[发明专利]一种模拟与振动方向垂直的动态力加载机构

说明书

技术领域

本发明涉及实验模拟的机构领域，尤其涉及一种模拟与振动方向垂直的动态力加载机构。

背景技术

水下、水中或空中航行体在运动过程中会承受航行时的空气阻力或者水阻力，为了模拟在真实使用环境中航行体运动部件所受的阻力，在进行产品设计及性能评定时，需要执行在振动时的动态外力加载过程的模拟实验。

对于模拟在真实使用环境中被测件所受的阻力，通常采用在海洋工程水池和航空风洞中进行，然而这种实验水池和风洞极少，且实验和检测费用较为昂贵，这对于许多零件成本是难以承受的。另一种模拟方式，通常采用在被测件振动时，在其表面加载力或力矩的方法，然而由于震动状态的可变性，加载垂直于振动方向的动态力却是难以实现的，因此，目前常采用验证性实验或对比性实验来进行估计，这就不便于在探索性研发过程中发现新现象和新问题。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种价格低、可靠性高的模拟与振动方向垂直的动态力加载机构，以观察被测件的抗击能力和强度，得到相应的理论数据，对实际运动中的临界危险情况可提前预判。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括振动台、实验夹具、力加载机构以及支撑基座；

实验夹具安装于振动台上，支撑基座设置于振动台一侧，力加载机构通过前支撑体和后支撑体安装于支撑基座上，且与实验夹具上的被测件相配合；

力加载机构包括水平安装于后支撑体的上且用于将周向转动力矩转化为轴向力矩的弹簧缓冲单元以及安装于前支撑体上的螺纹加载单元，弹簧缓冲单元与螺纹加载单元相连接，弹簧缓冲单元上套设有用于转动的齿轮单元，齿轮单元与转动装置相连接，螺纹加载单元穿过前支撑体安装有推力单元。

所述弹簧缓冲单元包括弹簧底盘、底座、弹簧、压杆、止推轴承、转动体以及盖环；弹簧安装于底座内，压杆的一端安装于弹簧的顶端，压杆的另一端放置有止推轴承；转动体为圆柱体结构，圆柱体结构的一端开设有圆柱体凹槽，圆柱体凹槽的底面中心内开设有止推轴承孔，止推轴承安装于止推轴承孔内，转动体与底座连接，底座固定于弹簧底盘上，弹簧底盘安装在后支撑体上。

所述转动体通过盖环与底座连接。

所述底座通过沉头螺钉安装在弹簧底盘上。

所述螺纹加载单元包括方圆主推杆、测力计、测力计端盖、导轨底座以及法兰型直线轴承；方圆主推杆的一端为圆柱体结构，方圆主推杆的另一端为长方体结构，其中，圆柱体结构上设置有用于与弹簧缓冲单元连接的外螺纹，测力计通过螺钉安装在导轨底座上，测力计端盖为圆柱体结构，圆柱体结构的底面上开有方孔，方孔与方圆主推杆的长方体一端配合使用；测力计端盖穿过方圆主推杆和测力计后安装于导轨底座上，法兰型直线轴承安装在前固定支撑体上。

所述推力单元包括直线导轨、滑块、U形中间支架以及K形推力支架；直线导轨固定安装于导轨底座上，滑块安装于直线导轨上，U形支架安装于滑块上，K形推力支架安装于U形支架上。

所述齿轮单元包括齿轮、定位环；转动体一端外圆柱面加工成台阶轴面，轴面上开有用于安装齿轮的平键，用于对齿轮的固定的定位环通过螺纹连接安装在转动体上。

所述振动台包括振动台底座，振动台底座上设置有振动台体，振动台体上安装有振动面，振动面能够竖直方向上下振动，振动面的上表面设置有若干呈多圈同心圆周排列且用于安装固定实验夹具的螺纹孔。

与现有技术比较，本发明的友谊效果为：

(1)可扩展性。本发明提供了一种模拟与振动方向垂直的动态力加载机构，通过水平设置的加载机构，应用于振动台实验中，可对被测件进行与振动方向垂直的力加载，到达了很好的模拟的效果好，本发明能够模拟在任意给定外部载荷作用下，以不同频率、不同振幅做运动的被测件的不同受力状态，能较好的还原其真实的情况，所得到的理论数据，对实际运动中的临界危险情况可提前预判。

(2)成本低。本装置在造价上远远低于传统运动模拟系统(如工程水池、风洞)，实验的运行成本与之相比也比较低。

(3)柔性压紧，逐渐加载/卸载，压紧力可调。本发明采用手动和电动两种方式来驱动推力单元压紧被测试件，压紧力可以通过弹簧和螺纹精确调节控制。

(4)通用性强。若拆下后固定支撑，本发明还可连接气缸或液压缸，采用气动和液压来驱动推力单元压紧被测件。

(5)灵活性好。本发明体型小，易于拆装、便于根据不同研究需要灵活改装。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明各功能单元分布示意图；