負階躍力試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】負階躍力試驗系統(tǒng)，包括被測設備，固定于被測設備上的力傳感器和對被測設備施加作用力的負階躍力發(fā)生裝置；負階躍力發(fā)生裝置包括壓力缸，與壓力缸連接的壓力控制回路，將壓力缸內(nèi)腔分隔為第一壓力腔和第二壓力腔的壓力活塞，與壓力活塞固定連接的活塞桿，和開設于壓力缸上的卸荷口，以及與卸荷口適配以開啟或關閉卸荷口的卸荷閥；卸荷口設置于第一壓力腔，活塞桿穿過第二壓力腔，活塞桿的外露端頂推被測設備，力傳感器感應活塞桿與被測設備之間的壓力。壓力控制回路控制活塞桿頂推被測設備的壓力。本實用新型具有初始力精確、初始作用力大而且力的下降沿時間可調的優(yōu)點。
【專利說明】負階躍力試驗系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種負階躍力試驗系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]衛(wèi)星的發(fā)射及空間方位的變換是依靠控制發(fā)動機的點火時間和方向來控制的。在應用一臺發(fā)動機之前需要利用傳感測試系統(tǒng)進行大量的檢測試驗以準確測定發(fā)動機的推力情況，檢驗發(fā)動機的性能。在傳感測試系統(tǒng)的研制過程中需要對其進行技術檢定，同時在使用中或存儲后也要進行性能復測，稱為標定或校準。標定和校準的實質都是在明確傳感器輸出與輸入關系的前提下，利用標準器具對傳感器進行標度。傳感測試系統(tǒng)標定可分為靜態(tài)標定和動態(tài)標定。動態(tài)標定主要是研究傳感器的動態(tài)響應以及與動態(tài)響應有關的參數(shù)。傳感器的動態(tài)標定系統(tǒng)一般由標準力源、標準傳感器、信號調節(jié)器以及采集系統(tǒng)組成。根據(jù)標準動態(tài)力發(fā)生裝置輸出力信號的形式可以分為穩(wěn)態(tài)正弦激振力源，脈沖式力源和階躍式力源。由于階躍信號具有相當寬的有效頻帶，因此可以對高頻響的傳感器進行試驗，并在試驗中激發(fā)傳感器的固有振動。更重要的是，階躍式力源容易實現(xiàn)，尤其是負階躍力，從而使負階躍力源在傳感器的動態(tài)標定中得到廣泛的應用。
[0003]浙江大學研制的“1200KN標準負階躍力源系統(tǒng)”，采用的是落錘沖擊卸荷的方法來產(chǎn)生負階躍力。具體的結構如圖8所示:負階躍力源系統(tǒng)，包括支座3’，支座3’下方放置待測力傳感器4’，待測力傳感器4’下方依次設置墊塊5’，卸荷部件6’和施力部件7’，墊塊5’和支座3’之間設有沖桿2’，落錘I’對準沖桿2’做自由落體運動；施力部件V將卸荷部件6’、墊塊5’和待測力傳感器4’向支座3’壓緊。施力部件產(chǎn)生的壓緊力F。通過卸荷部件和墊塊施加在待測力傳感器上，使待測力傳感器承受所需的靜荷載。當落錘I’落下與沖桿2’發(fā)生碰撞，撞擊力通過沖桿2’傳遞給墊塊5’，墊塊5’因此受到與靜荷載相反的作用力。一方面，墊塊在撞擊力的作用下向下運動而脫離傳感器，使傳感器受力變小直至為零；另一方面，使卸荷部件動作，從而使墊塊收到的向上的作用力逐漸減小直至為零，從而加速墊塊向下運動。但是，這種負階躍力源系統(tǒng)存在以下缺點:1、卸荷部件通常為易斷裂的脆性材料，因此施力部件產(chǎn)生的壓緊力F。必須在卸荷部件能夠承受的范圍之內(nèi)，也就是初始的靜荷載受限，初始作用力不大。2、卸荷方式采用落錘沖擊致使脆性材料斷裂的方式，很難保證短的下降時沿。3、由于墊塊的作用，實際作用在力傳感器上的力下降沿時間大于材料斷裂時間，且下降沿時間不可調。
實用新型內(nèi)容
[0004]為克服現(xiàn)有技術的上述缺點，本實用新型提供了一種初始力精確、初始作用力大而且力的下降沿時間可調的負階躍力試驗系統(tǒng)。
[0005]負階躍力試驗系統(tǒng)，包括被測設備，固定于被測設備上的力傳感器和對被測設備施加作用力的負階躍力發(fā)生裝置；負階躍力發(fā)生裝置包括壓力缸，與壓力缸連接的壓力控制回路，將壓力缸內(nèi)腔分隔為第一壓力腔和第二壓力腔的壓力活塞，與壓力活塞固定連接的活塞桿，和開設于壓力缸上的卸荷口，以及與卸荷口適配以開啟或關閉卸荷口的卸荷閥；
[0006]卸荷口設置于第一壓力腔，活塞桿穿過第二壓力腔，活塞桿的外露端頂推被測設備，力傳感器感應活塞桿與被測設備之間的壓力。壓力控制回路控制活塞桿頂推被測設備的壓力。
[0007]進一步，第一壓力腔內(nèi)設有向壓力活塞方向延伸的凸臺，凸臺與壓力缸之間有空隙，該間隙連通壓力控制回路和泄壓口。
[0008]或者，第一壓力腔的內(nèi)壁向內(nèi)延伸形成環(huán)形臺階，環(huán)形臺階上設有連通內(nèi)腔與壓力控制回路連接的連接通道，泄壓口開設于環(huán)形臺階上。
[0009]進一步，卸荷閥包括與卸荷口適配的閥體、閥體安裝座和帶動閥體運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構；閥體可滑動地安裝于閥體安裝座上；
[0010]所述的卸荷機構包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和閥體的頂推機構，液壓活塞與頂推機構連接；液壓缸與閥體安裝座固定連接。
[0011]進一步，液壓活塞的外表面設有一圈向外延伸的凸緣，凸緣將液壓缸內(nèi)腔分隔為第一液壓子腔和第二液壓子腔，兩個液壓子腔分別與控制液壓活塞上下運動的液壓控制回路連接。
[0012]進一步，液壓活塞軸向設有通孔，液壓活塞和閥體安裝座配合形成推動閥體的頂推液壓腔；
[0013]液壓缸設有進液通道和出液通道，進液通道和出液通道選擇性地與頂推液壓腔連通。
[0014]進一步，液壓缸具有三段階梯孔，第一段階梯孔與液壓活塞適配，第二段階梯孔與凸緣適配，第三段階梯孔與液壓活塞之間有間隙，第二段階梯孔位于第一段階梯孔和第三段階梯孔之間；
[0015]第二段階梯孔上設有蓋板，蓋板和第二段階梯孔形成液壓缸內(nèi)腔，液壓活塞貫穿蓋板并與蓋板密封連接；
[0016]第一段階梯孔連通進液通道，第三段階梯孔連通出液通道。
[0017]進一步，閥體包括與卸荷口配合的堵頭、底盤和連接堵頭與底盤的連接桿，閥體安裝座設有底盤容納腔，底盤可軸向滑動地安裝于容納腔，容納腔設有允許連接桿貫穿的閥體通孔，容納腔設有阻止閥體脫離的限位板，限位板上設有通油孔；
[0018]閥體的底盤與閥體安裝座之間設有彈簧。
[0019]進一步，閥體安裝座上固定有液路密封板，液路密封板位于限位板下方，液路密封板上設有與液壓活塞適配的過油孔。所謂過油孔與液壓活塞適配，是指液壓活塞能夠與過油孔的孔壁貼合密封，液壓活塞的通孔與過油孔連通。
[0020]進一步，卸荷閥還包括卸荷閥座，卸荷閥座中空且與壓力缸固定連接，卸荷閥座、閥體安裝座和壓力缸圍合成卸荷腔，卸荷腔具有與外界連通的排壓口。
[0021]本實用新型的技術構思是:卸荷閥封閉卸荷口時，壓力控制回路控制壓力缸內(nèi)的工作介質將壓力活塞向被測設備方向頂推，對被測設備施加壓力。卸荷閥開啟卸荷口時，第一壓力腔的工作介質從卸荷口排出，第二壓力腔的工作介質推動壓力活塞向第一壓力腔運動，活塞桿脫離被測設備，負階躍力實現(xiàn)。[0022]第一壓力腔的容積遠小于第二壓力腔的容積，第一壓力腔的容積越小，所需要的放氣時間越短，第一壓力腔內(nèi)的氣壓下降越快，壓力活塞的輸出推力下降越快；同時，壓力活塞在第二壓力腔內(nèi)的壓力作用下迅速向左移動，與被測試設備和力傳感器脫開聯(lián)接，實現(xiàn)負階躍力的卸載。
[0023]本實用新型使用氣壓或液壓系統(tǒng)對被測設備施加推力，能夠施加的作用力大，且反應靈敏，施加的力度精確、可控；并且氣壓和液壓系統(tǒng)在卸荷時反應迅速，下降沿時間短，并可通過調節(jié)第二壓力腔內(nèi)的氣壓值來調節(jié)下降沿時間。
[0024]本實用新型具有初始力精確、初始作用力大而且力的下降沿時間可調的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型的不意圖及卸荷閥脫尚卸荷口的不意圖。
[0026]圖2是卸荷閥封閉卸荷口的示意圖。
[0027]圖3是卸荷閥的示意圖。
[0028]圖4是閥體安裝座與壓力缸之間設有卸荷閥座時的示意圖。
[0029]圖5是第二種壓力缸的示意圖。
[0030]圖6是第三種壓力缸的示意圖。
[0031]圖7是第四種壓力缸的示意圖。
[0032]圖8是現(xiàn)有的負階躍力發(fā)生裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例一
[0034]參照圖1-3
[0035]負階躍力試驗系統(tǒng)，包括被測設備1，固定于被測設備I上的力傳感器2和對被測設備I施加作用力的負階躍力發(fā)生裝置；負階躍力發(fā)生裝置包括壓力缸3，與壓力缸3連接的壓力控制回路，將壓力缸內(nèi)腔分隔為第一壓力腔31和第二壓力腔32的壓力活塞33，與壓力活塞33固定連接的活塞桿34，和開設于壓力缸3上的卸荷口 35，以及與卸荷口 35適配、能迅速開啟卸荷口 35的卸荷閥4 ；
[0036]卸荷口 35設置于第一壓力腔31，活塞桿34穿過第二壓力腔32，活塞桿34的外露端頂推被測設備1，力傳感器2感應活塞桿34與被測設備I之間的壓力。該壓力缸3可以是氣壓缸也可以是液壓缸。壓力控制回路控制壓力活塞33和活塞桿34頂推被測設備I的壓力。
[0037]卸荷閥4包括與卸荷口 35適配的閥體41、閥體安裝座42和帶動閥體41運動以封閉或開啟卸荷口 35的卸荷機構；閥體41可滑動地安裝于閥體安裝座42上；
[0038]所述的卸荷機構包括液壓缸43、與液壓缸43適配的液壓活塞44和閥體41的頂推機構，液壓活塞44與頂推機構連接；液壓缸43與閥體安裝座42固定連接。
[0039]液壓活塞44的外表面設有一圈向外延伸的凸緣441,凸緣441將液壓缸內(nèi)腔分隔為第一液壓子腔4A和第二液壓子腔4B，兩個液壓子腔4A、4B分別與控制液壓活塞44上下運動的液壓控制回路連接。
[0040]液壓活塞44軸向設有通孔442，液壓活塞44靠近閥體41的一端外露，液壓活塞44和閥體安裝座42密封配合時液壓活塞44的通孔442形成推動閥體41的頂推液壓腔；
[0041]液壓缸43設有進液通道4C和出液通道4D，液壓活塞44與閥體安裝座42密封配合時、進液通道4C連通頂推液壓腔，液壓活塞44脫離閥體安裝座42時、出液通道4D連通液壓活塞44的通孔442。
[0042]液壓缸43具有三段階梯孔，第一段階梯孔與液壓活塞44適配，第二段階梯孔與凸緣441適配，第三段階梯孔與液壓活塞44之間有間隙，第二段階梯孔位于第一段階梯孔和第三段階梯孔之間；
[0043]第二段階梯孔上設有蓋板45，蓋板45和第二段階梯孔形成液壓缸內(nèi)腔，液壓活塞44貫穿蓋板45并與蓋板45密封連接；
[0044]第一段階梯孔連通進液通道4C，第三段階梯孔連通出液通道4D。
[0045]閥體41包括與卸荷口 35配合的堵頭411、底盤412和連接堵頭411與底盤412的連接桿413，閥體安裝座42設有底盤容納腔421，底盤412可軸向滑動地安裝于容納腔421，容納腔421設有允許連接桿413貫穿的閥體通孔，容納腔421設有阻止閥體41脫離的限位板46，限位板46上設有通油孔461 ；
[0046]閥體41的底盤412與閥體安裝座42之間設有彈簧414。
[0047]閥體安裝座42上固定有液路密封板47，液路密封板47位于限位板46下方，液路密封板47上設有與液壓活塞44適配的過油孔471。所謂過油孔471與液壓活塞44適配，是指液壓活塞44能夠與過油孔471的孔壁貼合密封，液壓活塞44的通孔442與過油孔471連通。
[0048]本實用新型的技術構思是:卸荷閥4封閉卸荷口 35時，壓力控制回路控制壓力缸3內(nèi)的工作介質將壓力活塞33向被測設備I方向頂推，對被測設備I施加壓力。卸荷閥4開啟卸荷口 35時，第一壓力腔31的`工作介質從卸荷口 35排出，第二壓力腔32的工作介質推動壓力活塞33向第一壓力腔31運動，活塞桿34脫離被測設備1，負階躍力實現(xiàn)。
[0049]卸荷閥4為液壓系統(tǒng)，可承載的壓力大，因此，壓力活塞33施加于被測設備I上的初始作用力的上限增大，使大的負階躍力的實現(xiàn)成為可能。另外，液壓系統(tǒng)反應靈敏，能夠迅速開啟卸荷口 35，下降沿時間短。
[0050]本實用新型使用氣壓或液壓系統(tǒng)對被測設備施加推力，能夠施加的作用力大，施加的力度精確、可控；并且卸荷閥采用的液壓系統(tǒng)在卸荷時反應迅速，下降沿時間短，并可通過調節(jié)第二壓力腔內(nèi)的壓力值來調節(jié)下降沿時間。
[0051]本實用新型具有初始力精確、初始作用力大而且力的下降沿時間可調的優(yōu)點。
[0052]實施例二
[0053]參照圖4
[0054]本實施例與實施例一的區(qū)別之處在于:在壓力缸3和卸荷閥4的閥體安裝座42之間增設一個卸荷閥座48，以限制壓力缸3的工作介質的流動。其余結構都與實施例一相同。
[0055]具體來說,卸荷閥4還包括卸荷閥座48,卸荷閥座48設置于壓力缸3和閥體安裝座42之間，卸荷閥座48中空且與壓力缸3固定連接，卸荷閥座48、閥體安裝座42和壓力缸3圍合成卸荷腔4E，卸荷腔4E具有與外界連通的排壓口 481。當壓力缸3為氣壓缸時，排壓口上設置第二消聲器X2。
[0056]本實施例的技術構思是:在壓力缸3和閥體安裝座42之間增設一個卸荷閥座48，利用卸荷閥座48形成卸荷腔4E卸荷時，壓力缸3的工作介質先進入卸荷腔4E內(nèi)，再經(jīng)卸荷腔4E的排壓口 481外排。當壓力缸3為液壓缸時，卸荷腔4E的排壓口 481連接輸送管道，將液體工作介質外排。當壓力缸3為氣壓缸時，氣體通過排壓口 481向外界排放。為了減小噪聲，在排壓口 481上安裝第二消聲器X2。
[0057]實施例三
[0058]參照圖5
[0059]本實施例與實施例二的區(qū)別之處在于:第一壓力腔31內(nèi)設有向壓力活塞33方向延伸的凸臺311，凸臺311與壓力缸3之間有空隙，該間隙連通壓力控制回路和泄壓口 35。其余結構都與實施例二相同。
[0060]本實施例的技術構思是:通過設置凸臺來減小第一壓力腔31的容積。第一壓力腔31的容積越小，所需要的卸荷時間越短。卸荷時間越短則第一壓力腔31內(nèi)的壓力下降越快，壓力活塞33的輸出推力下降越快；同時，壓力活塞33在第二壓力腔32內(nèi)的壓力作用下迅速向左移動，與被測試設備I和力傳感器2脫開聯(lián)接，實現(xiàn)負階躍力的卸載。當然，還可以通過增大卸荷口來縮小卸荷時間。
[0061]初始狀態(tài)時，第一壓力腔31內(nèi)尚未輸入工作介質,此時壓力活塞33抵靠于凸臺311，凸臺311與壓力缸3內(nèi)壁之間的空隙允許工作介質進入第一壓力腔31內(nèi)。
[0062]本實施例具有結構簡單，下降沿時間短的優(yōu)點。
[0063]實施例四
[0064]參照圖6
[0065]本實施例與實施例三的區(qū)別之處在于使第一壓力腔31的容積小于第二壓力腔32的容積的方式不同，其余結構都相同。具體來說，第一壓力腔31的內(nèi)壁向內(nèi)延伸形成環(huán)形臺階312，環(huán)形臺階312上設有連通內(nèi)腔與壓力控制回路連接的連接通道313，泄壓口 35開設于環(huán)形臺階312上。
[0066]初始狀態(tài)時，第一壓力腔31內(nèi)尚未輸入工作介質,此時壓力活塞33抵靠于環(huán)形臺階312上。開始工作時，工作介質輸入第一壓力腔31內(nèi)，并推動壓力活塞33向第二壓力腔31運動。
[0067]本實施例的技術構與實施例三的區(qū)別之處在于:通過設置環(huán)形臺階來減小第一壓力腔的容積，縮短第一壓力腔的卸荷時間。
[0068]本實施例具有結構簡單，下降沿時間短的優(yōu)點。
[0069]實施例五
[0070]參照圖7
[0071]本實施例與實施例三的區(qū)別之處在于使第一壓力腔31的容積小于第二壓力腔32的容積的方式不同，其余結構都相同。具體來說，壓力活塞33上固定有凸塊36，凸塊36位于第一壓力腔31內(nèi)，凸塊36的側壁與第一壓力腔31的內(nèi)壁有間隙，該間隙連通壓力控制回路和卸荷口 35。
[0072]初始狀態(tài)時，第一壓力腔31內(nèi)尚未輸入工作介質,此時凸塊抵靠于第一壓力腔的端面上。開始工作時，工作介質經(jīng)凸塊36與第一壓力腔31的間隙進入第一壓力腔31內(nèi)，并推動壓力活塞33向第二壓力腔31運動。
[0073]本實施例的技術構思與實施例三的區(qū)別指出在于:通過設置凸塊來減小第一壓力腔的容積，凸塊的體積足以使第一壓力腔的容積小于第二壓力腔的容積。
[0074]本實施例具有結構簡單，下降沿時間短的優(yōu)點。
[0075]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.負階躍力試驗系統(tǒng)，包括被測設備，固定于被測設備上的力傳感器和對被測設備施加作用力的負階躍力發(fā)生裝置；負階躍力發(fā)生裝置包括壓力缸，與壓力缸連接的壓力控制回路，將壓力缸內(nèi)腔分隔為第一壓力腔和第二壓力腔的壓力活塞，與壓力活塞固定連接的活塞桿，和開設于壓力缸上的卸荷口，以及與卸荷口適配以開啟或關閉卸荷口的卸荷閥；卸荷口設置于第一壓力腔，活塞桿穿過第二壓力腔，活塞桿的外露端頂推被測設備，力傳感器感應活塞桿與被測設備之間的壓力。
2.如權利要求1所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:第一壓力腔內(nèi)設有向壓力活塞方向延伸的凸臺，凸臺與壓力缸之間有空隙，凸臺與壓力缸之間的間隙連通壓力控制回路和泄壓口。
3.如權利要求1所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:第一壓力腔的內(nèi)壁向內(nèi)延伸形成環(huán)形臺階，環(huán)形臺階上設有連通內(nèi)腔與壓力控制回路連接的連接通道，泄壓口開設于環(huán)形臺階上。
4.如權利要求2或3所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:卸荷閥包括與卸荷口適配的閥體、閥體安裝座和帶動閥體運動以封閉或開啟卸荷口的卸荷機構；閥體可滑動地安裝于閥體安裝座上； 所述的卸荷機構包括液壓缸、與液壓缸適配的液壓活塞和閥體的頂推機構，液壓活塞與頂推機構連接；液壓缸與閥體安裝座固定連接。
5.如權利要求4所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:液壓活塞的外表面設有一圈向外延伸的凸緣，凸緣將液壓缸內(nèi)腔分隔為第一液壓子腔和第二液壓子腔，兩個液壓子腔分別與控制液壓活塞上下運動的液壓控制回路連接；液壓活塞軸向設有通孔，液壓活塞和閥體安裝座配合形成推動閥體的頂推液壓腔；液壓缸設有進液通道和出液通道，進液通道和出液通道選擇性地與頂推液壓腔連通。
6.如權利要求5所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:液壓缸具有三段階梯孔，第一段階梯孔與液壓活塞適配，第二段階梯孔與凸緣適配，第三段階梯孔與液壓活塞之間有間隙，第二段階梯孔位于第一段階梯孔和第三段階梯孔之間； 第二段階梯孔上設有蓋板，蓋板和第二段階梯孔形成液壓缸內(nèi)腔，液壓活塞貫穿蓋板并與蓋板密封連接； 第一段階梯孔連通進液通道，第三段階梯孔連通出液通道。
7.如權利要求6所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:閥體包括與卸荷口配合的堵頭、底盤和連接堵頭與底盤的連接桿，閥體安裝座設有底盤容納腔，底盤可軸向滑動地安裝于容納腔，容納腔設有允許連接桿貫穿的閥體通孔，容納腔設有阻止閥體脫離的限位板，限位板上設有通油孔；閥體的底盤與閥體安裝座之間設有彈簧。
8.如權利要求7所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:閥體安裝座上固定有液路密封板，液路密封板位于限位板下方，液路密封板上設有與液壓活塞適配的過油孔；液壓活塞能夠與過油孔的孔壁貼合密封，液壓活塞的通孔與過油孔連通。
9.如權利要求8所述的負階躍力試驗系統(tǒng)，其特征在于:卸荷閥還包括卸荷閥座，卸荷閥座中空且與壓力缸固定連接，卸荷閥座、閥體安裝座和壓力缸圍合成卸荷腔，卸荷腔具有與外界連通的排壓口。
【文檔編號】G01L5/00GK203672536SQ201420017788
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權日:2014年1月10日
【發(fā)明者】何聞, 李勁林, 陳群 申請人:浙江大學