CN219142182U - 一种点接触载荷加载装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种点接触载荷加载装置，用于风洞试验，包括框架、连杆、载荷托盘、载荷块，框架和载荷托盘通过连杆可拆卸连接，框架内设置点接触加载工装元件，将所述载荷块可选择地设于载荷托盘上，以调整所述点接触载荷加载装置的载荷重量，将点接触加载工装元件放置于被测件表面实现点加载测量，本加载装置可以快速对风洞天平、支杆和模型组成的试验装置进行单矢量集中力加载，校核风洞天平是否正常。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种点接触载荷加载装置，属于高速风洞试验技术领域。
背景技术
在航空航天飞行器空气动力性能研究中，风洞试验是最主要的研究方法之一。通常人们采用风洞试验对飞行器飞行性能进行评估确认，然而风洞模型试验是一种在风洞中采用真实飞行器缩比模型并测量作用在模型上气动力的复杂过程。
风洞试验一般只采用天平进行测力试验。风洞实验时，应变天平承受作用在模型上的空气动力载荷产生变形，粘贴在天平元件表面应变计同时发生变形，其电阻值变化由测量电路转换成电压增量，该电压增量值与应变天平所承受的气动力载荷值成正比。通过事先由天平校准确定的各分量天平输出量与所测分量之间的关系(天平校准公式)，得到所测的气动力和力矩分量。
随着设计部门对高超声速风洞试验质量控制更加为严格，要求风洞试验尽量减小无效试验次数，同时高速风洞试验费用较为昂贵，为了提高经济效应，要求每次试验数据是有效可用的。尽管在每次试验准备之前，已经对天平进行详细检查，但是在模型装配、采集线路连接过程中仍然会出现各种各样的问题，为了排除潜在问题，模型装在风洞试验段攻角机构上，有必要对天平进行校核，确保此时天平状态是正常的，但是受到条件限制，风洞试验段通常是没有办法对天平进行六分量的校核的。另外高超声速试验面临天平温度效应、高温气流串入到模型内腔吹到天平影响试验结果等一些技术难点，试验过程中有时出现数据不正常情况，在进行问题的排查中，首先就是要对天平进行静态校核，看天平是否出现故障。在通常操作过程中，需要将模型从攻角机构上拆下，分拆模型，然后将天平从支杆上卸下来，到天平静校架上进行校准，时间周期一般需要一天，影响整个风洞试验进度，同时也严重影响风洞经济效应。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术的不足，提供一种点接触载荷加载装置，能在风洞试验准备过程中或者风洞试验数据不正常情况下，可以快速地对风洞天平、支杆和模型组成的试验装置进行单矢量载荷加载，校核风洞天平是否正常，突破了在风洞试验段内无法进行不同大小单矢量集中力加载的问题。
本实用新型的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
一种点接触载荷加载装置，包括框架、连杆、载荷托盘、载荷块；框架和载荷托盘通过连杆可拆卸连接，框架内设置点接触加载工装元件，将所述载荷块可选择地设于载荷托盘上，以调整所述点接触载荷加载装置的载荷重量，将点接触加载工装元件放置于被测件表面实现点加载测量。
在上述点接触载荷加载装置中，所述点接触加载工装元件的一端与框架螺纹连接，一端为锥形顶尖。
在上述点接触载荷加载装置中，所述点接触加载工装元件锥形顶尖部的顶部为针尖结构。
在上述点接触载荷加载装置中，所述点接触加载工装元件锥形顶尖沿轴线纵截面的角度范围为30～60°。
在上述点接触载荷加载装置中，所述框架为矩形中空结构，在框架的上边框设置有第一螺纹孔，在框架的下边框设置有第二螺纹孔，两个螺纹孔中心线的连线与框架中心线重合。
在上述点接触载荷加载装置中，所述点接触加载工装元件的外螺纹部从框架内侧插入到所述第一螺纹孔固定。
在上述点接触载荷加载装置中，所述载荷托盘为轴对称结构，上表面为平板，上表面的中心设置螺纹孔。
在上述点接触载荷加载装置中，所述连杆为两端设有外螺纹，一端从框架外部插入到第二螺纹孔中可拆卸连接，另一端插入到载荷托盘中心螺纹孔中可拆卸连接。
在上述点接触载荷加载装置中，所述框架左右侧边宽度不超过3.5mm，上下侧边宽度不超过6mm，框架前后的厚度不超过12mm。
在上述点接触载荷加载装置中，所述连杆最大外径不大于10mm。
在上述点接触载荷加载装置中，所述载荷托盘最大外径不大于80mm，厚度不超过5mm。
本实用新型与现有技术的有益效果在于：
(1)本实用新型的点接触载荷加载装置可以快速对风洞天平、支杆和模型组成的试验装置进行单矢量集中力加载，无需分拆天平、支杆和模型的情况下也可校核风洞天平是否正常。
(2)本实用新型的连接结构简单，各部分使用螺栓连接，安装方便、易于拆卸和更换，可提升风洞试验的效率。
(3)本实用新型的针尖结构设计可以在无需增加其他装置情况实现对光滑模型表面的加载。
附图说明
图1为本实用新型点接触载荷加载装置示意图；
图2为本实用新型点接触加载工装元件尺寸图；
图3本实用新型框架结构尺寸图；
图4本实用新型连杆结构尺寸图；
图5本实用新型载荷托盘结构尺寸图；
图6本实用新型点接触载荷加载装置使用示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型一种点接触载荷加载装置示意图，由图可知一种点接触载荷加载装置，包括框架2、连杆3、载荷托盘4、载荷块5；框架2和载荷托盘4通过连杆3可拆卸连接，框架2内设置点接触加载工装元件1，将所述载荷块5可选择地设于载荷托盘4上，以调整所述点接触载荷加载装置的载荷重量，将点接触加载工装元件1放置于被测件表面实现点加载测量。
如图2所示为本实用新型点接触加载工装元件尺寸图，由图可知，点接触加载工装元件1的下部设有外螺纹与框架连接，一端为锥形顶尖，锥形顶尖的沿针尖的轴线纵截面半顶角角度范围为30～60°，优选60°，点接触加载工装元件为金属材料制成，金属材料硬度不小于140HRC。
如图3为本实用新型框架结构尺寸图，由图可知框架2为矩形中空结构，在框架2的上边框设置有第一螺纹孔，在框架2的下边框设置有第二螺纹孔，两个螺纹孔中心线的连线与框架中心线重合，框架2左右侧边宽度不超过3.5mm，优选3mm，上下侧边宽度不超过6mm，优选6mm，框架前后的厚度不超过12mm，优选10mm，框架外形长度和宽度尺寸优选100mm×150mm，框架的厚度优选为10mm，点接触加载工装元件1的外螺纹部从框架2内侧插入到第一螺纹孔拧紧固定。
如图4所示为本实用新型连杆结构尺寸图，连杆3为两端设有M6外螺纹，一端从框架2外部插入到第二螺纹孔中固定，另一端插入到载荷托盘4中心螺纹孔中拧紧固定，连杆3最大外径不大于10mm，优选10mm。
如图5所示为本实用新型载荷托盘结构尺寸图，载荷托盘4为轴对称结构，上表面为平板，上表面的中心设置M6螺纹孔。载荷托盘4最大外径不大于80mm，优选70mm，厚度不超过5mm，优选4mm。
框架2、连杆3和载荷托盘4均为金属材料制成，金属材料的密度不大于2.9g/cm3，优选2.9g/cm3。
如图6所示为本实用新型点接触载荷加载装置使用示意图，为点接触载荷加载装置实现单矢量集中力加载的示意图，包括天平6、舵7、点接触载荷加载装置8。为了方便示意说明，图6没有画出模型，只给出模型的舵面。按照天平坐标系定义，在校核铰链力矩、弯矩、法向力前，必须将舵面水平放置。如果直接将点接触加载工装的锥形顶尖部直接放置在舵面上，由于舵面比较光滑，在舵面表面贴上一层透明胶带，然后将点接触加载工装的锥形顶尖部，直接放置在透明胶带上，锥形顶尖部会刺穿胶带，不再滑动，此时点接触加载工装与舵面近似可以认为是点接触。然后根据天平铰链力矩、弯矩、法向力等量程，选择N千克的载荷进行加载。所加的载荷都集中作用在与顶尖接触的舵面这一位置点上，且方向是竖直向下。加载点的位置与天平校心的距离L1和L2采用直尺测量，根据加载载荷乘距离计算出加载的核铰链力矩、弯矩。将加载的铰链力矩、弯矩和力与天平感受到载荷结果进行对比，可以判断天平测量是否有故障。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (11)
1.一种点接触载荷加载装置，其特征在于，包括框架(2)、连杆(3)、载荷托盘(4)、载荷块(5)；框架(2)和载荷托盘(4)通过连杆(3)可拆卸连接，框架(2)内设置点接触加载工装元件(1)，将所述载荷块(5)可选择地设于载荷托盘(4)上，以调整所述点接触载荷加载装置的载荷重量，将点接触加载工装元件(1)放置于被测件表面实现点加载测量。
2.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述点接触加载工装元件(1)的一端与框架螺纹连接，一端为锥形顶尖。
3.根据权利要求2所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述点接触加载工装元件(1)锥形顶尖部的顶部为针尖结构。
4.根据权利要求2所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述点接触加载工装元件(1)锥形顶尖沿轴线纵截面的角度范围为30～60°。
5.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述框架(2)为矩形中空结构，在框架(2)的上边框设置有第一螺纹孔，在框架(2)的下边框设置有第二螺纹孔，两个螺纹孔中心线的连线与框架中心线重合。
6.根据权利要求5所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述点接触加载工装元件的外螺纹部从框架(2)内侧插入到所述第一螺纹孔固定。
7.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述载荷托盘(4)为轴对称结构，上表面为平板，上表面的中心设置螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述连杆(3)为两端设有外螺纹，一端从框架(2)外部插入到第二螺纹孔中可拆卸连接，另一端插入到载荷托盘(4)中心螺纹孔中可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述框架(2)左右侧边宽度不超过3.5mm，上下侧边宽度不超过6mm，框架前后的厚度不超过12mm。
10.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述连杆(3)最大外径不大于10mm。
11.根据权利要求1所述的一种点接触载荷加载装置，其特征在于：所述载荷托盘(4)最大外径不大于80mm，厚度不超过5mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221285231.8U CN219142182U (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种点接触载荷加载装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202221285231.8U CN219142182U (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种点接触载荷加载装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN219142182U true CN219142182U (zh) | 2023-06-06 |
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ID=86593662
Family Applications (1)
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| CN202221285231.8U Active CN219142182U (zh) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | 一种点接触载荷加载装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN219142182U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116608989A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-08-18 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种三分量铰链力矩天平校准装置及方法 |
| CN117073970A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-17 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 用于大质量加载头的载荷保持、振动抑制与快速稳定方法 |
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2022
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN116608989A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-08-18 | 中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所 | 一种三分量铰链力矩天平校准装置及方法 |
| CN117073970A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-17 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 用于大质量加载头的载荷保持、振动抑制与快速稳定方法 |
| CN117073970B (zh) * | 2023-10-16 | 2024-01-23 | 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 | 用于大质量加载头的载荷保持、振动抑制与快速稳定方法 |
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