[发明专利]一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置

摘要

本发明属于传感、测控技术领域，提供了一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置，包括装置底座、防尘外壳、压电测力仪、转接板、受力体、侧向导杆、升降丝杠、支撑柱、侧向基板、侧向加载液压缸、侧向标准力传感器、侧向加载头、主向加载头、上盖板、止推轴承、外六角螺母、主向转接法兰、主向加载液压缸。该加载装置能够实现大量程比的矢量力加载；通过侧向加载液压缸沿Z方向不同高度加载位置的调整，可实现变加载位置的可控六维力标定方法研究，通过侧向‑主向加载液压缸的组合可实现多维矢量力的复合加载；用于模拟不同型号火箭发动机在工作状态下所产生的六维矢量力/力矩，对推力矢量测试装置的性能评估具有重要的研究意义。

主权项

1.一种用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置，其特征在于，所述的用于模拟发动机工作状态的六维矢量力/力矩加载装置包括底座(1)、防尘外壳(2)、压电测力仪(3)、转接板(4)、受力体(5)、支撑导杆(6)、升降丝杠(7)、支撑柱(8)、侧向基板(9)、锁紧螺母(10)、侧向加载液压缸(11)、侧向标准力传感器(12)、侧向加载头(13)、主向加载头(14)、上盖板(15)、止推轴承(16)、外六角螺母(17)、主向转接法兰(18)、主向加载液压缸(19)和主向标准力传感器(20)；其中，主要由侧向基板(9)、侧向加载液压缸(11)、侧向标准力传感器(12)和侧向加载头(13)组成侧向加载装置；主要由主向加载液压缸(19)、主向转接法兰(18)、主向标准力传感器(20)和主向加载头(14)组成主向加载装置；所述的测力仪2通过螺栓固定安装于底座(1)上板表面；测力仪2上表面通过螺纹孔与转接板(4)相连；所述支撑柱(8)共4根，两端通过外六角螺母(17)分别与底座(1)、上盖板(15)固定连接，对上盖板(15)及主向加载装置起到主要支撑作用；所述支撑导杆(6)共8根，支撑导杆(6)下端通过螺纹与底座(1)相连，支撑导杆(6)上端通过螺栓与上盖板(15)相连，对侧向加载装置起沿Z方向的导向作用，同时对上盖板(15)及主向加载装置起到辅助支撑作用；所述的升降丝杠(7)共4根，升降丝杠(7)上端通过止推轴承与上盖板(15)相连，升降丝杠(7)穿过侧向基板(9)，并通过通过锁紧螺母(10)实现锁紧；利用丝杠螺母副原理，通过转动升降丝杠(7)的上端使侧向加载装置沿Z方向做向上或向下的直线运动；所述的侧向标准力传感器(12)前端通过螺纹与侧向加载头(13)相连，侧向标准力传感器(12)后端通过螺纹与侧向加载液压缸(11)相连；所述的侧向基板(9)为“T”型板，“T”型板的水平板通过螺栓与侧向加载液压缸(11)相连，“T”型板的竖直板通过锁紧螺母(10)与升降丝杠(7)相连，通过升降丝杠(7)控制沿着侧向导杆6上下滑动，即实现F_x或F_y向的矢量力加载；“T”型板的水平板上布置3组间距相同的螺纹孔，侧向加载装置通过螺纹孔定位，实现3个加载位置的变换；当X向或Y向两个相对的侧向加载液压缸(11)分别居于不同高度的两个中心位置时实现弯矩M_y、M_z的模拟加载；当X向或Y向两个相对的侧向加载液压缸(11)分别居于同高度相反的两个极限位置时，即实现转矩M_z的模拟加载；所述的主向加载液压缸(19)通过主向转接法兰(18)固定在上盖板(15)上表面；所述主向标准力传感器(20)上端通过螺栓与主向加载液压缸(19)相连；主向加载头(14)通过螺纹固定在主向标准力传感器(20)下端，位于底座(1)、支撑导杆(6)和上盖板(15)组成的框架内；所述的受力体(5)下端面通过转接板(4)与压电测力仪(3)相连，受力体(5)的上端面与4个侧面为受力面，将侧向加载头(13)与主向加载头(14)产生的力传递到压电测力仪(3)上；模拟加载时，主向力都直接或间接地作用在底座(1)、上盖板(15)以及支撑柱(8)上，因此要求底座(1)、上盖板(15)和支撑柱(8)有很高的强度、刚度来承受重力及加载过程中产生的力；8根侧向导杆6直接与底座(1)、上盖板(15)相连，为了保证底座(1)、上盖板(15)安装及加载时的平行度，侧向导杆6长度需要有很高的加工精度和强度。