申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所

申请日：2018-04-28

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN108362470B

主分类号：G01M9/06

分类号：G01M9/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2018.08.28#实质审查的生效;2018.08.03#公开

摘要：本发明公开了一种天平校准加载套。通过销钉定位、螺纹压紧的方式，将本发明的天平校准加载套中的加载钉固定在滑块上，使加载点的位置定位更为精确和牢固，通过滑块在滑槽中的连续移动实现天平校准加载点位置的连续调节和连续准确定位。本发明的天平校准加载套在单元校准法向力和侧向力时，避免引入较大的附加俯仰力矩和偏航力矩的干扰；在多元校准时，通过控制加载点的位置，使力矩按照加载表的要求准确调节；使用本发明的天平校准加载套，可以将天平校准加载点的位置精度提高到0.05mm。

主权项：1.一种天平校准加载套，其特征在于，所述的天平校准加载套包括：加载套主体（1）、滑块（2）、刻度块（3）、压块（4）、加载钉（5）、压紧螺母（6）、加载杆（9）；所述的加载套主体（1）为一个一端封闭、一端开口的，外表面开有孔和槽的水平放置的柱状壳体结构，加载套主体（1）的前端面为封闭端，前端面上有加载孔（7）、减重孔Ⅰ（801）和减重孔Ⅱ（802），加载孔（7）位于加载套主体（1）的轴线上，用于轴向力的加载，加载套主体（1）的后端面为开口端；加载套主体（1）的中部有连接锥段，连接锥段的锥面与压电天平固定连接，连接锥段上有减重孔Ⅲ（803）；加载杆（9）安装在加载套主体（1）中部的外侧面，用于滚转力矩的加载；所述的加载套主体（1）的上面梁上有基准面（11），用于测量加载套主体（1）安装的偏转角度；所述的加载套主体（1）的下面梁为加载梁（10），在加载梁（10）的中间开有滑槽（12），滑槽（12）中安装滑块（2）；所述的滑块（2）的截面形状为T型，安装在加载套主体（1）的加载梁（10）的滑槽（12）上，滑块（2）的侧面与滑槽（12）紧配合，滑块（2）在滑槽（12）内沿加载套主体（1）的轴线方向移动；滑块（2）两侧有柱销孔（13）和螺纹孔（14），滑块（2）和刻度块（3）通过螺钉和销钉固定为一个整体，柱销孔（13）用于定位滑块（2）和刻度块（3），螺纹孔（14）用于紧固滑块（2）和刻度块（3）；滑块（2）的中心有安装加载钉（5）的台阶锥孔（15），加载钉（5）和台阶锥孔（15）的顶部通过螺纹连接；加载钉（5）和台阶锥孔（15）的中部通过锥销定位；加载钉（5）下部有外螺纹，压紧螺母（6）通过加载钉（5）下部的外螺纹压紧压块（4）和刻度块（3）；加载钉（5）底部中心有小孔，小孔内穿过加载线悬挂校准砝码，用于法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载；所述的加载梁（10）的外表面和刻度块（3）上刻有配套的标尺，通过标尺定位确定法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载位置；所述的加载套主体（1）、加载杆（9）、滑块（2）和刻度块（3）的材料为超硬铝合金；所述的加载杆（9）在加载套主体（1）的两侧对称布置。

全文数据：一种天平校准加载套技术领域[0001]本发明属于压电天平校准加载装置领域，具体涉及一种天平校准加载套。背景技术[0002]风洞是进行各种飞行器模型气动特性测试的主要设备，针对不同风洞的运行特点，发明了相适应的天平。压电天平是针对激波风洞短时间脉冲运行的特点而发展的测力试验天平，满足了激波风洞毫秒级试验时间测量模型上气动力的需求。[0003]为了在风洞试验中准确地测量出作用在模型上的气动力载荷，风洞天平在试验前需要经过校准以得到天平的使用系数，在风洞试验时，根据天平的输出，再通过校准得到的天平的使用系数来计算作用在模型上的气动力载荷。[0004]单矢量载荷校准天平，采用砝码作为天平校准载荷力矢量，天平的姿态确定并固定后，校准载荷力矢量的方向也就确定了，根据天平与单矢量载荷的空间位置关系，将单矢量载荷分解到天平各个分量上，形成了天平校准所需要的分量载荷。加载套上单矢量载荷作用点也就对应于天平校准载荷的作用点。在压电天平的校准中，根据压电天平压电元件电荷泄漏特性，使用快速卸载的方式实现反方向载荷的施加。即首先在压电天平加载套上施加砝码载荷，当校准时，将这个加载的砝码载荷快速卸掉，通过加载的反过程卸载实现压电天平的校准。[0005]在压电天平的校准中，通过加载套对压电天平施加校准载荷，主要通过加载位置的变化来改变校准力矩的大小。加载位置的变化通过固定点实现，不能连续变化。而且在单分量校准的时候，如法向力的校准中，当加载位置不在校准中心时，会引入附加的俯仰力矩干扰。[0006]当前亟需发展一种可连续变化加载位置的加载套，这种加载套能准确定位加载位置，还可以准确调整并将加载位置固定在天平的校准中心，从而避免在进行法向力或侧向力的校准中引入较大的附加的俯仰力矩或偏航力矩干扰。发明内容[0007]本发明的天平校准加载套，其特点是，所述的天平校准加载套包括:加载套主体、滑块、刻度块、压块、加载钉、压紧螺母、加载杆。[0008]加载套主体为一个一端封闭、一端开口的，外表面开有孔和槽的水平放置的柱状壳体结构，加载套主体的前端面为封闭端，前端面上有加载孔、减重孔I和减重孔n，加载孔位于加载套主体的轴线上，用于轴向力的加载，加载套主体的后端面为开口端;加载套主体的中部有连接锥段，连接锥段的锥面与压电天平固定连接，连接锥段上有减重孔m;加载杆安装在加载套主体中部的外侧面，用于滚转力矩的加载，加载杆在加载套主体的两侧对称布置。[0009]加载套主体的上面梁上有基准面，用于测量加载套主体安装的偏转角度。加载套主体的下面梁为加载梁，在加载梁的中间开有滑槽，滑槽中安装滑块。[0010]滑块的截面形状为T型，安装在加载套主体的加载梁的滑槽上，滑块的侧面与滑槽紧配合，滑块在滑槽内沿加载套主体的轴线方向移动;滑块两侧有柱销孔和螺纹孔，滑块和刻度块通过螺钉和销钉固定为一个整体，柱销孔用于定位滑块和刻度块，螺纹孔用于紧固滑块和刻度块;滑块的中心有安装加载钉的台阶锥孔，加载钉和台阶锥孔的顶部通过螺纹连接;加载钉和台阶锥孔的中部通过锥销定位;加载钉下部有外螺纹，压紧螺母通过加载钉下部的外螺纹压紧压块和刻度块;加载钉底部中心有小孔，小孔内穿过加载线悬挂校准砝码，用于法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载；加载梁的外表面和刻度块上刻有配套的标尺，通过标尺定位确定法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载位置。[0011]加载套主体、加载杆、滑块和刻度块的材料为超硬铝合金。[0012]本发明的天平校准加载套的加载点的位置可以连续调节和准确定位，在单元校准法向力和侧向力时，避免引入较大的附加俯仰力矩和偏航力矩的干扰;在多元校准时，通过控制加载点的位置，可以使力矩按照加载表的要求准确调节;使用本发明的天平校准加载套，可以将天平校准加载点的位置精度提高到0.05mm;天平校准加载套的加载钉通过销钉定位，螺纹压紧的方式连接在滑块上，使加载点的位置定位更为精确和牢固。附图说明[0013]图1为本发明的天平校准加载套的立体图；图2为本发明的天平校准加载套的剖视图；图3为本发明的天平校准加载套的上视图；图4为本发明的天平校准加载套中的加载套主体结构立体图；图5为本发明的天平校准加载套中的滑块结构示意图；图6为本发明的天平校准加载套中的滑块沿图5中A-A向剖视图；图7为本发明的天平校准加载套中的刻度块结构立体图。[0014]图中，1.加载套主体2.滑块3.刻度块4.压块5.加载钉6.压紧螺母7.加载孔801•减重孔I802.减重孔II803.减重孔IH9.加载杆10.加载梁11.基准面12.滑槽13.柱销孔14.螺钉孔15.台阶锥孔。具体实施方案[0015]下面结合附图和实施例详细说明本发明。[0016]如图1-3所示，本发明的天平校准加载套包括:加载套主体1、滑块2、刻度块3、压块4、加载钉5、压紧螺母6和加载杆9。[0017]如图1所示，加载套主体1为一个一端封闭、一端开口的，外表面开有孔和槽的水平放置的柱状壳体结构，加载套主体1的前端面为封闭端，前端面上有加载孔7、减重孔1801和减重孔118〇2,加载孔7位于加载套主体1的轴线上，用于轴向力的加载，加载套主体丨的后端面为开口端;加载套主体1的中部有连接锥段，连接锥段的锥面与压电天平固定连接，连接锥段上有减重孔DI803;加载杆9安装在加载套主体1中部的外侧面，用于滚转力矩的加载，加载杆9在加载套主体i的两侧对称布置。[0018]如图4所示，加载套主体1的上面梁上有基准面n，用于测量加载套主体丨安装的偏转角度;加载套王体1的下面梁为加载梁10,在加载梁10的中间开有滑槽12,滑槽12中安装滑块2。[0019]如图1、图5、图6所示，滑块2的截面形状为T型，安装在加载套主体1的加载梁10的滑槽12上，滑块2的侧面与滑槽12紧配合，滑块2在滑槽12内沿加载套主体1的轴线方向移动;滑块2两侧有柱销孔13和螺纹孔14，滑块2和刻度块3通过螺钉和销钉固定为一个整体，柱销孔13用于定位滑块2和刻度块3,螺纹孔14用于紧固滑块2和刻度块3;滑块2的中心有安装加载钉5的台阶锥孔15,加载钉5和台阶锥孔15的顶部通过螺纹连接;加载钉5和台阶锥孔15的中部通过锥销定位;加载钉5下部有外螺纹，压紧螺母6通过加载钉5下部的外螺纹压紧压块4和刻度块3加载钉5底部中心有小孔，小孔内穿过加载线悬挂校准砝码，用于法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载。[0020]如图3和图7所示，加载梁10的外表面和刻度块3上刻有配套的标尺，通过标尺定位确定法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载位置。[0021]加载套主体1、加载杆9、滑块2和刻度块3的材料为超硬铝合金。[0022]实施例1在压电天平校准时，首先将压电天平水平安装在校准架上，然后将加载套主体1通过中部的连接锥段安装在压电天平前端的承载锥上，通过加载套主体1的上面梁上的基准面11测量天平校准加载套安装的偏转角度，将这个偏转角度调整到允许角度后将加载套主体1固定。根据加载表确定的加载点位置，松开压紧螺母6,将滑块3调整到加载套主体1上的对应位置，将压紧螺母6压紧，就确定了第一个加载位置，加载线通过加载钉5上的小孔悬挂砝码。通过加载套主体1和刻度块3上标尺的配合使用，可以将加载位置定位精度提高到0.05mm。当需要更换到第二个加载位置时，使用相同的方式进行调整。加载钉5上有不同直径的小孔，用于穿过不同直径的加载线，以满足不同校准载荷的要求。当需要更换加载钉5时，将压紧螺母6松开，同时松开加载钉5上端与滑块2连接的螺纹，将加载钉5从滑块2上取出后，就可以实现加载钉5的更换。

权利要求：1.一种天平校准加载套，其特征在于，所述的天平校准加载套包括:加载套主体1、滑块2、刻度块3、压块4、加载钉⑸、压紧螺母⑹、加载杆⑼；所述的加载套主体（1为一个一端封闭、一端开口的，外表面开有孔和槽的水平放置的柱状壳体结构，加载套主体1的前端面为封闭端，前端面上有加载孔7、减重孔〗8〇1和减重孔II802，加载孔7位于加载套主体（1的轴线上，用于轴向力的加载，加载套主体1的后端面为开口端;加载套主体（1的中部有连接锥段，连接锥段的锥面与压电天平固定连接，连接锥段上有减重孔m8〇3;加载杆9安装在加载套主体（1中部的外侧面，用于滚转力矩的加载；所述的加载套主体a的上面梁上有基准面a1，用于测量加载套主体a安装的偏转角度；所述的加载套主体（1的下面梁为加载梁（10，在加载梁（10的中间开有滑槽12，滑槽12中安装滑块⑵；所述的滑块2的截面形状为T型，安装在加载套主体1的加载梁1〇的滑槽12上，滑块2的侧面与滑槽（12紧配合，滑块2在滑槽（12内沿加载套主体（1的轴线方向移动;滑块⑵两侧有柱销孔13和螺纹孔14，滑块⑵和刻度块⑶通过螺钉和销钉固定为一个整体，柱销孔（I3用于定位滑块2和刻度块3，螺纹孔（14用于紧固滑块2和刻度块3;滑块⑵的中心有安装加载钉⑸的台阶锥孔15，加载钉⑸和台阶锥孔15的顶部通过螺纹连接;加载钉5和台阶锥孔（15的中部通过锥销定位;加载钉5下部有外螺纹，压紧螺母6通过加载钉5下部的外螺纹压紧压块4和刻度块3;加载钉5底部中心有小孔，小孔内穿过加载线悬挂校准砝码，用于法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载；所述的加载梁（10的外表面和刻度块3上刻有配套的标尺，通过标尺定位确定法向力、侧向力、俯仰力矩和偏航力矩的加载位置。2.根据权利要求1所述的天平校准加载套，其特征在于:所述的加载套主体（1、加载杆9、滑块2和刻度块3的材料为超硬铝合金。3.根据权利要求1所述的天平校准加载套，其特征在于:所述的加载杆9在加载套主体1的两侧对称布置。

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