CN112730052A - 一种可调式模块化卡板加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式模块化卡板加载装置，包括均呈工字型的上框架和下框架，上框架与下框架两端滑动连接；上框架内设置有两组第一加载块，下框架内设置有两组第二加载块；第一加载块通过球铰连接件固定在上框架内部，所述球铰连接件包括依次连接球头杆、单向力传感器、连接块构成，所述球头杆的球头部与第一加载块连接，所述连接块固定在上框架内框上部；所述第二加载块直接通过固定连接件固定在下框架内部；下框架底部还设置有至少两根伺服作动筒，伺服作动筒一端通过球铰支座与下框架底部连接，另一端通过球铰支座与地面连接。本发明能够增加卡板安装空间，监测卡板施加预紧力，提高卡板的安装便捷性、安全性以及卡板装置的通用性。

Description

一种可调式模块化卡板加载装置

技术领域

本发明涉及飞机检测设备技术领域，具体是指一种可调式模块化卡板加载装置。

背景技术

在飞机的静强度试验中，常常采用全翼型卡板加载的方式对机翼等翼面进行加载，通过全翼型卡板加载将机翼所受气动力转换为局部区域的分布力对机翼进行施加载荷，此种方式施加的载荷均匀，不易造成局部压力过大，损坏结构。一般的加载卡板主要由槽钢，贴合翼型形面的加载木块，通过螺栓螺母的方式夹紧机翼，在加载过程中，机翼产生变形，加载卡板不随机翼变形，起到对机翼局部加强的效果，影响了机翼真实的受力情况，同时原有卡板的加载装置无法测量出卡板对机翼表面施加的预紧力，卡板的预紧力不能超过设计要求载荷，也不能小于固定住卡板所需的压力，超过设计要求会造成结构的局部压缩失稳，小于固定住卡板所需的压力会造成卡板在施加载荷过程中移动，存在试验安全隐患。另外传统卡板加载装置安装空间狭窄，安装不方便；对不同机翼加载，贴合翼面部分需要重新设计制造，卡板框架也无法继续使用，造成不必要的浪费。因此需要设计一种新型卡板装置解决以上问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增加卡板安装空间，监测卡板施加预紧力，提高卡板的安装便捷性、安全性以及卡板装置的通用性的可调式模块化卡板加载装置。

本发明通过下述技术方案实现：一种可调式模块化卡板加载装置，包括均呈工字型的上框架和下框架，所述上框架与下框架两端滑动连接，使得上框架和下框架之间能够上下往复运动；

上框架内设置有两组第一加载块，下框架内设置有两组第二加载块，置于上框架和下框架内的机翼试验件通过第一加载块与第二加载块加紧；

所述第一加载块通过球铰连接件固定在上框架内部，所述球铰连接件包括依次连接球头杆、单向力传感器、连接块构成，所述球头杆的球头部与第一加载块连接，所述连接块固定在上框架内框上部；所述第二加载块直接通过固定连接件固定在下框架内部；

所述下框架底部还设置有至少两根伺服作动筒，所述伺服作动筒一端通过球铰支座与下框架底部连接，另一端通过球铰支座与地面连接。

本技术方案通过四部分组成：1）卡板加载装置框架；2）卡板加载装置传动机构；3）加载块；4）通用连接块。

卡板加载装置框架选用高强度铝型材，作为卡板框架梁，两梁之间通过铝合金滑轨连接块连接，可以实现框架打开和收缩，另外铝型材可以根据试验载荷大小，决定在是否在型材侧面连接铝合金加强板提高卡板强度刚度，型材只需通过通用连接块与T型螺栓连接加载块、加载装置调节机构、加载作动器等部分，实现模块化装配。根据不同翼型、试验加载要求，安装不同加载块，来实现一个框架的重复使用。

加载块有两种类型，一种是球铰连接型加载块，一种是固定式加载块，两种加载块均由橡胶层、翼型块组成。而连接卡板加载框架部分不同，球铰连接型由球头杆，单向力传感器，连接块三部分组成；固定式加载块直接通过连接块连接。固定式加载块另一侧通过球铰连接座与伺服作动筒连接，球铰连接座和球铰都可以保证复合材料机翼小变形下，卡板随机翼变形，不会额外增加机翼的刚度，保证试装验加载结果可靠。在安过程中，通过卡板装置传感器实施测量安装预紧力。

为了在保证加载精度的要求的基础上，增加卡板安装空间，监测卡板施加预紧力，提高卡板的安装便捷性、安全性以及卡板装置的通用性，本发明提供一种可调节式模块化卡板加载装置。该卡板装置可以根据不同翼型厚度调整安装空间大小，提高卡板的安装效率。同时使用单向传感器监测卡板对机翼表面的预紧力，确保施加设计载荷以下预紧力，在试验过程中实时监控翼面受力情况，保证试验加载准确与安全，保证不会损坏机翼复合材料。试验完成之后，根据其他试验加载翼型，换装加载块，提高可持续使用性。

为更好的实现本发明，进一步地，所述上框架和下框架之间还设有统一的传动机构，所述传动机构包括安装在上框架上部两端的从动齿轮箱和安装在上框架中部的主动齿轮箱，所述两端的从动齿轮箱和中部的主动齿轮箱均安装在同一根横向的传动杆上，所述两端的从动齿轮箱均还设置有驱动上框架和下框架上下往复运动的滚珠丝杠，所述主动齿轮箱上设置有手轮。

为更好的实现本发明，进一步地，所述上框架与下框架的连接端设置有滑轮或滑槽，下框架与上框架的连接端设置有相应的滑槽或滑轮，所述滑轮置于滑槽，从而使得上框架和下框架之间能够上下往复运动。

为更好的实现本发明，进一步地，所述上框架与下框架呈中心对称。

为更好的实现本发明，进一步地，所述第一加载块与第二加载块加紧机翼试验件的一侧均还设置有橡胶层。

为更好的实现本发明，进一步地，所述上框架与下框架的两侧还设置有加强板。

为更好的实现本发明，进一步地，框架、下框架、加强板的材质均为铝合金。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明为了在保证加载精度的要求的基础上，增加卡板安装空间，监测卡板施加预紧力，提高卡板的安装便捷性、安全性以及卡板装置的通用性；

（2）本发明可以根据不同翼型厚度调整安装空间大小，提高卡板的安装效率；同时使用单向传感器监测卡板对机翼表面的预紧力，确保施加设计载荷以下预紧力，在试验过程中实时监控翼面受力情况，保证试验加载准确与安全，保证不会损坏机翼复合材料；

（3）本发明在试验完成之后，可以根据其他试验加载翼型，换装加载块，提高可持续使用性，有效提高安装卡板试验加载装置的效率，同时监控卡板装置对翼型施加的预紧力，防止结构局部失稳。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明主要结构的主视图；

图2为本发明中局部结构的剖视图；

图3为本发明的左视结构示意图；

图4为本发明运作过程示意图。

其中：1—上框架，2—下框架，3—第一加载块，4—第二加载块，5—滚珠丝杠，6—从动齿轮箱，7—主动齿轮箱，8—手轮，9—传动杆，10—加强板，11—伺服作动筒，12—球铰支座，13—机翼试验件，14—滑轮，15—滑槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性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”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；也可以是直接相连，也可以是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。

实施例1：

本实施例的主要结构，如图1~3所示，包括均呈工字型的上框架1和下框架2，所述上框架1与下框架2两端滑动连接，使得上框架1和下框架2之间能够上下往复运动；

上框架1内设置有两组第一加载块3，下框架2内设置有两组第二加载块4，置于上框架1和下框架2内的机翼试验件13通过第一加载块3与第二加载块4加紧；

所述第一加载块3通过球铰连接件固定在上框架1内部，所述球铰连接件包括依次连接球头杆、单向力传感器、连接块构成，所述球头杆的球头部与第一加载块3连接，所述连接块固定在上框架1内框上部；所述第二加载块4直接通过固定连接件固定在下框架2内部；

所述下框架2底部还设置有至少两根伺服作动筒11，所述伺服作动筒11一端通过球铰支座12与下框架2底部连接，另一端通过球铰支座12与地面连接。

具体实施方式为，如图4所示，实验开始时，将机翼试验件13置于上框架1与下框架2之间，使上框架1与下框架2上下滑动，使得第一加载块3与第二加载块4加紧机翼试验件13，此时，第一加载块3上部的球头杆会使第一加载块3紧密契合机翼试验件13，单向力传感器监测卡板对机翼表面的预紧力，确保施加设计载荷以下预紧力，在试验过程中实时监控翼面受力情况，保证试验加载准确与安全，保证不会损坏机翼复合材料。试验完成之后，根据其他试验加载翼型，换装加载块，提高可持续使用性。球铰连接座和球铰都可以保证复合材料机翼小变形下，卡板随机翼变形，不会额外增加机翼的刚度，保证试装验加载结果可靠。在安过程中，通过卡板装置传感器实施测量安装预紧力。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步增设了传动机构，如图1，图3所示，所述上框架1和下框架2之间还设有统一的传动机构，所述传动机构包括安装在上框架1上部两端的从动齿轮箱6和安装在上框架1中部的主动齿轮箱7，所述两端的从动齿轮箱6和中部的主动齿轮箱7均安装在同一根横向的传动杆9上，所述两端的从动齿轮箱6均还设置有驱动上框架1和下框架2上下往复运动的滚珠丝杠5，所述主动齿轮箱7上设置有手轮8。所述传动机构主要用于调节卡板框架的打开与收缩。通过摇动主动齿轮箱7上的手轮8，带动主动齿轮箱7内的齿轮旋转，从而驱动传动杆9转动，传动杆9再带动两侧的从动齿轮箱6转动，从动齿轮箱6则驱动滚珠丝杠5转动，而滚珠丝杠5则驱动上框架1和下框架2上下往复运动，实现对机翼试验件13的加紧。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了上框架1与下框架2连接方式，如图1，图2所示，所述上框架1与下框架2的连接端设置有滑轮14或滑槽15，下框架2与上框架1的连接端设置有相应的滑槽15或滑轮14，所述滑轮14置于滑槽15，从而使得上框架1和下框架2之间能够上下往复运动。为了使上框架1与下框架2更好的结合和滑动，因此特别优化其连接端的结构，增设相互配合滑轮14和滑槽15，实现上框架1和下框架2之间更好做上下往复运动。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了所述上框架1与下框架2呈中心对称。如此限定则确保，上框架1与下框架2连接端，要么是上框架1处设置滑轮14，下框架2处设置滑槽15，要么下框架2处设置滑槽15，下框架2处设置滑轮14，这样两者受力均匀，实现两端同步上下滑动。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了第一加载块3与第二加载块4的结构，所述第一加载块3与第二加载块4加紧机翼试验件13的一侧均还设置有橡胶层。增设橡胶层，是为了在第一加载块3与第二加载块4加紧机翼试验件13时，对机翼试验件13表面进行保护，避免对其表面造成损伤。另外第一加载块3与第二加载块4均呈与机翼试验件13契合的翼型，均是为了更好的与机翼试验件13贴合，实现加紧。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步增设了加强板10，所述上框架1与下框架2的两侧还设置有加强板10。可以根据试验载荷大小，决定在是否在上框架1与下框架2侧面连接加强板，提高上框架1与下框架2强度和刚度。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例7：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了材质，所述框架1、下框架2、加强板10的材质均为铝合金。铝合金为航空中常见的质地坚硬的金属财力，这里作为优选材质。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

可以理解的是，根据本发明一个实施例的卡板加载装置结构，例如手轮8和传动杆9等部件的工作原理和工作过程都是现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里就不再进行详细描述。

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 (7)

1.一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，包括均呈工字型的上框架（1）和下框架（2），所述上框架（1）与下框架（2）两端滑动连接，使得上框架（1）和下框架（2）之间能够上下往复运动；

上框架（1）内设置有两组第一加载块（3），下框架（2）内设置有两组第二加载块（4），置于上框架（1）和下框架（2）内的机翼试验件（13）通过第一加载块（3）与第二加载块（4）加紧；

所述第一加载块（3）通过球铰连接件固定在上框架（1）内部，所述球铰连接件包括依次连接球头杆、单向力传感器、连接块构成，所述球头杆的球头部与第一加载块（3）连接，所述连接块固定在上框架（1）内框上部；所述第二加载块（4）直接通过固定连接件固定在下框架（2）内部；

所述下框架（2）底部还设置有至少两根伺服作动筒（11），所述伺服作动筒（11）一端通过球铰支座（12）与下框架（2）底部连接，另一端通过球铰支座（12）与地面连接。

2.根据权利要求1所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，所述上框架（1）和下框架（2）之间还设有统一的传动机构，所述传动机构包括安装在上框架（1）上部两端的从动齿轮箱（6）和安装在上框架（1）中部的主动齿轮箱（7），所述两端的从动齿轮箱（6）和中部的主动齿轮箱（7）均安装在同一根横向的传动杆（9）上，所述两端的从动齿轮箱（6）均还设置有驱动上框架（1）和下框架（2）上下往复运动的滚珠丝杠（5），所述主动齿轮箱（7）上设置有手轮（8）。

3.根据权利要求1或2所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，所述上框架（1）与下框架（2）的连接端设置有滑轮（14）或滑槽（15），下框架（2）与上框架（1）的连接端设置有相应的滑槽（15）或滑轮（14），所述滑轮（14）置于滑槽（15），从而使得上框架（1）和下框架（2）之间能够上下往复运动。

4.根据权利要求3所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，所述上框架（1）与下框架（2）呈中心对称。

5.根据权利要求1或2所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，所述第一加载块（3）与第二加载块（4）加紧机翼试验件（13）的一侧均还设置有橡胶层。

6.根据权利要求1或2所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，所述上框架（1）与下框架（2）的两侧还设置有加强板（10）。

7.根据权利要求6所述的一种可调式模块化卡板加载装置，其特征在于，框架（1）、下框架（2）、加强板（10）的材质均为铝合金。

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