专利名称：一种加载试验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加载试验装置，尤其涉及一种用于测试各种垂直升降的顶升装置加载状况下性能的加载试验装置。
背景技术：
在大型装备制造领域，常常需要对所设计产品的安全性和可靠性进行测试。通过对产品样品有意施加一定的外部载荷，并且该外部载荷能够对现实使用中的产品受力状况进行模拟，可以有效地对产品性能进行验证，从而避免在实际使用中可能出现的问题。以飞机千斤顶为例，其是用于对飞行器等大型装备进行维护维修的重要顶升装置。为了验证所设计的飞机千斤顶能否满足相关技术规范的要求，保证使用时的安全性、可靠性，每一个飞机千斤顶在交付使用前必须进行加载试验。但是，传统的加载试验工具往往仅能进行正向载荷的加载，这只能满足部分的安全性检验需要。因为在实际使用中，产品除了正向的加载以外，还可能因为配合误差等原因在严峻受力状况下受到垂直于正向载荷的侧向载荷。侧向载荷的存在可能引起顶升装置的损坏从而导致所顶升的重物倾覆，引发事故。还是以飞机千斤顶为例，其所接受的内泄漏试验、外泄漏试验、静载试验等仅需要加载正向载荷，而对于另一项非常重要的考察千斤顶承受侧向力性能的试验内容即动载试验，则要求在飞机千斤顶油缸活塞杆顶端同时加载正向载荷和侧向载荷，并需要飞机千斤顶在保持这种受力状况下连续做多次全行程的循环升降，以模拟其工作过程中最严峻的受力状况。值得注意的是，在这个加载过程中，千斤顶是主动伸缩的，而加载装置则是被动的， 加载装置产生的载荷相当于相对千斤顶轴心产生了重心偏移的重物，这样基本模拟了千斤顶顶升飞机时可能出现的不利情况；这时，被试的飞机千斤顶由于侧向力的作用，并由于间隙和变形的影响其顶端可能发生少许侧向位移，这对试验装置也提出了适应这种变化的新的要求。对这类加载试验来说，通常的加载试验装置无法满足其需要。在对加载试验装置的改进实践过程中，也出现了一些实现侧向加载的设计，比较常见的是利用至少两根导向柱或导向槽等机构来实现侧向加载装置的移动。但是对这样的结构，制造和安装的精度要求高且不易控制，制造成本相对较高，侧向加载装置在试验过程的上下移动中往往容易因各种偶然因素出现卡滞和倾斜现象。
发明内容
通过本发明的方案可以解决上述问题。本发明提出了一种加载试验装置，其包括支撑框架、正向加载装置和侧向加载装置；其中支撑框架包括顶框、底座和竖直的两侧框，组成一个封闭框架；正向加载装置位于两侧框之间，用于对待试装置施加正向载荷，其高度能够沿着两侧框上下调整，并且在其底部具有加载端，加载端能沿正向上下移动；侧向加载装置位于正向加载装置的下方，与加载端连接并随加载端的移动而上下移动，用于对待试装置施加侧向载荷。
可选地，正向加载装置可以包括相互垂直交叉布置的上梁和正向油缸，上梁通过例如两根固定销连接在两侧框上，用于将正向加载装置相对于支撑框架固定，从而提供正向加载的固定受力端；正向油缸的缸体与上梁通过铰接方式连接，能够在竖直平面内进行摆动；正向油缸的伸缩端与正向力传感器、加载端依次串联，从而形成了本发明的移动加载受力端，用以提供正向载荷。可选地，所述侧向加载装置包括下梁、沿水平面中一直线方向相连的侧向油缸、侧向力传感器和连接套，其中下梁的两端接合所述两侧框，所述加载端位于其中部，下梁是侧向油缸的安装载体，并由于所述加载端通过销轴与下梁相连接，加载端通过带动下梁从而能够带动整个侧向加载装置跟随加载端上下移动；侧向油缸的固定端与下梁相连，其伸缩端与侧向力传感器和连接套依次串联，并最终连接到加载端的侧面，从而使得侧向油缸的伸缩端所施加的加载通过连接套传递到加载端上，实现对待试验的顶升装置进行侧向加载。可选地，位于所述加载端上的与待试装置结合的加载点与所述正向油缸和侧向油缸的中心线延伸交点大致重合，这样做是为了相对直观地加载，不需要复杂换算即可获取实际加载的侧向力数据。可选地，在加载端与下梁之间具有销轴-销孔装置，用于实现二者之间的连接，使侧向加载装置能随加载端的移动而上下移动，并且销孔的横截面形状大于销轴的截面形状。优选地，销孔的横截面形状可以设置为，加载端与下梁沿着正向加载方向保持固定，而沿着侧向加载方向能够相互移动一段距离。这种设计充分考虑了待试装置的加载点因侧向力作用可能产生的少量侧向位移的影响。通过这样的结构，既可以在施加侧向加载的时候确保侧向加载的有效传递，又可以确保试验装置的安全性，避免由于误操作使侧向力过大从而损坏待试装置的情况，也是当待试装置的抗侧向力性能不满足要求，产生的侧向位移过大时的保护措施。值得注意的是，所述正向油缸的缸体与上梁通过铰接方式连接，正向油缸能够进行小幅摆动从而使所述加载端能沿侧向少量自由移动，这种设计适应了所试装置的受力点因侧向力产生的侧向位置变化，避免侧向力加载到了正向油缸上而不是待试装置上。这也是确保侧向加载的有效传递的措施。可选地，侧框上具有对称设置的销孔，上梁上具有可与销孔对准的固定孔，从而可以通过用固定销穿入对准的销孔和固定孔而将上梁相对于支撑框架固定。可选地，销孔可为多个，设置为沿侧框分布的两排，从而使得上梁相对于支撑框架具有多级固定位置。可选地，支撑框架还包括成对的安全销，其能够插入各个销孔中，并且两端伸出侧框的表面，从而尽量降低了由于正向加载装置在调试、调整位置、工作过程中的意外掉落而产生的影响程度。可选地，在所述下梁的左端以及左侧框的内侧表面之间安装有滚动直线导轨副， 进一步可选地，滑块安装在下梁的左端，滑轨竖直安装在左侧框的内侧表面上。本发明充分利用了滚动直线导轨副的配合精密、摩擦力小、能承受多个方向的力或力矩的优点，从而使下梁连带整个侧向加载装置受到约束，仅能上下平移而不会出现倾斜。
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可选地，在下梁的右端以及右侧框的内侧表面之间安装有滑块-滑轨组件，进一步可选地，滑块安装在下梁右端，滑轨竖直安装在右侧框的内侧表面上。与左侧滚动直线导轨副不同，这里的滑块-滑轨组件的配合间隙则较大，仅能限制正向加载装置和所述侧向加载装置在垂直于正向油缸和侧向油缸两者中心线组成的平面方向的偏移，起到辅助限位和导向作用。另外，从安装结构可以看出，侧向力不会通过下梁和滑块-滑轨组件传递到右侧框。这样，安装在下梁和左侧框上的滚动直线导轨副配合精密，摩擦力小，能承受多个方向的力或力矩，能够将下梁限制为仅能上下平移；而安装在下梁和右侧框上的滑块-滑轨组件的配合间隙较大，仅能限制正向加载装置和侧向加载装置在垂直于两侧框所构成平面的方向上的偏移。可选地，在顶框上包括辅助提升装置，例如在其两端分别安装有手拉葫芦，从而可以通过手拉葫芦来实现正向加载装置的上下位置调整。可选地，左侧框的左侧包含斜撑。因为左侧框为主要承受侧向力的固定受力端，需要对左侧框进行加强。本发明的加载试验装置与现有技术相比，不仅能够同时加载正向载荷和侧向载荷，而且加载过程平稳，侧向加载装置不会发生倾斜或卡滞，此外还具有结构简单，易于制造和装配的特点，并且还具有较高的安全性和可靠性，从而能够满足各种加载试验的需要， 尤其适用于测试各种垂直升降的顶升装置顶升性能和承受侧向力的性能。
在下面的详细描述中将会经常参考以下附图，可以更加清楚地了解本发明的特点和结构，其中图1是根据本发明优选实施方式的加载试验装置的透视图，显示了加载试验装置的整体结构；图2是如图1中所示的加载试验装置的局部放大视图，显示了侧向加载装置的结构；图3是如图1中所示的加载试验装置沿着图2中的A-A剖面线的局部放大俯视图。
具体实施例方式下面将参照所附附图来对本发明的优选实施方式进行描述。应当理解的是，这里所公开的实施方式仅仅是本发明的优选方案，除了已经公开的方式以外，本发明还可以以各种其它形式实现。如图1所示，本发明优选实施方式中的加载试验装置100主要包括支撑框架10、正向加载装置50和侧向加载装置60，而图1中示出的虚线部分即以附图标记90标示的部件是待试装置，不作为本发明的一部分。需要说明的是，虽然在本实施方式中待试装置90采用的是飞机千斤顶，但是根据待试装置的不同，也可以很容易地变更为其它装置。支撑框架10主要包括顶框11、底座12和竖直安装的左右两个侧框13、14，它们均可由例如钢质型材制成，从而具有很高的刚性和承载能力。左右两个侧框13、14的底部可扩张开形成支架状，从而提高整个框架的稳定性，即使在试验过程中受到很高载荷的情况下仍然不会发生倾覆。进一步地，在支撑框架10的两个侧框13、14的内侧，还分别具有两滑轨18、19(如图3中清楚所示)，分别用于接合在正向加载装置50上的滑块56、58，并且在左侧组成的是配合精密的滚动直线导轨副，在右侧组成的则是配合间隙较大的滑块-滑轨，实现侧向加载装置60相对于支撑框架10的竖直滑动，这将在后续说明中进行详细描述。此外，支撑框架10还包括一些其它部件，例如两排竖直分布的销孔15和可插进各个销孔15的安全销16。其中，销孔15沿竖直方向对称分布在两个侧框13、14上并且垂直于由两个侧框13、14所构成的平面延伸。安全销16在插入销孔15中以后，端部仍然突出两个侧框13、14的表面一段距离，从而用作安全承载装置，在正向加载装置50意外掉落时可以阻止其进一步下落。进一步地，如图1中清楚所示，正向加载装置50大致位于支撑框架10的两个侧框 13、14之间，其主要结构由上梁52和正向油缸53构成。其中上梁52水平延伸，并且其左右两端形成围绕在两侧框13、14外围的中空结构，从而可以使得整个上梁52可以沿着两侧框13、14在竖直方向上平移。在上梁52上还具有可与销孔15对准的固定孔，从而可以在将整个正向加载装置50平移至所需的高度后， 通过所插入的固定销而将上梁52固定在支撑框架10上，并通过固定销59和销孔15之间的配合为正向加载提供固定的受力端。正向油缸53沿竖直方向布置，如图1所示，其固定端穿过上梁52并且以铰接方式与其连接，而其伸缩端则与正向力传感器81以及加载端57串联，并与下梁64相连接，从而从正面看去，整个正向加载装置50和侧向加载装置60形成了 “士”字形结构。下面将参考图2、3对侧向加载装置60的结构进行详细描述。如图2中清楚所示，侧向加载装置60主要包括下梁64、侧向油缸62、侧向力传感器82和连接套63。其中侧向油缸62沿水平方向布置，其固定端通过一连接块而与下梁64 的一端相连，并且共同通过滑块56而接合在滑轨18上。连接套63与侧向力传感器82、侧向油缸62沿同一直线布置，其一端与侧向力传感器82、侧向油缸62的伸缩端串联，其另一端呈现叉状，并套接在加载端57上。这样，侧向油缸62的固定端支撑在侧框13的滑轨18 上以提供加载的固定受力端，其伸缩端通过连接套63而对加载端57施加侧向载荷。下梁64在与上梁52相同的竖直平面内水平延伸，其延伸尺寸小于上梁52，并且恰好被夹在两侧框13、14之间。在下梁64的左端以及左侧框的内侧表面上安装有滚动直线导轨副，包含滑块56和滑轨18，这样使得下梁64连带整个侧向加载装置60可以沿着滚动直线导轨副上下滑动平移。如图1中所示，在下梁的右端以及右侧框的内侧表面上安装有相互之间配合间隙较大的滑块58和滑轨19，能起到辅助导向的作用。并且在下梁64的正下方，侧向油缸62和正向油缸53中心线延伸的交点处还具有加载端57的加载点，用于与待试装置相连接。需要注意的是，如图2、3中清楚所示，加载端57与下梁64之间的连接通过销轴71 来实现。并且下梁64上用于连接销轴71的销孔72的横截面形状并不与销轴71的横截面销轴完全相同，而是沿着侧向载荷的加载方向延伸了一小段距离。通过这样的设置，一方面可以便于侧向载荷更好地被加载到加载端57上，而不会被下梁64从侧面作用于加载端57 上的反作用力抵消，另一方面，如果侧向载荷过大而超出了加载端57和待试装置的安全承受范围，那么轴销71在沿着侧向载荷的方向移动一小段距离后，将以其侧面抵靠住销孔72 的侧面。此时，过大的侧向载荷将通过下梁64而传递到侧框13上，从而实际作用于加载端 57的载荷不会增加而超出加载端57和待试装置的安全承受范围，从而确保试验过程的安全性，起到一定的防错和保护作用。如果只需加载正向试验载荷，则使侧向油缸62产生回缩力，这时销轴71紧靠销孔72左侧，此位置正是正向油缸53处于完全垂直的位置，且侧向油缸62产生的回缩力不会对待试装置产生任何影响。另外需要注意的是，所述正向油缸53的缸体与上梁52通过铰接方式连接，正向油缸53能够进行小幅摆动从而使所述加载端能沿侧向少量自由移动，这也是避免侧向力错误地加载到了正向油缸53上而不是待试装置上，确保侧向加载的有效传递的措施。除了上述主要部分以外，加载试验装置100还可以具有一些辅助性的部件，例如图1中所示的支撑在侧框13上的斜撑17以及连接在顶框11和上梁52之间的手拉葫芦 20。其中，斜撑17用于进一步支撑侧框13，以提供侧向的支撑力，避免在侧向加载的作用下侧框13发生倾覆。而一对手拉葫芦20对称设置在顶框11和上梁52的左右两端，用于调节正向加载装置50的竖直高度。当然，也可以采用其它装置与手拉葫芦20共同实现正向加载装置50的位置调整，例如采用从底部将正向加载装置50向上推顶的千斤顶，在完成正向加载装置50的位置调整后，只需将千斤顶移除并替换以待试装置即可进行加载试验。此外需要说明的是，加载试验装置100还应有液压系统、电气控制系统、电气测量系统与之配套，从而形成一套完整的试验系统，但是这些配套装置的结构不再进行详细论述，这里仅对试验力值方面的相关内容做进一步说明。在实施侧向加载的过程中，待试装置的加载点即所述加载端57处因侧向力作用可能产生侧向位移，从而正向油缸53的实际加载力方向会偏离竖直方向，形成一定的倾角，此时待试装置所承受的正向载荷是正向油缸53加载力的垂向分力与整个侧向加载装置60重力的合力，侧向载荷是侧向油缸62加载力与正向油缸53加载力的侧向分力的合力。因此，正向力传感器81与侧向力传感器82的读数与实际加载到待试装置的正向载荷、 侧向载荷存在偏差。这时可通过液压系统、电气控制系统、电气测量系统所组成的电液伺服系统来实时修正，以保证实际加载的正向载荷和侧向载荷符合试验要求。在具体实施时，可以通过计算估计出所述加载端57处的侧向位移对实际加载的正向载荷和侧向载荷的影响程度，如果在试验精度要求范围之内，则正向力传感器81的读数与整个侧向加载装置60的重量之和即可作为待试装置所承受的正向载荷值，侧向力传感器82的读数即可作为待试装置所承受的侧向载荷值。因此当试验精度要求较低时，可以对液压和电气系统进行相应简化，以达到节约成本的目的。
权利要求
1.一种加载试验装置(100)，其特征在于，包括支撑框架(10)、正向加载装置(50)和侧向加载装置(60)；其中所述支撑框架(10)包括顶框(11)、底座(12)、竖直的两侧框(13、14)，组成一个封闭框架；所述正向加载装置(50)位于所述两侧框(13、14)之间，其高度能够沿着所述两侧框 (13、14)上下调整，并且在其底部具有加载端(57)；所述侧向加载装置(60)位于所述正向加载装置(50)的下方，与所述加载端(57)连接并随加载端(57)的移动而上下移动。
2.如权利要求1所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述侧向加载装置(60)包括下梁(64)、侧向油缸(6 、侧向力传感器(8 和连接套(63)，其中所述下梁(64)的两端接合所述两侧框(13、14)，所述加载端(57)位于其中部，所述侧向油缸(6 的固定端与所述下梁(64)相连，其伸缩端与侧向力传感器(8 和连接套(6 依次串联，并最终连接到所述加载端(57)的侧面。
3.如权利要求2所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述正向加载装置(50)还包括相互垂直交叉布置的上梁(5 和正向油缸(53)，所述上梁(5 通过固定销(59)连接在所述两侧框(13、14)上，所述正向油缸(5 的缸体与所述上梁(5 通过铰接方式连接， 能够在竖直平面内进行摆动，其伸缩端与正向力传感器(81)、所述加载端(57)依次串联。
4.如权利要求2所述的加载试验装置(100)，其特征在于，位于所述加载端(57)上的与待试装置结合的加载点与所述正向油缸(53)和所述侧向油缸(62)的中心线延伸交点重合 ο
5.如权利要求2所述的加载试验装置(100)，其特征在于，在所述加载端(57)与所述下梁(64)之间具有销轴(71)-销孔(72)装置，所述销孔(72)的横截面形状大于所述销轴 (71)的截面形状。
6.如权利要求5所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述销孔(72)的横截面形状设置为，所述加载端(57)与所述下梁(64)沿着正向加载方向保持固定，而沿着侧向加载方向能够相互移动一段距离。
7.如权利要求2-6中任一项所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述侧框(13、 14)上具有对称设置的销孔(15)，所述上梁(5 上具有可与所述销孔(1 对准的固定孔。
8.如权利要求7所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述销孔(15)为多个，设置为沿侧框(13、14)分布的两排。
9.如权利要求1-6中任一项所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述支撑框架(10)还包括成对的安全销(16)，其能够插入各个所述销孔(15)中，并且两端伸出所述侧框 (13、14)的表面。
10.如权利要求3-6中任一项所述的加载试验装置(100)，其特征在于，在所述下梁 (64)的一端以及所对应的侧框(13)的内侧表面之间安装有滚动直线导轨副。
11.如权利要求10所述的加载试验装置(100)，其特征在于，在所述下梁(64)的另一端以及所对应的另一侧框(14)的内侧表面之间安装有滑块-滑轨组件。
12.如权利要求1-6中任一项所述的加载试验装置(100)，其特征在于，在所述顶框(11)上包括辅助提升装置。
13.如权利要求12所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述辅助提升装置是分别安装在所述顶框(11)的两端的手拉葫芦00)。
14.如权利要求1-6中任一项所述的加载试验装置(100)，其特征在于，所述左侧框 (13)的左侧包含斜撑(17)。
全文摘要
一种加载试验装置，其包括支撑框架、正向加载装置和侧向加载装置；其中支撑框架包括顶框、底座、竖直的两侧框；正向加载装置位于所述两侧框之间，其高度可调整，在其下部具有的加载端能够上下移动并能沿侧向作少量移动；侧向加载装置位于正向加载装置的下部，与所述加载端连接并随加载端的移动而上下移动。通过本发明所提供的加载试验装置，可以对静止或运动中的待试装置同时实现正向加载和侧向加载，并且其结构简单，易于制造和操作，适用于对各种垂直升降的顶升装置进行测试。
文档编号G01M99/00GK102235943SQ201010168379
公开日2011年11月9日 申请日期2010年5月6日 优先权日2010年5月6日
发明者周涛, 周祥华, 姚铁军, 徐国军, 王燕玲 申请人:中国商用飞机有限责任公司, 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院