CN109115510A - 一种六分力试验台及其误差的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种六分力试验台，包括六分力试车台和矢量力加载装置，六分力试车台包括动架，定架，测力组件和原位校准装置；测力组件和原位校准装置均为多个，动架通过多个测力组件和原位校准装置与定架连接，矢量力加载装置固定在定架上并与动架连接。本发明的六分力试验台实现了六分力矢量力的测量及误差的确定，结构简单。

Description

一种六分力试验台及其误差的确定方法

技术领域

本发明涉及推力测量技术领域，尤其是一种六分力试验台及其误差的确定方法。

背景技术

发动机试验与测试技术是固体推进技术的重要组成部分，推力矢量偏心则是发动机试验与测试中需要测量的一个重要参数。要研究发动机推力矢量偏心，需要做大量反复的试验，这些试验若都放到飞行试验中是不可能的。主要原因是飞行试验成本高、周期长、信息收获量小、具有冒险性、需要耗费大量的人力。这就需要进行发动机地面试车试验，发动机地面试验是指在地面上根据特定的条件及环境要求，对***进行静态试验，获取描述***的各项性能指标信息，以便解决发动机推力偏心测试过程中的关键问题，然而现有技术中，对于发动机矢量力的实验设备，尤其是发动机六分力矢量力的实验设备尚无成熟性技术，同时，现有技术中的六分力矢量推力测量技术，尤其是卧式六分力矢量推力测量技术，其并未考虑发动机的重力或者尚无很好的方法考虑发动机的重力影响，导致测量结果存在较大误差。

此外，矢量发动机的测试需要矢量推力试车台，为保证矢量推力试车台测试数据的准确性，需要进行相关校准工作。矢量试车台校准相比于轴向试车台最大的区别是矢量试车台校准时施加的模拟推力为空间矢量力，轴向试车台校准时施加的模拟推力是单一方向的推力。国内现有矢量台校准技术仅局限于对单个分量进行单独校准，这种方法只能够沿三个方向分别施加单一方向的模拟推力，无法模拟空间矢量力。施加单一方向模拟推力得到的校准结果不能直接说明矢量推力测量***的性能，不能满足矢量推力准确测量的要求。为了在矢量发动机试车时得到准确的推力测试结果，正确评估发动机性能，需要对矢量试车台施加空间矢量力来模拟矢量发动机的推力，从而对矢量试车台进行推力校准，掌握力传感器之间的相互作用，然而，现有技术的矢量力加载装置结构复杂，复杂的结构导致累计误差的加大。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种六分力试验台及其误差的确定方法。

本发明的技术解决方案是：一种六分力试验台，包括六分力试车台和矢量力加载装置，六分力试车台包括动架，定架，测力组件和原位校准装置；测力组件和原位校准装置均为多个，动架通过多个测力组件和原位校准装置与定架连接，矢量力加载装置固定在定架上并与动架连接。

进一步的，动架包括转接架，中心架，加强板和桁架；沿试验件的轴向方向，转接架，桁架和中心架依次固定连接，加强板安装在试验件上；转接架包括依次固定连接的前板，承力管和后板，后板与桁架连接，前板上固定有中心套；定架包括水平基础部，承力部和安装部；水平基础部包括水平底座，水平基板，第一支撑座和第二支撑座；水平基板固定在水平底座上，第一支撑座和第二支撑座固定在水平底座上，第一支撑座为2个，相对于水平基板的长度方向对称设置，第二支撑座为2个，相对于水平基板的长度方向对称设置；承力部包括承力墙，承力架，承力座安装座和承力座；承力墙与水平底座一端固定连接，承力座安装座一端与水平基板固定连接，另一端与承力座固定连接，承力架一端与承力墙固定连接，另一端与承力座固定连接；安装部包括第一龙门架和第二龙门架，第一龙门架与第一支撑座固定连接，第二龙门架与第二支撑座固定连接；沿水平底座的长度方向，承力墙，承力架，承力座，第一龙门架和第二龙门架依次排列；测力组件和原位校准装置均为多个；转接架上的中心套通过一个测力组件与承力座连接；后板顶部通过一个原位校准装置与第一龙门架的横梁连接，后板一侧面通过一个测力组件与第一龙门架的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置与第一龙门架的另一个立柱连接；后板的底部通过一个测力组件与水平基板连接，所有与后板连接的原位校准装置和测力组件在一个竖直面上；中心架的一侧面通过一个测力组件与第二龙门架的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置与第二龙门架的另一个立柱连接，中心架的底部通过2个测力组件和1个原位校准装置与水平基板连接，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件位于连接中心架底部与水平基板的原位校准装置的两侧，所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件在一个竖直面上；矢量力加载装置，包括安装座，矢量力加载缸，定滑轮，矢量力加载装置测力传感器和钢丝绳；安装座固定在定架上，矢量力加载缸和定滑轮固定在安装座上，钢丝绳一端固定在动架上，另一端固定在矢量力加载缸上，钢丝绳绕过定滑轮，测力传感器设置在钢丝绳上。

进一步的，钢丝绳包括第一段和第二段，钢丝绳的第一段一端固定在矢量力加载缸上，另一端与矢量力加载装置测力传感器一端连接，钢丝绳的第二段一端固定在动架上，另一端与矢量力加载装置测力传感器另一端连接，钢丝绳的第一段绕过定滑轮。

进一步的，测力组件包括依次连接的、第一连接板、第一万向柔性件、测力传感器、第二万向柔性件和第二连接板。

进一步的，原位校准装置包括依次连接的液压加载装置、力传感器和校准液压缸。

进一步的，第一龙门架，第二龙门架和承力座安装座上设置有过流孔。

进一步的，连接转接架上的中心套与承力座的测力组件的测力传感器为压力传感器。

进一步的，连接中心架的一侧面与第二龙门架的一个立柱的测力组件以及连接后板一侧面与第一龙门架的一个立柱的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器。

进一步的，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件以及连接后板底部与水平基板的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器。

使用上述六分力试验台的误差的确定方法，包括如下步骤：

S1)、施加矢量推力；

将安装座按预定位置固定在定架上，使钢丝绳提供的矢量力与预定矢量推力的方向重合，由矢量力加载缸产生轴向位移，通过定滑轮传动改变作用力的方向进而向动架施加矢量力，并通过矢量力加载装置测力传感器测量施加的矢量力的力值，动架受到的矢量力即为模拟的矢量推力；

S2)、构建六分力模型；

构建O-XYZ直角坐标系，以试验件的轴线与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面为坐标系原点O，以试验件的轴线为X轴，Y轴过原点O与X轴垂直相交并与水平面平行，Z轴过原点O与X轴垂直相交并与竖直面平行；规定测力组件受拉力为“正”，受压为“负”；

S3)、根据六分力模型，通过空间力系平衡方程组解算出试验件的矢量推力的大小、偏心角和偏心距；所述空间力系平衡方程组为：

式中：F₁和F₂分别为连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的测力值，单位为N；F₃为连接中心架的一侧面与第二龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₄为连接后板底部与水平基板的测力组件的测力值，单位为N；F₅为连接后板一侧面与第一龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₆为连接转接架上的中心套与承力座的测力组件的测力值，单位为N；

P为矢量推力的大小，单位为N；

P_x、P_y和P_z分别为矢量推力在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N；

M_x、M_y、M_z分别为合力矩在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N·m，按右手螺旋法则确定“正”方向；

W为试验件的重力，单位为N，为已知值；

L_m为试验件重心与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的水平距离，单位为m，为已知值；

L为所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面与所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的距离，单位为m，为已知值；

R为所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面上，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的水平距离的一半，单位为m，为已知值；

y_p和z_p分别为矢量推力通过试验件重心所在竖直面的交点在Y轴和Z轴的坐标，其数值单位为m；

ρ为矢量推力的偏心距；

γ为矢量推力的偏心角；

S4)、通过步骤S3确定的矢量推力与步骤S1施加矢量推力确定试验台的误差。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明的六分力试验台，实现了六分力矢量力的测量及误差的确定，结构简单。

2、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的动架通过转接架后板与试验件刚性连接，中心架支承固定试验件尾部，调整轮调整试验件安装位置使其与动架同轴以精确定位，测量装置通过中心套与原位校准装置相连，实现了试验件、测力装置和原位校准装置三者的同轴性，结构简单，测量装置和试验件的安装简单易行。

3、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的动架总体刚度较大，为了保证试验架动态性能，在设计上合理分布受力元件，采用结构等强度原则，去掉材料的不受力部分等优化设计，减轻动架质量。

4、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的动架的加强板上设置调节支架，实现连接板在一定范围内可调节高度，以保证连接板与试验件可靠接触，起到支撑作用。

5、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的动架的桁架结构由五根水平支撑管及多组斜支撑管组成，用以连接转接架及中心架，同时承受因水平及侧向力引起的变形，保证动架的刚度。

6、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的定架设置水平底座，提高整个定架的承力能力，将水平基板通过压板固定安装座水平底座上，提高了水平基板的承力能力，同时，通过调整垫铁调整水平基板的水平度，提高了整个定架的精度。

7、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的定架通过在第一龙门架，第二龙门架和承力座安装座上设置过流孔，并采用对称结构，减小可周围流场对测力组件的影响。

8、本发明的六分力试验台，其中，六分力试车台的定架通过在第一龙门架，第二龙门架上设置第一龙门安装架和第二龙门安装架，巧妙的实现了试验件模拟装置的安装。

9、本发明的六分力测量矢量推力的方法，通过构建六分力模型，空间力系平衡方程组解算出被试对象的矢量推力的大小、偏心角和偏心距，将复杂结构进行简化，为设计六分力测试***打下基础。

10、本发明的六分力测量矢量推力的方法，采用卧式六分力测量方法，区别于现有技术的立式六分力测量方法，既为六分力测试***开辟了新的设计方法，又有利于六分力测试***的设计，解决现有立式六分力测试***占用空间较高的问题。

11、本发明的六分力测量矢量推力的方法，充分考虑发动机的重力，大幅提高测量精度。

12、本发明的六分力试验台，其中，矢量力加载装置用几何角度模拟矢量力的方向角，其角度可调整，结构简单，采用柔性不锈钢细钢丝绳所施加的力基本对动架不产生附加约束。

附图说明

图1为本发明的六分力试验台中六分力试车台的结构示意图。

图2为本发明的六分力试验台中矢量力加载装置的结构示意图。

图3为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的定架的结构示意图。

图4为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的动架的结构示意图。

图5为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的动架的转接架的结构示意图。

图6为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的动架的中心架的结构示意图。

图7为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的动架的加强板的结构示意图。

图8为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的测力组件的结构示意图。

图9为本发明的六分力试验台中，六分力试车台的限位支撑架的结构示意图。

图10为本发明的六分力测量矢量推力的方法的数学模型示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种六分力试验台，包括六分力试车台和矢量力加载装置500，所述六分力试车台，其用于试验件10的矢量力的测量，其包括动架100，定架200，测力组件300和原位校准装置400，所述测力组件300和原位校准装置400均为多个，所述动架通100过所述多个测力组件300和原位校准装置400与所述定架200连接，所述矢量力加载装置500固定在所述定架200上并与所述动架100连接。

所述动架100，其为支承试验件10并传递其产生的轴向推力、水平侧向推力与垂直侧向力的装置，长度约为3200mm，周向尺寸约为900mm×900mm，重量约500kg；具体包括转接架110，中心架120，加强板130和桁架140；沿试验件10的轴向方向，所述转接架110，桁架140和中心架120依次固定连接，所述加强板130安装在试验件10上。所述转接架110是连接试验件10与测量装置的部件，其包括依次固定连接的前板112，承力管113和后板114，所述后板114与所述桁架140连接。所述前板112上固定有中心套111；所述前板112通过拉杆225与所述承力座224连接；所述后板114底部通过2个限位支撑架370与所述水平基板212连接，所述2个限位支撑架370位于连接所述后板114的底部和水平基板212的测力组件300的两侧。

所述定架200，其是整个六分力试车台架的基准平台，工作时承受通过测力组件传来的主推力和侧向力，校准时承受校准油缸组件产生的标准力，其具体包括水平基础部，承力部和安装部；所述水平基础部包括水平底座211，水平基板212，第一支撑座213和第二支撑座214；所述水平基板212固定在所述水平底座211上，所述第一支撑座213和第二支撑座214固定在所述水平底座211上，所述第一支撑座213为2个，相对于所述水平基板212长度方向对称设置，所述第二支撑座214为2个，相对于所述水平基板212长度方向对称设置。所述承力部包括承力墙221，承力架222，承力座安装座223和承力座224；所述承力墙221与所述水平底座211一端固定连接，所述承力座安装座223一端与水平基板212固定连接，另一端与承力座224固定连接，所述承力架222一端与承力墙221固定连接，另一端与承力座224固定连接；承力座224直接承受试验件产生的轴向推力，并通过承力架222将此推力传递给承力墙221。所述安装部包括第一龙门架231和第二龙门架232，其是承受和支承水平侧向力校准装置和垂直侧向力校准装置的部件，所述第一龙门架231与所述第一支撑座213固定连接，所述第二龙门架232与所述第二支撑座214固定连接。沿所述水平底座211长度方向，所述承力墙221，承力架222，承力座224，第一龙门架231和第二龙门架232依次排列。

所述测力组件300和原位校准装置400均为多个；所述动架100通过多个测力组件300和多个原位校准装置400与所述定架200连接；其中，所述转接架110上的中心套111通过一个测力组件300与所述承力座224连接；所述后板114顶部通过一个原位校准装置400与所述第一龙门架231的横梁连接，所述后板114一侧面通过一个测力组件300与所述第一龙门架231的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置400与所述第一龙门架231的另一个立柱连接；所述后板114的底部通过一个测力组件300与所述水平基板212连接，所有与所述后板114连接的原位校准装置400和测力组件300在一个竖直面上。所述中心架120的一侧面通过一个测力组件300与所述第二龙门架232的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置400与所述第二龙门架232的另一个立柱连接，所述中心架120的底部通过2个测力组件300和1个原位校准装置400与所述水平基板212连接，连接中心架120底部与水平基板212的2个测力组件300位于连接中心架120底部与水平基板212的原位校准装置400的两侧；所有与中心架120连接的原位校准装置400和测力组件300在一个竖直面上。

矢量力加载装置500，包括安装座510，矢量力加载缸520，定滑轮530，测力传感器540和钢丝绳550；所述安装座510固定在定架200上，所述矢量力加载缸520和定滑轮530固定在所述安装座510上，所述钢丝绳550一端固定在动架100上，另一端固定在所述矢量力加载缸520上，所述钢丝绳550绕过所述定滑轮，所述矢量力加载装置测力传感器340设置在所述钢丝绳350上。

优选的，所述钢丝绳350包括第一段和第二段，所述钢丝绳350的第一段一端固定在所述矢量力加载缸320上，另一端与矢量力加载装置测力传感器340一端连接，所述钢丝绳350的第二段一端固定在所述动架100上，另一端与矢量力加载装置测力传感器340另一端连接，所述钢丝绳350的第一段绕过所述定滑轮。

优选的，所述矢量力加载缸320为油缸或气缸。

优选的，所述钢丝绳350为柔性不锈钢钢丝绳，其材质为304(弹性模量E＝194GPa)，抗拉强度σ_b不低于520MPa。

优选的，所述测力组件300包括依次连接的360、第一连接板340、第一万向柔性件320、测力传感器310、第二万向柔性件330和第二连接板350。进一步优选的，连接所述转接架110上的中心套111与所述承力座224的测力组件的测力传感器为压力传感器；连接所述中心架120的一侧面与所述第二龙门架232的一个立柱的测力组件以及连接后板114一侧面与所述第一龙门架231的一个立柱的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器；连接所述中心架120底部与水平基板212的2个测力组件以及连接所述后板114底部与水平基板212的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器。

优选的，所述原位校准装置400包括依次连接的液压加载装置410、力传感器420和校准液压缸430，液压加载装置是对校准液压缸430进行控制的装置，由步进电机、减速机、柱塞总成等部件组成；校准油缸是原位校准***的力源，由其对标准传感器施力。通过设置原位校准装置400实现试验台试验件的原位校准，提高整个试验台的精度，避免多次试验后，相关实验器件发生位移而导致的精度误差。

优选的，所述第一龙门架231的每个立柱上设置有第一龙门安装架234，所述第二龙门架232的每个立柱上设置有第二龙门安装架235，以实现试验件模拟装置的安装，进一步优选的，所述试验件10为燃气涡轮发动机模拟试验件，所述燃气涡轮发动机模拟试验件包括试验件模拟输入筒11，所述试验件模拟输入筒11为4个，分别安装在2个第一龙门安装架234和第二龙门安装架235上，所述试验件模拟输入筒11为进气模拟筒，其模拟发动机的进气。

优选的，所述第一龙门架231，第二龙门架232和承力座安装座223上设置有过流孔233，以减小周围流场对测力组件的影响。

优选的，承力管113为4个，相对于试验件的轴向方向，在同一平面内对称设置，以采用结构等强度原则合理分布受力。

优选的，所述中心架120是用来支承固定试验件尾部的部件，其包括上盖121，下体123和调整轮122；所述上盖121和下体123固定连接，调整轮122有4个，4个调整轮122相对于试验件10的轴向方向，在同一平面内对称设置，2个调整轮122穿过上盖121，2个调整轮122穿过下体123，通过设置调整轮，实现试验件10的安装位置与动架同轴以精确定位。

优选的，所述加强板130是用来承受试验件自身产生的数十吨内力的部件，其包括平板131和调节支架132，所述调节支架132固定在所述平板131上，所述加强板130为2个，上下对称与试验件10连接，所述调节支架132包括试验件连接板1321，升降调节装置1323和调节支架固定座1322；所述升降调节装置1323两端分别连接试验件连接板1321和调节支架固定座1322，所述升降调节装置1323可以为液压缸、气缸、蜗轮蜗杆等形式，所述试验件连接板1321与试验件10连接，所述调节支架固定座1322与平板131固定连接，通过设置升降调节装置1323，实现了试验件连接板1321在一定范围内可调节高度，以保证连接板1321与试验件10可靠接触，起到支撑作用。所述桁架140由五根水平支撑管及多组斜支撑管组成，用以连接转接架110及中心架120，同时承受因水平及侧向力引起的变形，保证动架的刚度。

优选的，沿所述水平底座211长度方向，所述水平底座211上设置有2个平行设置的T型槽215，2个T型槽215之间的距离大于水平基板212的宽度，所述T型槽215内设置有多个压板216和调整垫铁217，所述水平基板212通过多个压板216固定在所述水平底座211上并通过多个调整垫铁217调整水平度。

所述第一龙门架231高于第二龙门架232。

优选的，平板131上设置有支架连接孔，用于与试验件10进行连接并保证试验件10的同轴度。

优选的，所述调节支架132为2个，沿试验件10的轴向方向设置，以进一步提高试验件10的同轴度。

使用上述六分力试验台的误差的确定方法，包括如下步骤：

S1)、施加矢量推力；

将安装座按预定位置固定在定架上，使钢丝绳提供的矢量力与预定矢量推力的方向重合，由矢量力加载缸产生轴向位移，通过定滑轮传动改变作用力的方向进而向动架施加矢量力，并通过矢量力加载装置测力传感器测量施加的矢量力的力值，动架受到的矢量力即为模拟的矢量推力；

S2)、构建六分力模型；

构建O-XYZ直角坐标系，以试验件的轴线与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面为坐标系原点O，以试验件的轴线为X轴，Y轴过原点O与X轴垂直相交并与水平面平行，Z轴过原点O与X轴垂直相交并与竖直面平行；规定测力组件受拉力为“正”，受压为“负”；

S3)、根据六分力模型，通过空间力系平衡方程组解算出试验件的矢量推力的大小、偏心角和偏心距；所述空间力系平衡方程组为：

式中：F₁和F₂分别为连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的测力值，单位为N；F₃为连接中心架的一侧面与第二龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₄为连接后板底部与水平基板的测力组件的测力值，单位为N；F₅为连接后板一侧面与第一龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₆为连接转接架上的中心套与承力座的测力组件的测力值，单位为N；

P为矢量推力的大小，单位为N；

P_x、P_y和P_z分别为矢量推力在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N；

M_x、M_y、M_z分别为合力矩在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N·m，按右手螺旋法则确定“正”方向；

W为试验件的重力，单位为N，为已知值；

L_m为试验件重心与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的水平距离，单位为m，为已知值；

L为所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面与所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的距离，单位为m，为已知值；

R为所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面上，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的水平距离的一半，单位为m，为已知值；

y_p和z_p分别为矢量推力通过试验件重心所在竖直面的交点在Y轴和Z轴的坐标，其数值单位为m；

ρ为矢量推力的偏心距；

γ为矢量推力的偏心角；

S4)、通过步骤S3确定的矢量推力与步骤S1施加矢量推力确定试验台的误差。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种六分力试验台，其特征在于，包括六分力试车台和矢量力加载装置，六分力试车台包括动架，定架，测力组件和原位校准装置；测力组件和原位校准装置均为多个，动架通过多个测力组件和原位校准装置与定架连接，矢量力加载装置固定在定架上并与动架连接。

2.根据权利要求1所述的六分力试验台，其特征在于：动架包括转接架，中心架，加强板和桁架；沿试验件的轴向方向，转接架，桁架和中心架依次固定连接，加强板安装在试验件上；转接架包括依次固定连接的前板，承力管和后板，后板与桁架连接，前板上固定有中心套；

定架包括水平基础部，承力部和安装部；水平基础部包括水平底座，水平基板，第一支撑座和第二支撑座；水平基板固定在水平底座上，第一支撑座和第二支撑座固定在水平底座上，第一支撑座为2个，相对于水平基板的长度方向对称设置，第二支撑座为2个，相对于水平基板的长度方向对称设置；承力部包括承力墙，承力架，承力座安装座和承力座；承力墙与水平底座一端固定连接，承力座安装座一端与水平基板固定连接，另一端与承力座固定连接，承力架一端与承力墙固定连接，另一端与承力座固定连接；安装部包括第一龙门架和第二龙门架，第一龙门架与第一支撑座固定连接，第二龙门架与第二支撑座固定连接；沿水平底座的长度方向，承力墙，承力架，承力座，第一龙门架和第二龙门架依次排列；

测力组件和原位校准装置均为多个；转接架上的中心套通过一个测力组件与承力座连接；后板顶部通过一个原位校准装置与第一龙门架的横梁连接，后板一侧面通过一个测力组件与第一龙门架的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置与第一龙门架的另一个立柱连接；后板的底部通过一个测力组件与水平基板连接，所有与后板连接的原位校准装置和测力组件在一个竖直面上；

中心架的一侧面通过一个测力组件与第二龙门架的一个立柱连接，另一侧面通过一个原位校准装置与第二龙门架的另一个立柱连接，中心架的底部通过2个测力组件和1个原位校准装置与水平基板连接，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件位于连接中心架底部与水平基板的原位校准装置的两侧，所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件在一个竖直面上；

矢量力加载装置，包括安装座，矢量力加载缸，定滑轮，矢量力加载装置测力传感器和钢丝绳；安装座固定在定架上，矢量力加载缸和定滑轮固定在安装座上，钢丝绳一端固定在动架上，另一端固定在矢量力加载缸上，钢丝绳绕过定滑轮，测力传感器设置在钢丝绳上。

3.根据权利要求2所述的六分力试验台，其特征在于：钢丝绳包括第一段和第二段，钢丝绳的第一段一端固定在矢量力加载缸上，另一端与矢量力加载装置测力传感器一端连接，钢丝绳的第二段一端固定在动架上，另一端与矢量力加载装置测力传感器另一端连接，钢丝绳的第一段绕过定滑轮。

4.根据权利要求2所述的六分力试验台，其特征在于：测力组件包括依次连接的、第一连接板、第一万向柔性件、测力传感器、第二万向柔性件和第二连接板。

5.根据权利要求2所述的六分力试验台，其特征在于：原位校准装置包括依次连接的液压加载装置、力传感器和校准液压缸。

6.根据权利要求2所述的六分力试验台，其特征在于：第一龙门架，第二龙门架和承力座安装座上设置有过流孔。

7.根据权利要求4所述的六分力试验台，其特征在于：连接转接架上的中心套与承力座的测力组件的测力传感器为压力传感器。

8.根据权利要求4所述的六分力试验台，其特征在于：连接中心架的一侧面与第二龙门架的一个立柱的测力组件以及连接后板一侧面与第一龙门架的一个立柱的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器。

9.根据权利要求4所述的六分力试验台，其特征在于：连接中心架底部与水平基板的2个测力组件以及连接后板底部与水平基板的测力组件的测力传感器为拉压双向测力传感器。

10.一种使用权利要求2-9任一项所述的六分力试验台的误差的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)、施加矢量推力；

将安装座按预定位置固定在定架上，使钢丝绳提供的矢量力与预定矢量推力的方向重合，由矢量力加载缸产生轴向位移，通过定滑轮传动改变作用力的方向进而向动架施加矢量力，并通过矢量力加载装置测力传感器测量施加的矢量力的力值，动架受到的矢量力即为模拟的矢量推力；

S2)、构建六分力模型；

构建O-XYZ直角坐标系，以试验件的轴线与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面为坐标系原点O，以试验件的轴线为X轴，Y轴过原点O与X轴垂直相交并与水平面平行，Z轴过原点O与X轴垂直相交并与竖直面平行；规定测力组件受拉力为“正”，受压为“负”；

S3)、根据六分力模型，通过空间力系平衡方程组解算出试验件的矢量推力的大小、偏心角和偏心距；所述空间力系平衡方程组为：

式中：F₁和F₂分别为连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的测力值，单位为N；F₃为连接中心架的一侧面与第二龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₄为连接后板底部与水平基板的测力组件的测力值，单位为N；F₅为连接后板一侧面与第一龙门架的一个立柱的测力组件的测力值，单位为N；F₆为连接转接架上的中心套与承力座的测力组件的测力值，单位为N；

P为矢量推力的大小，单位为N；

P_x、P_y和P_z分别为矢量推力在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N；

M_x、M_y、M_z分别为合力矩在X、Y、Z三个坐标方向的分量，其数量值的单位为N·m，按右手螺旋法则确定“正”方向；

W为试验件的重力，单位为N，为已知值；

L_m为试验件重心与所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的水平距离，单位为m，为已知值；

L为所有与后板连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面与所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面的距离，单位为m，为已知值；

R为所有与中心架连接的原位校准装置和测力组件所在的竖直面上，连接中心架底部与水平基板的2个测力组件的水平距离的一半，单位为m，为已知值；

y_p和z_p分别为矢量推力通过试验件重心所在竖直面的交点在Y轴和Z轴的坐标，其数值单位为m；

ρ为矢量推力的偏心距；

γ为矢量推力的偏心角；

S4)、通过步骤S3确定的矢量推力与步骤S1施加矢量推力确定试验台的误差。