一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置的制作方法

1.本技术属于结构性能试验技术领域，特别涉及一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置。


背景技术：

2.航空航天机载设备或者结构，在服役过程中可能面临较高加速度的环境，如飞机在机动动作时，或者火箭发射过程中，其内部设备或者结构通常承受较高的加速度。为了考核航空航天机载设备在高加速度下的强度性能，通常要进行甩出试验。甩出试验需要采用一种旋转试验装置来实施(图1所示)，试验时将所考核的装置固定在甩出试验装置的加载力臂的一端。然后根据所考核设备的重量和其力臂的长短，在甩出加载力臂的另外一端安装配重块，保证甩出试验时的平衡。正式试验时，开动电机，电机旋转带动甩出加载力臂的旋转，甩出加载力臂高速旋转时会产生甩出加速度，为了达到所需要的加速度，试验前需要根据所需要的加速度来计算电机的转速。通过调节电机的转速来调节加速度的大小。甩出试验通常需要进行x、y和z三个方向的加速度，以考核设备不同方向的抗加速度性能。
3.当前的试验装置存在以下缺点：
4.(1)每次甩出试验通常需要进行3个自由度的甩出试验，一个自由度试验完成后，必须将考核设备松开，然后重新固定。因此每次甩出试验安装非常麻烦，需要多次拆卸。
5.(2)由于设备形状多向，且一般均不为流线型，导致试验过程中的甩出设备高速旋转时的风阻非常大，限制了设备能力的发挥，由于速度越快，风阻越大，加之电机功率的限制，通常难以达到很高的加速度。因此对于一些所考核的加速度很高的情况，这种试验装置通常难以满足试验要求。
6.(3)为了保证甩出设备的平稳高速运转，必须设备配重块，但这种配重块需要每次根据设备的重量和力臂的长短进行选择。因此需要配备事先加工合适的配制块，提高了试验成本，并影响试验效率。
7.因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。


技术实现要素：

8.本技术的目的是提供了一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，以解决现有技术存在的至少一个问题。
9.本技术的技术方案是：
10.一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，包括：
11.加载力臂，所述加载力臂上安装有电机；
12.流线型试样安装箱，所述流线型试样安装箱固定安装在所述加载力臂的一端，所述流线型试样安装箱内部安装有万向安装夹具，所述万向安装夹具上安装有待考核设备；
13.流线型液体平衡箱，所述流线型液体平衡箱固定安装在所述加载力臂的另一端，所述流线型液体平衡箱内部填充有配重液体。
14.在本技术的至少一个实施例中，所述流线型试样安装箱包括第一箱体以及安装在所述第一箱体上的第一口盖，所述第一箱体与所述加载力臂连接。
15.在本技术的至少一个实施例中，所述万向安装夹具包括万向接头，所述万向接头上安装有第一连接件、第二连接件以及锁止把手，所述第一连接件与所述第一箱体固定连接，所述第二连接件上安装有试样固定板，所述待考核设备固定安装在所述试样固定板上。
16.在本技术的至少一个实施例中，所述流线型液体平衡箱包括第二箱体以及安装在所述第二箱体上的第二口盖，所述第二箱体与所述加载力臂连接。
17.在本技术的至少一个实施例中，所述第二箱体与所述第一箱体的外形以及尺寸相同。
18.在本技术的至少一个实施例中，所述配重液体填充在所述第二箱体内部，所述配重液体的表面设置有防晃板，所述防晃板通过高度调节杆与所述第二箱体连接；
19.所述防晃板与所述第二箱体之间安装有液体加注及自平衡通道，所述液体加注及自平衡通道的端部与所述第二口盖位置对应。
20.在本技术的至少一个实施例中，所述第二箱体上开设有用于所述配重液体排出的排液口。
21.发明至少存在以下有益技术效果：
22.本技术的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，能够大幅度降低甩出试验时的风阻，从而可以达到更高的加速度；采用液体配重，而非金属块配重，降低成本以及试验周期，且液体能达到自平衡的效果，平衡效果精准；采用万向安装夹具实现待考核设备的安装，可以实现自由度的任意调节，且方便快捷，不同自由度进行试验时不再需要拆卸。
附图说明
23.图1是现有技术中的旋转试验装置示意图；
24.图2是本技术一个实施方式的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置主视图；
25.图3是本技术一个实施方式的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置俯视图；
26.图4是本技术一个实施方式的流线型试样安装箱内部结构示意图；
27.图5是本技术一个实施方式的流线型液体平衡箱内部结构示意图。
28.其中：
29.1-加载力臂；2-电机；3-流线型试样安装箱；31-第一箱体；32-第一口盖；33-万向接头；34-第一连接件；35-第二连接件；36-锁止把手；37-试样固定板；4-流线型液体平衡箱；41-第二箱体；42-第二口盖；43-防晃板；44-高度调节杆；45-液体加注及自平衡通道；46-排液口；5-待考核设备；6-配重液体。
具体实施方式
30.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例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。所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，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例，都属于本技术保护的范围。下面结合附图对本技术的实施例进行详细说明。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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技术保护范围的限制。
32.下面结合附图2至图5对本技术做进一步详细说明。
33.本技术提供了一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，包括：加载力臂1、电机2、流线型试样安装箱3以及流线型液体平衡箱4。
34.具体的，如图2-3所示，加载力臂1上安装有电机2；流线型试样安装箱3固定安装在加载力臂1的一端，流线型试样安装箱3内部安装有万向安装夹具，通过万向安装夹具实现待考核设备5的固定安装；流线型液体平衡箱4固定安装在加载力臂1的另一端，流线型液体平衡箱4内部填充有配重液体6。
35.在本技术的优选实施方案中，如图4所示，流线型试样安装箱3用于安装待考核设备5，流线型试样安装箱3包括第一箱体31以及安装在第一箱体31上的第一口盖32，第一箱体31外侧与加载力臂1固定连接。第一口盖32可以打开和关闭，在试验时第一口盖32处于关闭状态。待考核设备5通过万向安装夹具安装在第一箱体31的内部。本实施例中，万向安装夹具包括万向接头33，万向接头33上安装有第一连接件34、第二连接件35以及锁止把手36，第一连接件34与第一箱体31固定连接，第二连接件35上安装有试样固定板37，待考核设备5通过螺栓固定安装在试样固定板37上。万向接头33能够调整试样固定板37的方位，位置调整后通过锁止把手36将万向接头33锁定。当需要进行不同自由度的甩出试验时，只需要将流线型试样安装箱3的第一口盖32打开，在其内部通过万向安装夹具将待考核设备5固定安装，调整好待考核设备5方向后，进行锁定即可，方便快捷，且解决了传统试验设备只能进行x、y和z三个方向测试的局限。
36.在本技术的优选实施方案中，如图5所示，流线型液体平衡箱4包括第二箱体41以及安装在第二箱体41上的第二口盖42，第二箱体41外侧与加载力臂1连接。第二口盖42可以打开和关闭，第二口盖42是液体加注通道口盖，在液体加注时和甩出试验调试时处于打开状态，当甩出试验调试完成、多余液体已经流出的情况下将第二口盖42关闭。
37.有利的是，本实施例中，第二箱体41与第一箱体31的外形以及尺寸相同，以保证试验过程中甩出加载力臂1两端风阻的相等。
38.本实施例中，配重液体6填充在第二箱体41内部，配重液体6的表面设置有防晃板43，防晃板43通过高度调节杆44与第二箱体41连接；防晃板43与第二箱体41之间安装有液体加注及自平衡通道45，液体加注及自平衡通道45的端部与第二口盖42位置对应。配重液体6用于甩出试验时的平衡配重，由于采用液体配重而非配重块配重，使得不再需要每次试验时加工不同的配重块，从而降低试验成本。液体配重6的最大好处是质量可以任意可调，液体的另外一个好处是可以实现自平衡，甩出试验设备旋转时，如果配重的液体质量不合适，在甩出力作用下，多余的液体会沿着所预留的液体加注及自平衡通道45流出，直至达到平衡状态。液体加注及自平衡通道45有两个用途，一是加注配重液体6，二是如果加注的液
体质量不合适，当进行甩出试验调试时，多余液体会沿着该通道流出以实现自平衡。防晃板43用于压在液体表面上，防止高速甩出试验时液体的晃动，其高度可以随着液体高低通过高度调节杆44进行调节。第二箱体41上开设有用于试验结束后液体排出的排液口46。
39.可以理解的是，本实施例中，防晃板43的边缘采用软质橡胶，在一定范围内可以伸缩以适应不同的液面高度。由于橡胶的伸缩量有限，防晃板43适应的范围是有限的，因此，使用时需要备有多个规格的防晃板43，当一个规格的防晃板43的调节范围不能满足要求的时候，换另外一个合适的规格。
40.本技术的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，能够解决现有的甩出装置的每个自由度试验完成后需要重新安装、试验过程中风阻大和每次需要单独加工专用配重块的三个问题。为了克服风阻大的问题，本技术中将待考核设备和配重结构安装在具有流线型的安装箱中，改变目前直接将待考核设备和配重块暴露在外部的方式，通过专门设计的低风阻流线型安装箱来克服高速甩出试验过程中待考核设备与配重块的高风阻问题。为了解决每个自由度试验完成后均需要重新安装才能进行另外一个自由度试验的问题，本技术通过在流线型安装箱中布置万向安装夹具的方式予以解决，每次试验后当需要变换自由度时，只要打开流线型安箱，调整待考核设备的方位，然后锁死万向安装夹具即可。为了解决针对不同的待考核设备必须设计加工相应的配重块的问题，本技术采用了外形与流线型安装箱完全相同，内部填充液体的流线型液体平衡箱予以解决，采用配重液体而非金属块，用于甩出试验设备试验时的平衡配重，使得不再需要每次试验时加工不同的配重块，从而降低试验成本，液体配重的质量可以任意可调，并且可以实现自平衡，甩出试验设备旋转时，如果配重的液体质量不合适，在甩出力作用下，多余的液体会沿着所预留的管道流出，直至达到平衡状态。
41.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，包括：加载力臂(1)，所述加载力臂(1)上安装有电机(2)；流线型试样安装箱(3)，所述流线型试样安装箱(3)固定安装在所述加载力臂(1)的一端，所述流线型试样安装箱(3)内部安装有万向安装夹具，所述万向安装夹具上安装有待考核设备(5)；流线型液体平衡箱(4)，所述流线型液体平衡箱(4)固定安装在所述加载力臂(1)的另一端，所述流线型液体平衡箱(4)内部填充有配重液体(6)。2.根据权利要求1所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述流线型试样安装箱(3)包括第一箱体(31)以及安装在所述第一箱体(31)上的第一口盖(32)，所述第一箱体(31)与所述加载力臂(1)连接。3.根据权利要求2所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述万向安装夹具包括万向接头(33)，所述万向接头(33)上安装有第一连接件(34)、第二连接件(35)以及锁止把手(36)，所述第一连接件(34)与所述第一箱体(31)固定连接，所述第二连接件(35)上安装有试样固定板(37)，所述待考核设备(5)固定安装在所述试样固定板(37)上。4.根据权利要求3所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述流线型液体平衡箱(4)包括第二箱体(41)以及安装在所述第二箱体(41)上的第二口盖(42)，所述第二箱体(41)与所述加载力臂(1)连接。5.根据权利要求4所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述第二箱体(41)与所述第一箱体(31)的外形以及尺寸相同。6.根据权利要求5所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述配重液体(6)填充在所述第二箱体(41)内部，所述配重液体(6)的表面设置有防晃板(43)，所述防晃板(43)通过高度调节杆(44)与所述第二箱体(41)连接；所述防晃板(43)与所述第二箱体(41)之间安装有液体加注及自平衡通道(45)，所述液体加注及自平衡通道(45)的端部与所述第二口盖(42)位置对应。7.根据权利要求6所述的多自由度自平衡低风阻甩出试验装置，其特征在于，所述第二箱体(41)上开设有用于所述配重液体(6)排出的排液口(46)。

技术总结
本申请属于结构性能试验技术领域，特别涉及一种多自由度自平衡低风阻甩出试验装置。包括：加载力臂，流线型试样安装箱，流线型液体平衡箱。加载力臂上安装有电机；流线型试样安装箱固定安装在加载力臂的一端，流线型试样安装箱内部安装有万向安装夹具，万向安装夹具上安装有待考核设备；流线型液体平衡箱固定安装在加载力臂的另一端，流线型液体平衡箱内部填充有配重液体。本申请能够大幅度降低甩出试验时的风阻，从而可以达到更高的加速度；采用液体配重，降低成本以及试验周期，达到自平衡的效果；采用万向安装夹具实现待考核设备的安装，可以实现自由度的任意调节，且方便快捷，不同自由度进行试验时不再需要拆卸。自由度进行试验时不再需要拆卸。自由度进行试验时不再需要拆卸。


技术研发人员：董永阁 吴敬涛
受保护的技术使用者：中国飞机强度研究所
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/6/28