[发明专利]一种负阶跃力试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种负阶跃力试验系统。 

背景技术

卫星的发射及空间方位的变换是依靠控制发动机的点火时间和方向来控制的。在应用一台发动机之前需要利用传感测试系统进行大量的检测试验以准确测定发动机的推力情况，检验发动机的性能。在传感测试系统的研制过程中需要对其进行技术检定，同时在使用中或存储后也要进行性能复测，称为标定或校准。标定和校准的实质都是在明确传感器输出与输入关系的前提下，利用标准器具对传感器进行标度。传感测试系统标定可分为静态标定和动态标定。动态标定主要是研究传感器的动态响应以及与动态响应有关的参数。传感器的动态标定系统一般由标准力源、标准传感器、信号调节器以及采集系统组成。根据标准动态力发生装置输出力信号的形式可以分为稳态正弦激振力源，脉冲式力源和阶跃式力源。由于阶跃信号具有相当宽的有效频带，因此可以对高频响的传感器进行试验，并在试验中激发传感器的固有振动。更重要的是，阶跃式力源容易实现，尤其是负阶跃力，从而使负阶跃力源在传感器的动态标定中得到广泛的应用。 

浙江大学研制的“1200KN标准负阶跃力源系统”，采用的是落锤冲击卸荷的方法来产生负阶跃力。具体的结构如图3所示：负阶跃力源系统，包括支座3’，支座3’下方放置待测力传感器4’，待测力传感器4’下方依次设置垫块5’，卸荷部件6’和施力部件7’，垫块5’和支座3’之间设有冲杆2’，落锤1’对准冲杆2’做自由落体运动；施力部件7’将卸荷部件6’、垫块5’和待测力传感器4’向支座3’压紧。施力部件产生的压紧力F₀通过卸荷部件和垫块施加在待测力传感器上，使待测力传感器承受所需的静荷载。当落锤1’落下与冲杆2’发生碰撞，撞击力通过冲杆2’传递给垫块5’，垫块5’因此受到与静荷载相反的作用力。一方面，垫块在撞击力的作用下向下运动而脱离传感器，使传感器受力变小直至为零；另一方面，使卸荷部件动作，从而使垫块收到的向上的作用力逐渐减小直至为零，从而加速垫块向下运动。但是，这种负阶跃力源系统存在以下缺点：1、卸荷部件通常为易断裂的脆性材料，因此施力部件产生的压紧力F₀必须在卸荷部件能够承受的范围之内，也就是初始的静载荷受限，初始作用力不大。2、卸荷方式采用落锤冲击致使脆性材料断裂的方式，很难保证短的下降沿时间。3、由于垫块的作用，实际作用在力传感器上的力下降沿时间大于材料断裂时间，且下降沿时间不可调。 

发明内容

为克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种初始力精确、初始作用力大而且力的下降沿时间可调的负阶跃力试验系统。 

一种负阶跃力试验系统，包括被测设备，固定于被测设备上的力传感器和顶推力传感器对被测设备施加作用力的负阶跃力发生装置； 

负阶跃力发生装置包括向被测设备施加压力并将力传感器和被测设备所受压力调整至预定的初始作用力的推力机构，位于推力机构与被测设备之间完成负阶跃力卸载的推力卸载机构，和位于推力机构与推力卸载机构之间的卸荷机构；推力机构抵紧承力墙，承力墙能够防止装置整体在推力机构施加初始作用力的过程中发生位移； 

卸荷机构包括置于推力机构与推力卸载机构之间的卸荷件，和将卸荷件推离推力机构与推力卸载机构而使作用在被测设备和力传感器上的初始力消失的卸力机构；卸荷件分别与推力机构和推力卸载机构接触。

进一步，推力机构为单活塞杆液压缸，推力机构包括液压缸缸体，将缸体内腔分隔为第一液压腔和第二液压腔的液压活塞，与液压活塞固定连接的液压活塞杆和液压控制回路；液压活塞杆的外露端抵紧卸荷件的侧面，推力机构施加预紧力时，液压控制回路控制液压活塞向靠近被测设备的方向运动，试验完成后，液压控制回路控制液压活塞向远离被测设备的方向复位； 

推力卸载机构为双活塞杆气压缸，包括气压缸的缸体，将缸体内腔分隔为靠近卸荷件的第一气压腔和靠近被测设备的第二气压腔的气压活塞，分别固定于气压活塞两端的第一气压活塞杆和第二气压活塞杆，以及气压控制回路；第一气压活塞杆的外露端抵紧卸荷件的侧面，第二气压活塞杆顶推力传感器和被测设备；在推力机构施加初始推力的过程中，气压控制回路向第二气压腔充入高压气体；

液压活塞杆、第一气压活塞杆和第二气压活塞杆位于同一直线。

进一步，液压活塞杆的外露端固定有能够夹持卸荷件的加载爪架，加载爪架的两端分别设有夹紧卸荷件的第一加载爪和第二加载爪，第一加载爪和第二加载爪允许卸力机构推动卸荷件。