[發(fā)明專利]一種用于液氫導管位移加載振動的彈簧平衡系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104677579B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發(fā)明（設計）人: 梁懷喜;韓戰(zhàn)秀;黃必堯;瞿騫
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種用于液氫導管位移加載振動的彈簧平衡系統(tǒng)。所述的彈簧平衡系統(tǒng)由激振端對接法蘭組件（1）、固定端（3）、地面固定底座（4）、螺桿連接組件(5)、壓縮彈簧(6)、拉伸彈簧(7)、承力連接組件(8)、軸向加載組件(10)、徑向加載組件(11)、活動壓板(12)與試驗件（2）、振動臺水平滑臺（9）組成。通過軸向加載組件和徑向加載組件的螺桿完成軸向、徑向、角度位移的加載，并通過拉伸彈簧和壓縮彈簧的組合作用消除振動臺水平滑臺軸向外載荷。本發(fā)明結構巧妙，并在液氫導管低頻、高頻、正弦、隨機、定頻、低載荷、高載荷、小振幅、大振幅等各種低溫振動中得到了成功應用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種彈簧平衡系統(tǒng)，用于氫氧運載火箭液氫導管振動試驗，屬于機械振動試驗應用領域。

背景技術

氫氧運載火箭液氫導管一般是帶波紋管補償器的真空多層絕熱管結構，主要用在氫氧火箭上液氫貯箱與氫氧發(fā)動機之間的液氫輸送使用。液氫導管在火箭飛行過程中需要承受發(fā)動機點火工作過程中的脈沖振動，因此在火箭動力試車和正式上天飛行之前需要進行全面的振動考核試驗。振動過程中需要一端與地面固定、一端與激振源連接，并且考慮到液氫導管中裝配等誤差，要求激振端加載軸向、徑向位移以及端面的角度位移。目前振動考核都是利用振動臺的垂直臺面或者水平臺面進行激振的。因為振動過程中初始狀態(tài)需要施加載荷，而振動臺在起始振動階段需要盡量避免外力的作用，確保振動的順利起振，為了解決這一矛盾，需要設計載荷平衡系統(tǒng)，確保載荷的施加和振動臺外載荷的消除。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種可以用于液氫導管位移加載并且實現振動臺外載荷消除的彈簧平衡系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實現的：彈簧平衡系統(tǒng)由激振端對接法蘭組件、固定端、地面固定底座、螺桿連接組件、壓縮彈簧、拉伸彈簧、承力連接組件、軸向加載組件、徑向加載組件、活動壓板組成。試驗件通過固定端和地面固定底座實現試驗件的一端固支，試驗件的激振端通過激振端對接法蘭組件、活動壓板與振動臺水平滑臺連接并實現激振力的傳遞，軸向位移的加載通過軸向位移組件的螺桿進退實現壓縮與拉伸，徑向位移的加載通過徑向位移組件的螺桿的進退實現擠壓和拉拽，通過軸向加載2根螺桿和徑向加載2根螺桿的比例加載實現角度位移的加載，拉伸彈簧和壓縮彈簧的組合作用抵消振動臺水平滑臺初始軸向外載荷。螺桿連接組件主要實現拉伸彈簧和壓縮彈簧固定以及彈簧的拉伸和壓縮長度的調節(jié)實現彈簧力的加載。承力組件主要實現彈簧力的傳遞。彈簧平衡系統(tǒng)與試驗件、水平滑臺構成了一個內力系統(tǒng)，減少了對地面的載荷要求。另外，與水平滑臺連接的位移加載組件、承力組件、激振端對接法蘭組件和活動壓板均采用高比剛度的鋁鎂合金5083-H321能減輕振動的負載的同時滿足液氫20K的低溫試驗要求，彈簧材料采用60Si2MnA能滿足高頻長時間的振動要求。

本發(fā)明的突出優(yōu)點：巧妙的位移加載裝置實現了軸向、徑向、角度的加載，彈簧系統(tǒng)有效地消除了振動臺的外載荷，材料的運用確保了低溫振動下系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的效果：在液氫導管低頻、高頻、正弦、隨機、定頻、低載荷、高載荷、小振幅、大振幅等各種振動中，該系統(tǒng)很好的滿足了試驗要求，并且將在后續(xù)試驗中繼續(xù)發(fā)揮作用。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的側視圖。1為激振端對接法蘭組件，2為試驗件，3為固定端，4為地面固定端，5為螺桿連接組件，6為壓縮彈簧，7為拉伸彈簧，8為承力連接組件，9為振動臺水平滑臺，10為軸向加載組件。

附圖2為本發(fā)明的俯視圖。9為振動臺水平滑臺，11為徑向加載組件，12為活動地板，13為1#徑向加載螺桿，14為2#徑向加載螺桿，15為1#軸向加載螺桿，16為2#軸向加載螺桿。

具體實施方式

下面結合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作詳細說明。

由附圖所示，本發(fā)明由激振端對接法蘭組件1、固定端3、地面固定底座4、螺桿連接組件5、壓縮彈簧6、拉伸彈簧7、承力連接組件8、軸向加載組件10、徑向加載組件11、活動壓板12等幾部分組成。首先安裝地面固定底座4、螺桿連接件5、壓縮彈簧6、拉伸彈簧7、承力連接組件8，使彈簧系統(tǒng)處于自由狀態(tài)；安裝固定端3和激振端對接法蘭組件1，后者與振動臺水平滑臺9處于無連接狀態(tài)，安裝試驗件2；在水平滑臺上安裝軸向加載組件10和徑向加載位移組件11。把水平滑臺9固定不動，通過軸向位移加載螺桿15、16加載軸向位移，通過徑向位移加載螺桿13、14加載徑向位移，再通過這4根螺桿施加比例的擰進或后退位移完成要求角度的加載；位移加載完畢后，把活動壓板12壓緊激振端對接法蘭組件1，并通過螺栓把活動底板12與水平滑臺9固定；松開水平滑臺9的固定裝置，這樣水平滑臺將受到位移施加的載荷偏離原始位置，通過彈簧平衡系統(tǒng)把水平滑臺拉/推回到原始位置保證位移的加載和消除外載荷對振動臺的軸向作用：如果要求液氫導管終態(tài)是壓縮的，這時通過使拉伸彈簧7的拉伸把水平滑臺9拉到原始位置后，把遠離水平滑臺9的拉伸彈簧7端的螺母鎖死，靠近水平滑臺9的另一端處于自由狀態(tài)即可；如果要求液氫導管終態(tài)是伸長的，這時把拉伸彈簧7兩端鎖死，通過使壓縮彈簧6的壓縮把水平滑臺9推回原始位置后，把遠離水平滑臺9的壓縮彈簧6端通過螺母鎖死，靠近水平滑臺9的另一端處于自由狀態(tài)即可。系統(tǒng)加載平衡后即可以進行后續(xù)的振動試驗。