一种自定心矢量力加载装置

摘要

本发明公开了一种自定心矢量力加载装置，属于力学领域。该加载装置包括加载杆、密封圈、基座、加载装置、自定心装置。通过改变加载装置中的旋转法兰的工位和偏载法兰的偏斜角度，实现了三维矢量力不同加载方向的调整。利用自定心装置中的球形定位块、锥面定位块实现自定心力加载，有效降低三维力在加载中因轴线弯曲引起的损耗。所述的基座保证前后面的平面度，避免产生力偏载角，影响力矢量的方向。通过液压对加载杆进行矢量力加载，加载过程稳定精度高。该加载装置结构简单、刚度高，便于加载力方向的灵活调整，实现了大力值高精度的三维矢量力的加载。

权利要求

1.一种自定心矢量力加载装置，其特征在于，该自定心矢量力加载装置包括加载杆、密封圈、基座、加载装置和自定心装置；

加载装置包括旋转法兰、偏载法兰、加载缸、定位销和螺栓；

自定心装置包括球面定位板、定心块、锥面定心块和螺母；

基座前后设有中心孔，前后中心孔用来通过加载杆；旋转法兰利用螺栓安装在基座后面；偏载法兰有偏心孔，其端面倾斜角等于加载力的轴向偏移角度，偏载法兰通过销实现周向定位，并用螺栓固定在旋转法兰上；加载缸对准偏载法兰上的偏心孔，并用螺栓固定在偏载法兰上；定位板利用螺栓安装在基座前面；球面定位板安装在定位板中心孔；密封圈通过密封圈槽安装在加载杆上；加载杆后端穿入加载缸中心孔，前端依次旋入螺母和球面定心块；使球面定心块的球面与锥面定心块相切，并用螺母锁紧，完成自定心矢量力加载装置的安装；当液压油通过加载缸油口加入时，通过加载杆实现矢量力的加载，通过改变偏载法兰的端面倾斜角和旋转法兰的工位，实现矢量力方向的调整。

说明书

一种自定心矢量力加载装置

技术领域

[0001] 本发明属于力学领域，涉及三维力测试领域。利用旋转法兰和偏载法兰实现了三维矢量力不同偏斜角度的调整。利用球形定位块、锥面定位块实现自定心力加载，可有效降低三维力加载过程中的损耗，应用于大力值高精度的矢量力加载。

背景技术

[0002] 随着测试技术的发展，航天航空等领域对三维矢量力的测试要求越来越高。对三维力测试系统进行标定时，需要加载可靠稳定损耗小的三维力。另外，在机械轴类零件加工中，切削力往往是切向力、径向力的多维耦合作用。如果在加载试验仅考虑单维力作用会增加误差。因此研制一种高可靠性三维矢量力加载装置十分关键。

[0003] 传统的加载力装置中，主要分为单维力加载装置和三维力加载装置。单维力加载装置可实现轴向力、径向力的加载，具有结构简单、体积小、价格低、易安装等优势，但无法加载三维力，限制了使用范围。三维力加载装置实现了三维矢量力的加载，可应用于切削力、机车驱动加载试验。但在三维力加载中，由于由于各零件刚度不同，引起三维力轴线变形和力值损耗，降低了加载效率。由于以上装置无法降低力力值损耗，限制了在高精度加载的应用。自定心结构可有效降低力值损耗。因此研制自定心矢量力加载装置具有现实意义。

发明内容

[0004] 本发明要解决是改变传统矢量力加载装置矢量力损耗大以及无法灵活调整力偏移方向的技术难题，发明一种可自定心的矢量力加载装置。

[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种可自定心的矢量力加载装置，包括加载杆、密封圈、基座、加载装置和自定心装置；加载装置包括旋转法兰、偏载法兰、加载缸、定位销和螺栓；自定心装置包括球面定位板、定心块、锥面定心块和螺母；基座前后设有中心孔，前后中心孔用来通过加载杆；旋转法兰利用螺栓安装在基座后面；偏载法兰通过销实现周向定位，并用螺栓固定在旋转法兰上；偏载法兰有偏心孔，其端面倾斜角等于加载力的轴向偏移角度；加载缸对准偏心孔，并用螺栓固定在偏载法兰上；定位板利用螺栓安装在基座前面；球面定位板安装在定位板中心孔；密封圈通过密封圈槽安装在加载杆上；加载杆后端穿入加载缸中心孔，前端依次旋入螺母和球面定心块；使球面定心块的球面与锥面定心块相切，并用螺母锁紧，完成自定心矢量力加载装置的安装；当液压油通过加载缸油口加入时，通过加载杆实现矢量力的加载。通过改变偏载法兰的端面倾斜角和旋转法兰的工位，实现矢量力方向的调整。

[0006] 所述的基座保证前后面的平面度，避免产生力偏载角，影响力矢量的方向。

[0007] 利用偏载法兰完成轴向偏斜力的加载，利用旋转法兰完成周向偏斜力的加载，实现了不同偏斜角度、多工位的三维矢量力的加载。只需要改变偏载法兰轴向偏移角度和旋转法兰的工位，可实现不同方向的三维力加载，过程方便灵活。自定心结构的设计防止因刚度不同产生的侧向偏载干扰。该加载结构简单、工艺性好、刚性好、成本小，可应用于机械加工、航空航天、力学研究等领域。

附图说明

[0008] 图1为自定心矢量力加载装置整体图。

[0009] 图2为自定心矢量力加载装置结构图。

[0010] 图3为偏载法兰结构图。

[0011] 图4为加载杆结构图。

[0012] 图中：1基座，2旋转法兰，3定位销，4偏载法兰，5加载缸，6加载杆，7密封圈，8定位板，9锥形定位块，10球形定位块，11螺母，12、12′、12″、12″′螺栓；

[0013] a基座中心孔，b定位销孔；

[0014] c基座后端面，d偏载法兰端面；

[0015] e加载缸定位孔，f偏载法兰偏心孔；

[0016] g油口，h基座前端面；

[0017] i定位板中心孔，j密封圈槽；

[0018] k加载缸中心孔，l锥形定位块锥面。

具体实施方式

[0019] 结合技术方案和附图详细说明本发明的实施。如图2所示，在基座1前后加工基座中心孔a，保证轴线与基座前后面的垂直度，防止附加偏载力的产生。旋转法兰2有定位销孔b，保证其与旋转法兰2在周向准确定位。旋转法兰2通过螺栓12在基座后端面c上。如图3所示，偏载法兰4端面与水平面倾斜角为角β，其大小等于矢量力轴向偏移角度。偏载法兰端面d开有加载缸定位孔e和偏心孔f，保证它们严格与偏载法兰端面d垂直。偏载法兰4通过螺栓12′兰2相连接，并通过定位销3定位。加载缸5有油口g，并通过螺栓12″安装在偏载法兰4上，完成加载装置的安装。定位板8通过螺栓12″′安装在基座前端面h上。定位板8中心处开有定位板中心孔i，锥形定位块9通过此孔进行定位。加载杆6开有密封圈槽j，密封圈7安装在密封圈槽内，避免加载杆6直接与加载缸5内壁摩擦，并防止液压油泄漏。加载杆5后端旋入加载缸中心孔k中，前端分别套入螺母11、球形定位块10，并使球形定位块10自由相切于锥形定位块9的锥面l中，最后用螺母11锁紧，完成自定心装置安装。力加载时，液压油通过油孔进入加载缸中心孔k中，并压密封圈7使加载杆6产生压力，完成矢量力加载。球形定位块10和锥形定位块9等自定心装置的设计避免了附加偏载干扰的产生。

[0020] 虽然本发明以上述较佳的实施例对本发明做出了详细的描述，但并非用上述实施例限定本发明。本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明所给出的技术特征和范围的情况下，对技术所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属于本发明的保护范围。