一種飛機半封閉結構試驗加載裝置的制作方法

本發明屬于飛機強度試驗領域，具體涉及一種飛機半封閉結構試驗加載裝置。

背景技術：

飛機半封閉結構是指飛機上某些結構僅具有一個開放面，其與地方封閉的結構，類似于凹槽式或半封閉腔體式結構，在對這些結構內壁進行強度試驗時，載荷施加機構的施加端因體積、結構等原因，往往不能伸入并作用至所述內壁處。

現有技術中，飛機半封閉結構強度試驗時，由于結構半封閉腔內部加載空間有限，主要通過在試驗件上其它位置開加載通過孔，以滿足試驗加載設備的連接端通過該通孔直至作用至相應位置。這種試驗載荷施加方式破壞了試驗件原結構的完整性，需要進行大量的分析計算來說明試驗件開孔的可行性，同時需對試驗件開孔部位進行結構補加工，帶來額外的工作量。對于一些重要受力構件，在試驗件上開孔可能改變結構主要傳力路徑而變得不可行。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出了一種飛機半封閉結構試驗加載裝置，可以在不破壞試驗件結構完整性的前提下，保證飛機半封閉結構強度試驗時能夠順利施加載荷的試驗加載裝置。

本發明飛機半封閉結構試驗加載裝置主要包括支撐臺架、加載杠桿以及支撐軸，所述支撐軸固定在支撐臺架上，加載杠桿包括載荷作用桿、載荷施加桿以及連接桿，載荷作用桿與載荷施加桿的軸線平行，并通過連接桿相互連接，所述連接桿轉動設置在支撐軸上。

優選的是，加載杠桿的連接桿與支撐軸通過滾珠軸承連接。

上述方案中優選的是，還包括軸向限動機構，用于限制連接桿沿支撐軸軸向方向上的運動，所述軸向限動機構包括：

花鍵，設置在滾珠軸承的內壁上；

導向槽，沿支撐軸軸線方向布置在支撐軸的外表面，所述花鍵能夠在所述導向槽內沿支撐軸軸線方向運動；

止動槽，設置在支撐軸上，且包括一個連通所述導向槽的槽口；

圓孔，設置在止動槽的側壁上；

止動銷，能夠插入所述圓孔內。

上述方案中優選的是，所述載荷施加桿包括兩個施加端，連接桿的一端設置在載荷施加桿的中部。

上述方案中優選的是，所述支撐臺架設置有通孔，支撐軸的兩端穿過所述通孔，并與所述通孔過盈配合。

上述方案中優選的是，所述支撐臺架包括垂直立柱與水平立柱，所述水平立柱用于固定支撐軸，所述垂直立柱與水平立柱通過斜筋補強。

本發明具有的優點和有益效果，本發明的加載杠桿具有細長的載荷作用端，可通過半封閉結構的開放面放入結構半封閉腔內部，與試驗件通過連接件進行固定后可實施加載，避免了半封閉結構試驗加載時需在試驗件上開通過孔的技術弊端，保證了試驗件的結構完整性，使試驗的考核結果更加真實可靠。

附圖說明

圖1為本發明飛機半封閉結構試驗加載裝置的一優選實施例的主視圖。

圖2為現有技術飛機半封閉結構試驗加載示意圖。

圖3為圖1所示實施例的加載杠桿結構示意圖。

圖4為圖3滾珠軸承處a向示意圖。

圖5為圖3所示實施例的支撐軸的止動槽處結構放大圖。

其中，1為支撐臺架，2為加載杠桿，3為滾珠軸承，4為支撐軸，5為試驗件，6為加載通過孔；

11為垂直立柱，12為水平立柱，13為斜筋；

21為載荷作用桿，22為載荷施加桿，23為連接桿；

31為花鍵；

41為導向槽，42為止動槽，43為圓孔。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。

本發明提出了一種飛機半封閉結構試驗加載裝置，可以在不破壞試驗件結構完整性的前提下，保證飛機半封閉結構強度試驗時能夠順利施加載荷的試驗加載裝置。

首先參考圖2，為現有技術中對飛機半封閉結構的載荷加載示意圖。其中，需要進行加載的位置為試驗件5的右側內壁上，而試驗件上方的開孔不足以使作動筒直接伸入該試驗件半封閉空腔內，為此，需要在該試驗件5的左側設置一個加載通過孔6，以便鋼索等拉伸機構穿過。拉伸載荷通過鋼索等連接方式作用于試驗件5的右側內壁上，從而完成拉伸強度試驗。

可以理解的是，上述開加載通過孔的形式破壞了試驗件的完整性，導致了后續復雜的計算過程，本發明飛機半封閉結構試驗加載裝置就是為了解決該問題的，如圖1所示，其主要包括支撐臺架1、加載杠桿2以及支撐軸4三部分組成，所述支撐軸4固定在支撐臺架1上，加載杠桿2包括載荷作用桿21、載荷施加桿22以及連接桿23，載荷作用桿21與載荷施加桿22的軸線平行，并通過連接桿23相互連接，所述連接桿23轉動設置在支撐軸4上。加載杠桿2的具體結構參考圖3，可以理解的是，通過該試驗加載裝置使載荷作用桿21通過試驗件上方的敞口深入至待作用載荷的地方，并通過載荷施加桿22進行載荷施加，通過加載杠桿2與支撐軸4轉動連接關系，使施加的載荷從載荷施加桿22傳遞到載荷作用桿21處，完成了試驗目的。

本實施例中，加載杠桿2的連接桿23與支撐軸4通過滾珠軸承3連接，連接桿23中部開孔，該開孔內壁作為滾珠軸承的外圈，滾珠軸承3的內圈與支撐軸4連接。

本實施例中，還包括軸向限動機構，用于限制連接桿23沿支撐軸4軸向方向上的運動，因此其包括設置在連接桿23上的凸起以及設置在支撐軸4上的凹槽，具體的，所述軸向限動機構包括花鍵31、導向槽41、止動槽42、圓孔43以及止動銷。

其中，花鍵31設置在滾珠軸承的內壁上，參考圖4的滾珠軸承放大圖，花鍵3自軸承內圈內壁向軸承內圈中心處凸伸；

導向槽41沿支撐軸4軸線方向布置在支撐軸4的外表面，可以參考圖5，當所述滾珠軸承套設在支撐軸4上時，所述花鍵31能夠在所述導向槽41內沿支撐軸4軸線方向運動；

止動槽42設置在支撐軸4上，且包括一個連通所述導向槽的槽口，參考圖2，該止動槽42一般設置在支撐軸4的中部，其與導向槽41導通，當花鍵31沿著導向槽41滑動至止動槽42處時，轉動滾珠軸承，使花鍵運動至該止動槽內，從而限制了轉動軸承沿支撐軸的軸向方向運動，也就是限制了加載杠桿沿支撐軸的軸向方向運動。

所述軸向限動機構還包括鎖緊元件，具體即上述所述的圓孔43以及配合使用的止動銷，具體的，圓孔43設置在止動槽的側壁上，當滾珠軸承上的花鍵移動到支撐軸卡槽位置處時，轉動加載杠桿，使滾珠軸承的花鍵到達卡槽的極限位置處，將止動銷插入卡槽側壁的圓孔。花鍵旋入支撐軸止動槽，并用止動銷限制后，加載杠桿就只能以支撐軸為中心進行轉動。

本實施例中，所述載荷施加桿包括兩個施加端，連接桿的一端設置在載荷施加桿的中部，載荷施加桿22兩端均開通孔，通過銷軸、耳片等方式可以連接兩個作動筒。參考圖3，加載杠桿上設計有1個載荷作用端和2個載荷施加端，可以分別施加拉、壓載荷；加載杠桿具有細長的載荷作用端，可通過半封閉結構的開放面放入結構半封閉腔內部，與試驗件通過連接件進行固定后實施加載；加載杠桿的載荷作用桿軸線、載荷施加桿軸線與加載杠桿主軸線(連接桿)在同一個平面內，載荷作用桿軸線與載荷施加桿軸線平行，載荷作用桿軸線、載荷施加端桿線均垂直于加載杠桿主軸線，其作用是保證載荷施加端施加的外載荷能夠準確地傳遞到試驗件上。

本實施例中，所述支撐臺架1設置有通孔，支撐軸4的兩端穿過所述通孔，并與所述通孔過盈配合。具體的，支撐軸4為實心圓軸，兩端通過襯套壓緊固定在支撐臺架1上。

所述支撐臺架1包括垂直立柱11與水平立柱12，所述水平立柱12用于固定支撐軸4，所述垂直立柱11與水平立柱12通過斜筋13補強。參考圖1，本實施例中，除了垂直立柱11與水平立柱12通過斜筋13補強以外，支撐臺架1的近地支柱與垂直立柱也通過若干斜筋13補強。

本發明的加載杠桿具有細長的載荷作用端，可通過半封閉結構的開放面放入結構半封閉腔內部，與試驗件通過連接件進行固定后可實施加載，避免了半封閉結構試驗加載時需在試驗件上開通過孔的技術弊端，保證了試驗件的結構完整性，使試驗的考核結果更加真實可靠。

本實施例中，加載杠桿采用高強度合金鋼材料30crmnsia機加成形，為便于端頭耳片結構的加工，其桿系設計為“口”字形橫截面，尺寸為80mm×20mm；加載杠桿中部設計一個轉軸，轉軸長為80mm，壁厚為40mm，外圓半徑為79mm，內圓半徑為39mm；滾珠軸承安裝在加載杠桿轉軸內部，其內壁上設計有一個厚度為4mm，高度為10mm的花鍵，與支撐軸的導向槽相配合，便于加載杠桿的安裝，花鍵旋入支撐軸止動槽，并用止動銷限制后，加載杠桿就只能以支撐軸為中心進行轉動；支撐軸是直徑為60mm的30crmnsia實心圓軸，兩端通過1mm厚的鋼襯套壓緊固定在水平立柱上，支撐軸上開有一條寬4mm，深10mm的軸承移動導向槽和一個止動槽，止動槽尺寸為長60mm×寬20mm×高10mm，其一側壁上開有直徑為4mm，深度為10mm的圓孔，用于安裝止動銷，止動銷系直徑為4mm，長度為20mm的實心圓桿；支撐臺架1由2個垂直立柱、2個水平立柱和斜筋組成，2個垂直立柱的軸線相互平行，2個水平立柱的軸線相互平行，斜筋軸線與垂直立柱軸線及水平立柱軸線各成45°夾角，用以提高支撐臺架的強度和剛度，水平立柱上開有直徑為62mm的圓孔，用來安裝支撐軸。

本實施例半封閉結構試驗加載裝置安裝過程如下：

a)首先按預定尺寸安裝支撐臺架；

1)將兩個垂直立柱通過地腳螺栓固定在試驗室地軌上；

2)通過螺栓將水平立柱安裝在垂直立柱上，兩個水平立柱軸線距地面的高度應相同；

3)通過螺栓將斜筋分別固定在垂直立柱和水平立柱上；

b)將滾珠軸承裝入加載杠桿；

c)將支撐軸一端穿入一根水平立柱；

d)將加載杠桿從支撐軸一端(位于兩水平立柱之間)裝入支撐軸，通過滾珠軸承花鍵與支撐軸導向槽配合裝入，當滾珠軸承上的花鍵移動到支撐軸卡槽位置處時，轉動加載杠桿，使滾珠軸承的花鍵到達卡槽的極限位置處，將止動銷插入卡槽側壁的圓孔；

e)將支撐軸裝入另一根水平立柱；

f)將襯套裝入支撐軸與水平立柱圓孔的間隙中(過盈配合，需砸入)；

g)將加載杠桿載荷作用端通過試驗件開放面放入試驗件半封閉腔，用螺栓與試驗件進行連接；

h)將加載杠桿載荷施加端與加載作動筒通過螺栓連接，完成半封閉結構試驗加載裝置的安裝。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。