專利名稱：折疊翼氣動加載展開實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬機械設計與實驗設備技術領域，涉及一種折疊翼氣動加載展開試驗裝置。
背景技術：
現代導彈設計中，為了節省空間，便于運輸，較多的導彈采用折疊翼。這樣既可以滿足箱式發射，又可以在導彈飛行中用大翼面產生較大的升力。導彈發射后翼面展開，其展開機構的可靠性和性能是關系到導彈發射成敗的關鍵技術之一。因此，在地面上進行折疊翼展開試驗，特別是模擬在飛行過程中折疊翼所受的氣動力進行展開試驗分析，對全面考核折疊翼的可靠性和測試在不同裝藥工況下折疊翼的展開性能參數有重要意義。目前，國內對折疊翼展開的研究主要集中在機構優化和仿真分析，在折疊翼的實驗技術方面，現有公開的文獻“導彈折疊翼展開運動實驗”(《彈箭與制導學報》，1996年第2期)文中提出折疊翼展開試驗，但是在折疊翼上沒有模擬氣動力。在“戰術導彈折疊翼快速展開性能的測試技術”(《上海航天》，1998年第4期)一文中，和“戰術導彈折疊翼兩種展開方法及測試結果比較”(《流體力學實驗與測量》[Α]，2003年第6期)文中，對某戰術導彈折疊翼在不同的裝藥情況下在風洞中進行相關性能測試；還有采用在折疊翼壓心位置用橡皮繩加載進行展開試驗。在風洞中進行折疊翼的展開試驗能真實復現折疊翼在展開過程中受的氣動力，但是其試驗費用昂貴，需要準備的時間較長，只適用于折疊翼的定型試驗，對于折疊翼的原理樣機的試驗和參數優化必須采用更加實用的方法。在折疊翼壓心位置加一個集中力來模擬折疊翼的升力，是一種可行的等效方式。現有技術中采用的方法是在壓心位置用橡皮繩施加拉力來模擬折疊翼的氣動升力，由于在展開過程中折疊翼的施力點位置隨轉軸轉動，對于一般戰術導彈，壓心位置運動超過lm，因此橡皮繩長度要很長(需要IOm左右)，才能保證加載力和折疊翼的法線的夾角小于6°，否則會產生較大的分力。由于加載橡皮繩很長，橡皮繩彈性較大，需要采用卷揚機加載，卷揚機加載力值較難控制；測力傳感器安裝在橡皮繩上，在折疊翼展開過程中測力傳感器會隨著橡皮繩甩動，存在一定的安全隱患；另外也占用很大的空間位置，橡皮繩固定支架較高，移動不方便。
實用新型內容為了避免現有技術存在的不足，克服其結構復雜，占用空間較大，技術試驗費用高的問題，本實用新型提出一種折疊翼氣動加載展開實驗裝置。實驗裝置采用氣缸作為模擬加載力源，通過隨動的轉臂施加力在折疊翼的壓心位置，其加載力可以跟隨折疊翼的旋轉；加載力控制精度高，變化范圍大；裝置結構緊湊，安裝操作方便。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:包括二套加力裝置、隨動擺臂機構、臺板、垂直壁板、氣缸安裝架、旋轉座、旋轉臂、折疊翼安裝座，滑輪組件，垂直壁板固定在臺板上的T型槽中，氣缸安裝架和旋轉座位于垂直壁板兩側上部，后滾輪座和前滾輪座固定在垂直壁板兩側，位于氣缸安裝架和旋轉座的下方；折疊翼安裝座位于垂直壁板的前面固定在臺板上的T型槽中，且與垂直壁板平行安裝，折疊翼一端通過折疊翼轉軸安裝在折疊翼安裝座上；旋轉臂位于旋轉座的上端部；所述加力裝置包括氣源、減壓閥、三通閥、氣缸、力傳感器、數字測力計、鋼索、后滑輪座、前滑輪座，氣源與減壓閥連接并通過三通閥分別與兩個氣缸連接，氣缸活塞桿通過傳感器螺釘與力傳感器一端連接，力傳感器另一端通過拉環螺釘和鋼索固連，鋼索的另一端通過后滑輪座、前滑輪座上的滑輪組件，并穿過垂直壁板通孔和旋轉軸內孔，繞于旋轉臂上的滑輪組件固連在折疊翼加載點上；力傳感器與數字測力計相連接；所述隨動擺臂機構包括旋轉軸、套筒、蓋板、擋塊、上向心軸承、下向心軸承、推力軸承、緊固螺母，所述旋轉軸為中間有通孔的臺階軸，上端部有臺階狀凸臺，下端設有螺紋段，旋轉軸貫穿于旋轉座上的蓋板、上向心軸承、套筒、下向心軸承、擋塊、推力軸承和旋轉座下端的通孔通過緊固螺母鎖緊；旋轉軸與上向心軸承、下向心軸承內孔配合實現徑向定位；旋轉臂與旋轉軸上部凸臺固連。所述滑輪組件由滑輪、隔圈、滑輪軸、滑輪軸承、卡圈組成，兩組滑輪組件分別固定在后滑輪座和前滑輪座上；另兩組滑輪組件分別固定在旋轉臂的兩端部。所述旋轉軸的中軸線垂直于臺板，且與折疊翼轉軸軸線重合。所述力傳感器為S型拉壓力傳感器。安裝使用過程:本實用新型折疊翼氣動加載展開實驗裝置工作時，首先折疊翼通過螺栓安裝在折疊翼安裝座上，并使得折疊翼處在折疊狀態。將鋼索的一端與傳感器的拉環螺釘連接，另一端繞過各個滾輪與折疊翼翼面上的加載點連接。打開氣源調節減壓閥，給兩個氣缸充氣，氣缸活塞桿通過拉環螺釘拉緊鋼索，將氣缸拉力傳遞到折疊翼加載點上。調節減壓閥觀察數字測力計的讀數，當數字測力計的讀數達到設計載荷值時，折疊翼加載完畢。折疊翼上的展開作動筒工作，折疊翼開始繞自身的軸旋轉，隨著翼面的展開，翼面上鋼索的加載點移動，使得鋼索和加載點發生傾斜，鋼索的傾斜力帶動旋轉臂繞旋轉軸轉動，直到翼面展開到位為止。在折疊翼安裝時，保證轉臂的旋轉中心和折疊翼的旋轉中心同心，使得在折疊翼展開過程中鋼索加載力和翼面加載點垂直。通過改變氣缸的充氣壓力可以調節翼面加載力的大小。另外，在臺面上折疊翼的初始位置和展開到位位置安裝光電傳感器，可以記錄折疊翼初始位置到展開到位位置的時間，即折疊翼的展開時間。在折疊翼的翼面上安裝加速度傳感器，可以測量展開到位時對彈體的沖擊加速度值。本實用新型與現有技術相比有如下優點:1.由于采用了隨動擺臂機構，可以使加載力始終垂直于翼面加載點，解決了橡皮繩加載方式的橡皮繩需要很長的問題；2.采用氣動方式加載，加載力和氣缸的內徑、氣壓的大小有關。通過調節氣壓的大小很方便調節加載力，在所需加載力的范圍變化大時，可通過更換不同直徑的氣缸達到加載要求，用于多種中小型導彈不同加載力工況的試驗，適用范圍廣；3.通過手動調節減壓閥來調整壓力，進而調節加載力；如果采用比例減壓閥，還可在比例減壓閥上設置好所需壓力，實現自動準確加載，操作方便，試驗效率高。以下結合附圖和實施方式對本實用新型一種折疊翼氣動加載展開實驗裝置作進一步詳細說明。
圖1為折疊翼氣動加載展開實驗裝置旋轉座結構示意圖。圖2為折疊翼氣動加載展開實驗裝置示意圖。圖3為折疊翼氣動加載展開實驗裝置側視圖。圖4為旋轉臂組件示意圖。圖5為滑輪組件示意圖。圖中:1.拉環螺釘2.力傳感器3.數字測力計4.氣源5.減壓閥6.三通閥7.傳感器螺釘8.氣缸9.臺板10.折疊翼安裝座11.前滑輪座12.后滑輪座13.垂直壁板14.氣缸安裝架15.旋轉座16.緊固螺母17.推力軸承18.擋塊19.下向心軸承20.套筒21.旋轉軸22.上向心軸承23.蓋板24.旋轉臂25.滑輪組件26.滑輪27.隔圈28.滑輪軸29.滑輪軸承30.卡圈31.鋼索32.折疊翼33.折疊翼轉軸
具體實施方式
本實施例是一種折疊翼氣動加載展開實驗裝置。本實施例的折疊翼氣動加載試驗裝置的臺板尺寸為1200 X 800mm;氣缸內徑Φ125 Φ 200mm，行程200mm，充氣壓力0.1 0.7MPa ;鋼索直徑為12mm，旋轉軸到轉動臂外端的距離為600mm。達到的主要技術指標為:1、在垂直于折疊翼翼面的方向上加載力調整范圍:1000 10000N ；2、加載力的精度:± 2% ；3、隨動擺臂裝置繞旋轉軸軸線的轉動慣量:0.05kg.m2 ；本實施例的氣源由一臺空氣壓縮機提供，其額定壓力0.7MPa，流量不小于100L/min0本實施例的力傳感器采用S型稱重傳感器，量程15000N，精度0.2%。數字測力儀采用力變送器和計算機信號采集組合，傳感器的信號經過力變送器進行處理和放大，輸入計算機進行采集，可以實時采集在折疊翼展開過程中的力變化。參閱圖1-圖5，氣缸8通過螺釘安裝固定在氣缸安裝架14上，氣缸安裝架14用4個M12的螺釘固定在垂直壁板13上。兩個氣缸8的輸入端通過氣管和三通閥6相連，三通閥6的一端連接到減壓閥5的輸出端，減壓閥5的輸入端與氣源4相連接；氣缸8活塞桿通過傳感器螺釘7與力傳感器2連接，力傳感器2通過拉環螺釘I與鋼索31固連，從而實施拉力加載。隨動擺臂機構的旋轉座15通過螺釘固定在垂直壁板13上。旋轉臂24固定安裝在旋轉軸21上部，旋轉軸21上部凸臺壓在上向心軸承22的內圈上部，上向心軸承22的內圈下部壓在套筒20上，套筒20下部壓在下向心軸承19內圈上，下向心軸承19內圈下部壓在檔塊18上，檔塊18下部壓在推力軸承17上部，推力軸承17下部壓在旋轉座15底部，通過下向心軸承19、上向心軸承22、套筒20、檔塊18將旋轉軸28承受的壓力傳遞到旋轉座15下部。旋轉軸21由上向心軸承22和下向心軸承19實現徑向定位，并承受旋轉軸21傳遞的偏轉力矩。旋轉軸21下端的螺紋連接緊固螺母16，防止旋轉軸21從上面拔出。鋼索31 —端與拉環螺釘I固連，兩個后滑輪座12和兩個前滑輪座11分別固定在垂直壁板13上的左、右兩側，鋼索31通過后滑輪座12后，穿過垂直壁板13上的孔，再經過前滑輪座11，穿過旋轉軸21的中心孔，繞過旋轉臂24上的兩個滑輪組件25和折疊翼32的加載點連接。垂直壁板13固定在臺板9的T型槽中。滑輪組件由滑輪26、隔圈27、滑輪軸28、滑輪軸承29、卡圈30組成，滑輪軸28穿過滑輪26、隔圈27、滑輪軸承29，滑輪軸28的外端用卡圈30止動。工作時，折疊翼32通過螺栓安裝在折疊翼安裝座10上，并使得折疊翼32處在折疊狀態。將鋼索31的一端與傳感器螺釘7連接，另一端繞過各個滑輪26與折疊翼32翼面上的加載點連接。打開氣源調節減壓閥5，給兩個氣缸8充氣，氣缸8活塞桿通過拉環螺釘I拉緊鋼索31。將氣缸8拉力傳遞到折疊翼32加載點上。當數字測力計3的讀數達到設計載荷值時，折疊翼32加載完畢。折疊翼32上的展開作動筒工作，折疊翼32開始繞自身的軸旋轉，翼面上的加載點移動，使得鋼索31和加載點發生傾斜，鋼索31的傾斜力帶動旋轉臂24繞旋轉軸21轉動，直到折疊翼32展開到位為止。本實施例中氣缸8的充氣壓力可在0.1 0.7MPa之間調節，從而調整折疊翼32加載力的大小。力傳感器標稱值根據加載力的大小確定，通常比加載力的最大值大1.5倍。鋼索采用多股鋼絲繩，最大拉力根據加載力的大小確定，通常比加載力的最大值大1.5倍。旋轉臂繞旋轉軸的轉動慣量應盡量輕，不超過折疊翼繞自身旋轉軸的轉動慣量的15%。減壓閥可以采用手動調節閥，也可以采用電動比例閥。本實用新型折疊氣動加載試驗裝置結構簡單緊湊，加載力調節范圍大，操作簡便、試驗效率高。采用低于0.7MPa的氣壓氣源實現加載安全環保。特別是隨動旋轉機構完全保證折疊翼展開過程的加載力始終和翼面垂直。
權利要求1.一種折疊翼氣動加載展開實驗裝置，包括二套加力裝置、隨動擺臂機構、臺板、垂直壁板、氣缸安裝架、旋轉座、旋轉臂、折疊翼安裝座，滑輪組件，其特征在于:垂直壁板固定在臺板上的T型槽中，氣缸安裝架和旋轉座位于垂直壁板兩側上部，后滾輪座和前滾輪座固定在垂直壁板兩側，位于氣缸安裝架和旋轉座的下方；折疊翼安裝座位于垂直壁板的前面固定在臺板上的T型槽中，且與垂直壁板平行安裝，折疊翼一端通過折疊翼轉軸安裝在折疊翼安裝座上；旋轉臂位于旋轉座的上端部； 所述加力裝置包括氣源、減壓閥、三通閥、氣缸、力傳感器、數字測力計、鋼索、后滑輪座、前滑輪座，氣源與減壓閥連接并通過三通閥分別與兩個氣缸連接，氣缸活塞桿通過傳感器螺釘與力傳感器一端連接，力傳感器另一端通過拉環螺釘和鋼索固連，鋼索的另一端通過后滑輪座、前滑輪座上的滑輪組件，并穿過垂直壁板通孔和旋轉軸內孔，繞于旋轉臂上的滑輪組件固連在折疊翼加載點上；力傳感器與數字測力計相連接； 所述隨動擺臂機構包括旋轉軸、套筒、蓋板、擋塊、上向心軸承、下向心軸承、推力軸承、緊固螺母，所述旋轉軸為中間有通孔的臺階軸，上端部有臺階狀凸臺，下端設有螺紋段，旋轉軸貫穿于旋轉座上的蓋板、上向心軸承、套筒、下向心軸承、擋塊、推力軸承和旋轉座下端的通孔通過緊固螺母鎖緊；旋轉軸與上向心軸承、下向心軸承內孔配合實現徑向定位;旋轉臂與旋轉軸上部凸臺固連。
2.根據權利要求1所述的折疊翼氣動加載展開實驗裝置，其特征在于:所述滑輪組件由滑輪、隔圈、滑輪軸、滑輪軸承、卡圈組成，兩組滑輪組件分別固定在后滑輪座和前滑輪座上；另兩組滑輪組件分別固定在旋轉臂的兩端部。
3.根據權利要求1所述的折疊翼氣動加載展開實驗裝置，其特征在于:所述旋轉軸的中軸線垂直于臺板，且與折疊翼轉軸軸線重合。
4.根據權利要求1所述的折疊翼氣動加載展開實驗裝置，其特征在于:所述力傳感器為S型拉壓力傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種折疊翼氣動加載展開實驗裝置。由兩套加力裝置，隨動擺臂機構和機架組成。加力裝置包括氣源、減壓閥、氣缸、力傳感器、數字測力計，氣源通過減壓閥調節壓力后輸送給氣缸供氣，力傳感器和數字測力計準確測量加載力。隨動擺臂機構由推力軸承支撐、上下兩個向心軸承定位的旋轉軸和旋轉臂組成。鋼索的一端連接在傳感器的拉環螺釘上，另一端繞于前滾輪座、后滾輪座和轉臂上滾輪和折疊翼承力點連接。實驗裝置結構簡單，加載力調節范圍大，操作簡便、試驗效率高。隨動旋轉機構在折疊翼展開過程中，隨動擺臂機構可以隨著折疊翼旋轉，保證加載力始終垂直于折疊翼面；特別適用于中小型折疊翼的加載展開試驗。
文檔編號G01M9/00GK203011663SQ201320006458
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月7日 優先權日2013年1月7日
發明者吳斌, 王琛, 黃德東 申請人:西北工業大學