CN212180472U - 大型壁板单向拉伸加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型壁板单向拉伸加载装置，它包括试验台、主加载接头、承力接头和扣重装置；主加载接头安装于试验台的一端端部；承力接头安装于试验台内能够沿台长方向相对主加载接头运动；扣重装置安装于试验台上方位于主加载接头和承力接头之间；试件的两端分别与主加载接头和承力接头相连，上部与扣重装置相连，扣重装置扣重以保持试件、主加载接头与承力接头竖直方向所受载荷为零。试验过程中试验件受大载荷变形，随动小车带动主加载接头运动即可补偿该变形，剔除大变形对试验结果的影响，保证试验的真实性；扣重装置扣除试件、主加载接头与承力接头的自重，实现竖直方向所受载荷为零，保证水平载荷施加的真实性。

Description

大型壁板单向拉伸加载装置

技术领域

本实用新型属于大型壁板加载设备技术领域，特别是涉及一种大型壁板单向拉伸加载装置。

背景技术

飞机中大多数的结构件都是承受拉伸，单向拉伸加载试验最能够模拟飞机零件的真实受力状态。但由于单向加载试验设计的复杂性，目前航空业内开展的绝大多数材料级别、零件级别甚至部段级别的强度试验采用的均是简单的拉伸加载形式，同时由于加载力达不到要求，工况不能与真实的受载情况匹配，完全无法满足试验要求，国内外行业标准及规范也缺少对大型壁板加载试验的模拟装置和指导要求。

现有的单向加载方法最普遍的方法是使用一套液压作动筒，采用立式放置，这种方法造成了试验过程中需要克服试验件的自重以及试验件在安装过程中的复杂程度，极大的限制了试验范围，增大了试验的难度和成本。目前国内的单向拉伸加载最大加载的极限加载是在600T，不能满足我国大飞机的加载需求。

并且在试验件结构的静力/疲劳强度试验中，一方面由于试验过程中施加大载荷引起试验件大变形，而水平加载设备固定不动，影响试验的真实性；另一方面由于夹具及试样件重量较重，也会影响水平载荷施加的真实性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够保证试验真实性的大型壁板单向拉伸加载装置。

本实用新型提供的这种大型壁板单向拉伸加载装置，它包括试验台、主加载接头、承力接头和扣重装置；主加载接头安装于试验台的一端端部；承力接头安装于试验台内能够沿台长方向相对主加载接头运动；扣重装置安装于试验台上方位于主加载接头和承力接头之间；试件的两端分别与主加载接头和承力接头相连，上部与扣重装置相连，扣重装置扣重以保持试件、主加载接头与承力接头竖直方向所受载荷为零。

在一个具体实施方式中，所述扣重装置包括随动梁、滚轮和卸载机构；随动梁通过滚轮安装于天轨上能够沿X向滑动；卸载机构包括吊装接头、拉力传感器、动滑轮、导轮座、定滑轮、气缸、气罐和手轮丝杆副；导轮座包括一对导轮和座主体，导轮以其轮轴连接于座主体上，导轮卡于随动梁上能够沿梁长度方向滑动实现Y向调节，吊装接头通过拉力传感器设置于动滑轮下，气缸设置于随动梁上，一对定滑轮分设于气缸两端、通过螺母座连接于手轮丝杆副的丝杆上，动滑轮通过吊绳吊于导轮座下，吊绳的两端绕过定滑轮后分别连接于气缸的两端；螺母座将丝杆的转动转化为定滑轮的相对运动，实现吊装接头的升降，实现Z轴方向的位置粗调，过气缸工作拉动一对定滑轮运动，实现Z轴方向的位置微调，实现扣重卸载。

作为优选，所述试验台包括主轨、立柱、横梁、作动筒安装座、移动承力座；主轨为槽钢型轨道，其上均布有若干用于安装所述移动承力座的销套，其槽口内对应相邻两销套之间设有加强件；主轨、立柱和横梁呈矩型框架布置，作动筒安装座安装于矩型框架端部外，移动承力座通过行走小车设置于矩型框架底部的两主轨之间，能够沿主轨长度方向运动以调节与作动筒安装座之间的相对位置。

进一步的，所述移动承力座包括立板、平板、层板和安装法兰；立板为矩型板，其中心设有通孔；一对平板分设于立板两端围成C型座；安装法兰安装于立板中心位于C型座内；两层层板分设于立板上，并在平板与层板之间设置套筒；C型座内对应安装法兰与平板之间设置有呈米字型布置的若干筋板；套筒内设插销油缸，插销油缸的活塞杆外设能够插入所述销套内的插销。

相配套的，所述行走小车包括底框、安装板、滚轮、减速电机和传动链；底框上设辅助支撑，安装板连接于底框上，滚轮设置于底框下，传动链将减速电机输出的动力传递至滚轮驱动行走小车沿主轨运动；所述移动承力座设置于安装板上。

作为优选，所述承力接头包括双耳接头和锁紧螺母；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴，杆部末端与锁紧螺母螺纹连接；双耳接头以其杆部穿过安装法兰和立板上通孔后通过锁紧螺母锁紧，主轴置于所述辅助支撑上。

在一个具体实施方式中，所述作动筒安装座包括一对端板和连接于两端板之间的若干筋板；端板为矩型板，其中心设有通孔，通孔外设有连接法兰；作动筒安装座底部设有支撑座，作动筒安装座设置于主梁的端部外。

进一步的，所述主加载接头包括加载液压缸、双耳接头和测力传感器；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴，杆部末端与测力传感器连接，测力传感器的另一端与加载液压缸的活塞杆相连，加载液压缸的缸体端部与所述连接法兰相连，下设支撑座。

为了补偿大变形，在所述主加载接头下两所述主轨之间设有随动小车；随动小车包括底盘和一对调心机构，底盘上设辅助支撑、下设滚轮，调心机构包支撑滚轮、轮座和丝杆，丝杆两端的螺纹旋向相反，一端外设手轮，一对轮座通过螺母座安装于丝杆两端，支撑滚轮安装于轮座内；一对调心机构并列布置于底盘上。

作为优选，所述辅助支撑包括支撑杆、支撑板和弹性万向球，支撑板为折弯板，其中部为平板段、两端为对称设置的折弯段，支撑板以其平板段固接于支撑杆顶部，弹性万向球均布于支撑板上。

本实用新型在实际使用时，将试件通过夹具安装于主加载接头与承力接头之间，主加载接头与承力接头相对位移可调，能够适用于各类型号的大型壁板，试验过程中试验件受大载荷变形，随动小车带动主加载接头运动即可补偿该变形，剔除大变形对试验结果的影响，保证试验的真实性；并且通过扣重装置施加竖向载荷，实现扣重以扣除试件、主加载接头与承力接头的自重，实现竖直方向所受载荷为零，保证水平载荷施加的真实性。

附图说明

图1为本实用新型一个优选实施的轴测示意图。

图2为本优选实施例另一角度的轴测示意图。

图3为本优选实施例中移动承力座的立体放大示意图。

图4为图1中A处放大示意图。

图5为本优选实施例中随动小车的主视放大示意图。

图6为本优选实施例中辅助支撑的立体放大示意图。

图7为本优选实施例中扣重装置的立体放大示意图。

图8为图7的主视示意图。

图示序号：

1—试验台，

11—主轨、111—销套、112—法兰，

12—立柱，13—横梁，

14—作动筒安装座、141—端板、142—筋板、143—连接法兰，

15—移动承力座、151—立板、152—平板、153—层板、154—安装法兰、 155—套筒、156—撑板，

16—行走小车、161—底框、162—安装板、163—滚轮、164—减速电机、 165—传动链；

2—主加载接头，21—加载液压缸，22—双耳接头，23—测力传感器，24—主轴；

3—承力接头，31—锁紧螺母；

4—扣重装置，

41—随动梁，42—滚轮，

43—加载机构、431—吊装接头、432—拉力传感器、433—动滑轮、434—导轮座、435—定滑轮、436—气缸、437—气罐、438—手轮丝杆副；

5—随动小车，

51—底盘，

52—调心机构、521—支撑滚轮、522—轮座、523—丝杆、524—手轮；

6—辅助支撑，61—支撑杆，62—支撑板，63—弹性万向球；

7—插销油缸；8—插销；9—夹具。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例公开的这种大型壁板单向拉伸加载装置，包括试验台1、主加载接头2、承力接头3和扣重装置4。

试验台1包括主轨11、立柱12、横梁13、作动筒安装座14、移动承力座 15和行走小车16。

主轨11为槽钢型轨道，其两腿上分别均布有若干对应布置的销孔，销孔内设有销套111，并在两腿之间相邻两销套之间设有加强件，其一端端部设有法兰 112；四主轨中的两个敷设于基础上成地轨，四立柱12设置于地轨上，另外两根主轨设置于立柱12顶部呈天轨，底部横梁13连接两地轨、顶部横梁连接两天轨，试验台呈长方体框型；并在天轨与地轨之间增设侧板17用以安装防止试件面外变形的约束夹具。地轨的一端通过法兰安装作动筒安装座14用以安装主加载接头2。

如图1、图2所示，作动筒安装座14包括一对端板141和连接于两端板之间的若干筋板142；端板为矩型板，其四角设有装配孔，其中心设有通孔、通孔外设有连接法兰143；作动筒安装座通过支撑座设置于基础上，通过端板上的装配孔安装于主轨11端部法兰113外。

而试验台1地轨的另一端通过移动承力座15配合行走小车16安装承力接头3。

如图3所示，移动承力座15包括立板151、平板152、层板153和安装法兰154；其中立板151为矩型板，其中心设有通孔；一对平板152分设于立板两端围成C型座；安装法兰154安装于立板中心位于C型座内；两层层板153分设于立板上，并在平板与层板之间设置套筒155，两层板之间设置撑板156；C 型座内对应安装法兰与平板之间设置有呈米字型布置的若干加强筋。

如图4所示，行走小车16包括底框161、安装板162、滚轮163、减速电机 164和传动链165；底框上设辅助支撑6，安装板连接于底框上，滚轮设置于底框下，传动链一端链轮与减速电机的输出轴相连、另一端的链轮与滚轮的轮轴相连，将减速电机输出的动力传递至滚轮驱动行走小车运动。

如图1所示，主加载接头2包括加载液压缸21、双耳接头22和测力传感器 23；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴24，双耳接头的杆部末端与测力传感器连接，测力传感器的另一端与加载液压缸的活塞杆相连，加载液压缸的缸体端部与连接法兰143相连，并在主加载接头2下两主轨之间设置随动小车5。

如图5所示，随动小车5包括底盘51和一对调心机构52。底盘为框架型底盘，其底部设有滚轮，顶部为顶板。一对调心机构52并列布置于顶板上，调心机构52包支撑滚轮521、轮座522和丝杆523，丝杆两端的螺纹旋向相反，一端外设手轮524，一对轮座通过螺母座安装于丝杆两端，支撑滚轮安装于轮座内。装配时将主加载接头2的双耳接头22和加载液压缸的活塞杆分别置于一调心机构上，转动手轮，轮座沿丝杆相对运动，使双耳接头与活塞杆对正。并在底盘 51上设用于支撑主轴的辅助支撑6。

如图1、图6所示，辅助支撑6包括支撑杆61、支撑板62和弹性万向球63，支撑板为折弯板，其中部为平板段、两端为对称设置的折弯段，支撑板以其平板段固接于支撑杆顶部，弹性万向球均布于支撑板上；装配时将支撑杆61的底端连接于底盘上、支撑板62撑于主轴下，以弹性万向球与主轴接触。

如图1所示，承力接头3包括双耳接头22和锁紧螺母31；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴，杆部末端与锁紧螺母螺纹连接。如图1、图2所示，装配时将主轴置于辅助支撑上，将双耳接头以其杆部穿过安装法兰154和立板151后通过锁紧螺母锁紧；再在两地轨之间并列敷设轻轨，将滚轮卡于轻轨上，在套筒内设插销油缸7，插销油缸的活塞杆外设插销8，通过减速电机驱动行走小车在轻轨上滑动，待行走小车行走至对应位置后，通过插销油缸工作使插销插入主轨上的销套内以定位。

如图1、图2所示，将扣重装置4安装在试验台1天轨上。如图7、图8所示，扣重装置4包括随动梁41、滚轮42和卸载机构43。随动梁41为框架梁，其两端下部设置滚轮42并通过滚轮安装于天轨上能够沿X向滑动。卸载机构43 包括吊装接头431、拉力传感器432、动滑轮433、导轮座434、定滑轮435、气缸436、气罐437和手轮丝杆副438。导轮座434包括一对导轮和座主体，导轮以其轮轴连接于座主体上，导轮卡于随动梁41上能够沿梁长度方向滑动实现Y 向调节。吊装接头431通过拉力传感器432设置于动滑轮433下，气缸436设置于随动梁上，一对定滑轮435分设于气缸两端、通过螺母座连接于手轮丝杆副的丝杆上，气罐与气缸连通以提供动力源。各部布置完成后将动滑轮通过吊绳吊于导轮座下，然后将吊绳的两端绕过定滑轮后分别连接于气缸的两端。使用过程中将吊装接头与试件相连，转动手轮丝杆副，螺母座将丝杆的转动转化为定滑轮的相对运动，实现吊装接头的升降，实现Z轴方向的位置粗调，过气缸工作拉动一对定滑轮运动，实现Z轴方向的位置微调，实现扣重卸载。

本实施例在具体试验时，将试验件的两端分别通过夹具9安装于主加载接头和承力接头之间，然后将试验件的顶部与扣重装置相连，调节扣重装置位置后通过吊装接头的升降提供竖向力，实现试验件、主加载接头和承力接头的重力扣除，即竖直方向合力为零，保证水平载荷施加的真实性；然后控制行走小车运动，使主加载接头和承力接头之间的相对位置匹配于各种试验件的长度；再通过主加载接头加载即可进行单向拉伸试验，试验过程中试验件受大载荷变形，通过随动小车带动主加载接头运动即可补偿该变形，剔除大变形对试验结果的影响，保证试验的真实性。

Claims (10)

1.一种大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：它包括试验台、主加载接头、承力接头和扣重装置；

主加载接头安装于试验台的一端端部；

承力接头安装于试验台内能够沿台长方向相对主加载接头运动；

扣重装置安装于试验台上方位于主加载接头和承力接头之间；

试件的两端分别与主加载接头和承力接头相连，上部与扣重装置相连，扣重装置扣重以保持试件、主加载接头与承力接头竖直方向所受载荷为零。

2.如权利要求1所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述扣重装置包括随动梁、滚轮和卸载机构；

随动梁通过滚轮安装于天轨上能够沿X向滑动；

卸载机构包括吊装接头、拉力传感器、动滑轮、导轮座、定滑轮、气缸、气罐和手轮丝杆副；导轮座包括一对导轮和座主体，导轮以其轮轴连接于座主体上，导轮卡于随动梁上能够沿梁长度方向滑动实现Y向调节，吊装接头通过拉力传感器设置于动滑轮下，气缸设置于随动梁上，一对定滑轮分设于气缸两端、通过螺母座连接于手轮丝杆副的丝杆上，动滑轮通过吊绳吊于导轮座下，吊绳的两端绕过定滑轮后分别连接于气缸的两端；

螺母座将丝杆的转动转化为定滑轮的相对运动，实现吊装接头的升降，实现Z轴方向的位置粗调，过气缸工作拉动一对定滑轮运动，实现Z轴方向的位置微调，实现扣重卸载。

3.如权利要求1所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述试验台包括主轨、立柱、横梁、作动筒安装座、移动承力座；主轨为槽钢型轨道，其上均布有若干用于安装所述移动承力座的销套，其槽口内对应相邻两销套之间设有加强件；主轨、立柱和横梁呈矩型框架布置，作动筒安装座安装于矩型框架端部外，移动承力座通过行走小车设置于矩型框架底部的两主轨之间，能够沿主轨长度方向运动以调节与作动筒安装座之间的相对位置。

4.如权利要求3所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述移动承力座包括立板、平板、层板和安装法兰；立板为矩型板，其中心设有通孔；一对平板分设于立板两端围成C型座；安装法兰安装于立板中心位于C型座内；两层层板分设于立板上，并在平板与层板之间设置套筒；C型座内对应安装法兰与平板之间设置有呈米字型布置的若干筋板；套筒内设插销油缸，插销油缸的活塞杆外设能够插入所述销套内的插销。

5.如权利要求4所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述行走小车包括底框、安装板、滚轮、减速电机和传动链；底框上设辅助支撑，安装板连接于底框上，滚轮设置于底框下，传动链将减速电机输出的动力传递至滚轮驱动行走小车沿主轨运动；所述移动承力座设置于安装板上。

6.如权利要求5所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述承力接头包括双耳接头和锁紧螺母；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴，杆部末端与锁紧螺母螺纹连接；双耳接头以其杆部穿过安装法兰和立板上通孔后通过锁紧螺母锁紧，主轴置于所述辅助支撑上。

7.如权利要求3所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述作动筒安装座包括一对端板和连接于两端板之间的若干筋板；端板为矩型板，其中心设有通孔，通孔外设有连接法兰；作动筒安装座底部设有支撑座，作动筒安装座设置于主梁的端部外。

8.如权利要求7所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述主加载接头包括加载液压缸、双耳接头和测力传感器；双耳接头的头部两耳板之间设有用于安装试件夹具的主轴，杆部末端与测力传感器连接，测力传感器的另一端与加载液压缸的活塞杆相连，加载液压缸的缸体端部与所述连接法兰相连，下设支撑座。

9.如权利要求8所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述主加载接头下两所述主轨之间设有随动小车；随动小车包括底盘和一对调心机构，底盘上设辅助支撑、下设滚轮，调心机构包支撑滚轮、轮座和丝杆，丝杆两端的螺纹旋向相反，一端外设手轮，一对轮座通过螺母座安装于丝杆两端，支撑滚轮安装于轮座内；一对调心机构并列布置于底盘上。

10.如权利要求5或9所述的大型壁板单向拉伸加载装置，其特征在于：所述辅助支撑包括支撑杆、支撑板和弹性万向球，支撑板为折弯板，其中部为平板段、两端为对称设置的折弯段，支撑板以其平板段固接于支撑杆顶部，弹性万向球均布于支撑板上。

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