T型的杠杆角材，中间为关节轴承，该关节轴承两边为对称的用于与真空吸盘连接的连接孔。

一级杠杆中间设置有用于避免安装干涉的防干涉槽。

所述二级杠杆为空心杠杆，该二级杠杆中间为用于连接固定的二级杠杆连接孔，连接孔旁边对称设置有一对二级杠杆分路管嘴，且该二级杠杆两端分别为一连接螺纹和二级杠杆总管嘴。

所述蓄能罐与杠杆系统经之间设置有真空过滤器。

真空过滤器与杠杆系统之间连接有真空压力表和真空报警开关。

本实用新型的有益效果是：本发明真空吸盘试验加载系统根据试验件的外形及载荷设计相应的吸盘。根据各个吸盘载荷点分载大小设计不同力臂的杠杆，吸盘与杠杆系统之间均采用关节轴承连接，保证吸盘与试验件表面紧密贴合。由真空泵向蓄能罐抽气；打开抽气阀门开关后，通过真空管道抽取吸盘内部空气；利用大气压力将吸盘固定在试验件表面；通过液压作动筒和杠杆加载系统向试验件施加载荷，精确控制各个吸盘加载点的载荷，确保试验件表面载荷的分配。

而且在安装实施过程中无需对试验件进行打磨、清洗、涂胶、烘烤等有毒、危险和对试验件可能造成损伤的作业，具有实施安全性；试验安装无需复杂工艺、准确快捷，具有高效性；可根据需要随时分离真空吸盘而不造成试验件损伤，从而便于对结构进行全面的无损检测，具有无损检测便利性。

附图说明

图1为本实用新型真空吸盘试验加载系统的原理图；

图2为真空吸盘试验加载系统的杠杆组装图；

图3为真空吸盘详图；

图4为一级杠杆详图；

图5为二级杠杆详图。

其中：1-液压泵、2-计算机工作站、3-真空泵、4-单向阀、5-真空管路、6-蓄能罐、7-真空过滤器、8-真空报警开关、9-真空压力表、10-二级杠杆、11-手动滑阀、12-真空吸盘、13-测力传感器、14-液压作动筒、15-液压伺服阀、16-液压油路、17-控制电路、18-一级杠杆、19-连接双耳、20-吸盘底板、21-连接螺栓、22-吸盘关节轴承、23-吸盘耳片、24-橡胶密封条、25-连接孔、26-一级杠杆主体角材、27-一级杠杆关节轴承、28-防干涉槽、29-连接螺纹、30-空心杠杆主体、31-二级杠杆分路管嘴、32-二级杠杆连接孔、33-二级杠杆总管嘴。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

请参阅图1，其为本实用新型真空吸盘试验加载系统的原理图。所述真空吸盘试验加载系统包括液压泵1、真空泵3、真空管路5、蓄能罐6、二级杠杆10、滑阀11、真空吸盘12、测力传感器13、液压作动筒14、液压伺服阀15。所述真空泵3通过真空管路5与蓄能罐6相连，同时，真空管路5上设置有控制气流传输方向的单向阀4。所述蓄能罐6经真空过滤器7后连接到杠杆系统上。同时，真空过滤器7与杠杆系统之间连接有真空压力表9和真空报警开关8。所述杠杆系统经滑阀6与吸盘12相连，且上面设置有测力传感器13，该测力传感器13与液压作动筒14相连，而液压作动筒14经液压伺服阀15连接到液压泵1上。同时液压作动筒14和液压伺

服阀15均连接到液压油路16上，且测力传感器13和液压伺服阀15均与计算机工作台2相连。

请参阅图2，其是真空吸盘试验加载系统的杠杆系统组装图。图中，所述杠杆系统包括二级杠杆10、一级杠杆18和连接双耳19。所述二级杠杆10由连接双耳19固定，且一级杠杆19设置在二级杠杆10上，而真空吸盘12连接在一级杠杆10上。

请参阅图3，其是真空吸盘的结构示意图。所述真空吸盘12主体为吸盘底板20，该吸盘底板20底部设置有橡胶密封条24，顶面通过连接螺栓21固定有吸盘耳片23，该吸盘耳片23上具有连接用的吸盘关节轴承22。同时，所述滑阀11设置在吸盘底板20上，用于控制真空吸盘的吸附。

请同时参阅图4和图5，其中，图4是一级杠杆的结构示意图，图5是二级杠杆的结构示意图。所述一级杠杆26截面为T型的杠杆角材，中间为关节轴承27，该关节轴承27两边为对称的用于与真空吸盘连接的连接孔25。同时，一级杠杆26中间设置有用于避免安装干涉的防干涉槽28。所述二级杠杆10为空心杠杆，即用于加载传力，又可实现真空分流。该二级杠杆10中间为用于连接固定的二级杠杆连接孔32，连接孔旁边对称设置有一对二级杠杆分路管嘴35，且该二级杠杆[10]两端均为连接螺纹[29]、其中一端设置了二级杠杆总管嘴[33]。

本实用新型真空吸盘试验加载系统组装时，首先根据试验载荷设计生产相应尺寸、外形的吸盘底板20和一级杠杆18、二级杠杆10(根据试验载荷确定杠杆力臂)；在吸盘底板20四周粘贴橡胶密封条24；为了在试验中试验件不断变形的情况下吸盘能更好的贴合试验件，分别在吸盘耳孔和一级杠杆中心孔中加装吸盘关节轴承22和一级杠杆关节轴承27；在试验件上确定加载位置，将真空吸盘12布置在试验件表面；连接真空管路5，管路从真空泵3连接至蓄能罐6，然后连接至二级杠杆10的二级杠杆总管嘴33上，最后由二级杠杆分路管嘴31引出至吸盘滑阀11。

工作时，打开真空泵3抽取蓄能罐6空气；开启蓄能罐6真空报警开关8(如真空管路中有漏气则触发报警)，开启吸盘阀门并人工对吸盘施加一定压力使橡胶密封条28与试验件全部接触。此时真空吸盘12可被大气压力固定至试验件表面；开启液压泵1提供动力，通过计算机工作站2控制液压伺服阀15控制液压作动筒14施加载荷；通过真空吸盘——杠杆系统向试验件施加载荷，由测力传感器13的反馈值形成闭环控制载荷输出。

该实用新型真空吸盘试验加载系统在安装实施过程中无需对试验件进行打磨、清洗、涂胶、烘烤等有毒、危险和对试验件可能造成损伤的作业，具有实施安全性；试验安装无需复杂工艺、准确快捷，具有高效性；可根据需要随时分离真空吸盘而不造成试验件损伤，从而便于对结构进行全面的无损检测，具有无损检测便利性。通过试验前期根据试验件表面曲面特征设计的相近应曲度的吸盘底板和吸盘底板上粘贴的橡胶密封条的变形来保证吸盘与试验件表面的紧密贴合，通过对一级杠杆和二级杠杆的力臂设计精确控制各个吸盘加载点的载荷，确保试验件表面载荷的分配。

Claims

1.一种真空吸盘试验加载系统，其特征在于：包括液压泵[1]、真空泵[3]、真空管路[5]、蓄能罐[6]、二级杠杆[10]、滑阀[11]、真空吸盘[12]、测力传感器[13]、液压作动筒[14]、液压伺服阀[15]，所述真空泵[3]通过真空管路[5]与蓄能罐[6]相连，真空管路[5]上设置有控制气流传输方向的单向阀[4]，所述蓄能罐[6]连接在杠杆系统上，所述真空吸盘[12]连接在杠杆系统上，且设置有用于控制真空吸盘[12]的滑阀[11]，所述杠杆系统上面设置有测力传感器[13]，该测力传感器[13]与液压作动筒[14]相连，而液压作动筒[14]经液压伺服阀[15]连接到液压泵[1]上，同时液压作动筒[14]和液压伺服阀[15]均连接到液压油路[16]上，且测力传感器[13]和液压伺服阀[15]均与计算机工作台[2]相连。

2.根据权利要求1所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述杠杆系统包括二级杠杆[10]、一级杠杆[18]和连接双耳[19]，所述二级杠杆[10]由连接双耳[19]固定，且一级杠杆[18]设置在二级杠杆[10]上，而真空吸盘[12]连接在一级杠杆[10]上。

3.根据权利要求2所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述真空吸盘[12]主体为吸盘底板[20]，该吸盘底板[20]底部设置有橡胶密封条[24]，顶面通过连接螺栓[21]固定有吸盘耳片[23]，该吸盘耳片[23]上具有连接用的吸盘关节轴承[22]。

4.根据权利要求3所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述滑阀[11]设置在吸盘底板[20]上。

5.根据权利要求4所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述一级杠杆[18]截面为T型的杠杆角材，中间为关节轴承[27]，该关节轴承[27]两边为用于与真空吸盘连接的连接孔[25]，关节轴承[27]与连接孔[25]的距离根据两端载荷比例确定。

6.根据权利要求5所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：一级杠杆[18]中间设置有用于避免安装干涉的防干涉槽[28]。

7.根据权利要求6所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述二级杠杆[10]为空心杠杆，该二级杠杆[10]中间为用于连接固定的二级杠杆连接孔[32]，连接孔旁边对称设置有一对二级杠杆分路管嘴[31]，且该二级杠杆[10]两端均为连接螺纹[29]、其中一端设置了二级杠杆总管嘴[33]。

8.根据权利要求1至7任一项所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：所述蓄能罐[6]与杠杆系统经之间设置有真空过滤器[7]。

9.根据权利要求8所述的真空吸盘试验加载系统，其特征在于：真空过滤器[7]与杠杆系统之间连接有真空压力表[9]和真空报警开关[8]。