[發(fā)明專利]一種模擬與振動方向垂直的動態(tài)力加載機構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410195763.6
• 申請日: 2014-05-09
• 公開（公告）號: CN103994867A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉瓊;惠記莊;張濤;曹蕾蕾;楊延璞;陳疆
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M9/00;G01M10/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實驗模擬的機構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬與振動方向垂直的動態(tài)力加載機構(gòu)。

背景技術(shù)

水下、水中或空中航行體在運動過程中會承受航行時的空氣阻力或者水阻力，為了模擬在真實使用環(huán)境中航行體運動部件所受的阻力，在進行產(chǎn)品設(shè)計及性能評定時，需要執(zhí)行在振動時的動態(tài)外力加載過程的模擬實驗。

對于模擬在真實使用環(huán)境中被測件所受的阻力，通常采用在海洋工程水池和航空風洞中進行，然而這種實驗水池和風洞極少，且實驗和檢測費用較為昂貴，這對于許多零件成本是難以承受的。另一種模擬方式，通常采用在被測件振動時，在其表面加載力或力矩的方法，然而由于震動狀態(tài)的可變性，加載垂直于振動方向的動態(tài)力卻是難以實現(xiàn)的，因此，目前常采用驗證性實驗或?qū)Ρ刃詫嶒瀬磉M行估計，這就不便于在探索性研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種價格低、可靠性高的模擬與振動方向垂直的動態(tài)力加載機構(gòu)，以觀察被測件的抗擊能力和強度，得到相應的理論數(shù)據(jù)，對實際運動中的臨界危險情況可提前預判。

為達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

包括振動臺、實驗夾具、力加載機構(gòu)以及支撐基座；

實驗夾具安裝于振動臺上，支撐基座設(shè)置于振動臺一側(cè)，力加載機構(gòu)通過前支撐體和后支撐體安裝于支撐基座上，且與實驗夾具上的被測件相配合；

力加載機構(gòu)包括水平安裝于后支撐體的上且用于將周向轉(zhuǎn)動力矩轉(zhuǎn)化為軸向力矩的彈簧緩沖單元以及安裝于前支撐體上的螺紋加載單元，彈簧緩沖單元與螺紋加載單元相連接，彈簧緩沖單元上套設(shè)有用于轉(zhuǎn)動的齒輪單元，齒輪單元與轉(zhuǎn)動裝置相連接，螺紋加載單元穿過前支撐體安裝有推力單元。

所述彈簧緩沖單元包括彈簧底盤、底座、彈簧、壓桿、止推軸承、轉(zhuǎn)動體以及蓋環(huán)；彈簧安裝于底座內(nèi)，壓桿的一端安裝于彈簧的頂端，壓桿的另一端放置有止推軸承；轉(zhuǎn)動體為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的一端開設(shè)有圓柱體凹槽，圓柱體凹槽的底面中心內(nèi)開設(shè)有止推軸承孔，止推軸承安裝于止推軸承孔內(nèi)，轉(zhuǎn)動體與底座連接，底座固定于彈簧底盤上，彈簧底盤安裝在后支撐體上。

所述轉(zhuǎn)動體通過蓋環(huán)與底座連接。

所述底座通過沉頭螺釘安裝在彈簧底盤上。

所述螺紋加載單元包括方圓主推桿、測力計、測力計端蓋、導軌底座以及法蘭型直線軸承；方圓主推桿的一端為圓柱體結(jié)構(gòu)，方圓主推桿的另一端為長方體結(jié)構(gòu)，其中，圓柱體結(jié)構(gòu)上設(shè)置有用于與彈簧緩沖單元連接的外螺紋，測力計通過螺釘安裝在導軌底座上，測力計端蓋為圓柱體結(jié)構(gòu)，圓柱體結(jié)構(gòu)的底面上開有方孔，方孔與方圓主推桿的長方體一端配合使用；測力計端蓋穿過方圓主推桿和測力計后安裝于導軌底座上，法蘭型直線軸承安裝在前固定支撐體上。

所述推力單元包括直線導軌、滑塊、U形中間支架以及K形推力支架；直線導軌固定安裝于導軌底座上，滑塊安裝于直線導軌上，U形支架安裝于滑塊上，K形推力支架安裝于U形支架上。

所述齒輪單元包括齒輪、定位環(huán)；轉(zhuǎn)動體一端外圓柱面加工成臺階軸面，軸面上開有用于安裝齒輪的平鍵，用于對齒輪的固定的定位環(huán)通過螺紋連接安裝在轉(zhuǎn)動體上。

所述振動臺包括振動臺底座，振動臺底座上設(shè)置有振動臺體，振動臺體上安裝有振動面，振動面能夠豎直方向上下振動，振動面的上表面設(shè)置有若干呈多圈同心圓周排列且用于安裝固定實驗夾具的螺紋孔。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的友誼效果為：

(1)可擴展性。本發(fā)明提供了一種模擬與振動方向垂直的動態(tài)力加載機構(gòu)，通過水平設(shè)置的加載機構(gòu)，應用于振動臺實驗中，可對被測件進行與振動方向垂直的力加載，到達了很好的模擬的效果好，本發(fā)明能夠模擬在任意給定外部載荷作用下，以不同頻率、不同振幅做運動的被測件的不同受力狀態(tài)，能較好的還原其真實的情況，所得到的理論數(shù)據(jù)，對實際運動中的臨界危險情況可提前預判。

(2)成本低。本裝置在造價上遠遠低于傳統(tǒng)運動模擬系統(tǒng)(如工程水池、風洞)，實驗的運行成本與之相比也比較低。

(3)柔性壓緊，逐漸加載/卸載，壓緊力可調(diào)。本發(fā)明采用手動和電動兩種方式來驅(qū)動推力單元壓緊被測試件，壓緊力可以通過彈簧和螺紋精確調(diào)節(jié)控制。

(4)通用性強。若拆下后固定支撐，本發(fā)明還可連接氣缸或液壓缸，采用氣動和液壓來驅(qū)動推力單元壓緊被測件。

(5)靈活性好。本發(fā)明體型小，易于拆裝、便于根據(jù)不同研究需要靈活改裝。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明各功能單元分布示意圖；