一種壓電天平校準(zhǔn)加載套的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓電天平校準(zhǔn)加載套。該裝置包括加載套主體、加載釘、螺母、加載線，用于壓電天平校準(zhǔn)中施加校準(zhǔn)載荷，確定校準(zhǔn)載荷作用點(diǎn)位置以及校準(zhǔn)載荷方向。其中，加載套主體上設(shè)置測(cè)量平面，便于測(cè)量加載套的安裝位置，保證了加載載荷方向的準(zhǔn)確性。加載釘采用由外向里插入和錐面配合的形式，保證了校準(zhǔn)載荷力矢量加載點(diǎn)的位置，更換加載點(diǎn)位置和載荷大小更加便捷，提高了壓電天平校準(zhǔn)加載的重復(fù)性精度和校準(zhǔn)效率。
【專利說明】
一種壓電天平校準(zhǔn)加載套
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于壓電天平校準(zhǔn)加載裝置領(lǐng)域，具體涉及一種壓電天平加載套。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞是進(jìn)行各種飛行器模型氣動(dòng)特性測(cè)試的主要設(shè)備，針對(duì)不同風(fēng)洞的運(yùn)行特點(diǎn)，也發(fā)明了相適應(yīng)的天平。壓電天平是針對(duì)激波風(fēng)洞短時(shí)間脈沖運(yùn)行的特點(diǎn)而發(fā)展的測(cè)力試驗(yàn)天平，滿足了激波風(fēng)洞毫秒級(jí)試驗(yàn)時(shí)間測(cè)量模型上氣動(dòng)力的需求。
[0003]為了在風(fēng)洞試驗(yàn)中準(zhǔn)確地測(cè)量作用在模型上的氣動(dòng)力載荷，風(fēng)洞天平在試驗(yàn)前需要經(jīng)過校準(zhǔn)以得到天平的使用系數(shù)，在風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)天平的輸出，再通過天平的使用系數(shù)來計(jì)算作用在模型上的氣動(dòng)力載荷。
[0004]單矢量載荷校準(zhǔn)天平的方法，采用砝碼作為天平校準(zhǔn)載荷，天平的姿態(tài)確定并固定后，校準(zhǔn)載荷力矢量的方向也就確定了，根據(jù)天平與單矢量載荷的空間位置關(guān)系，將單矢量載荷分解到天平各個(gè)分量上，形成了天平校準(zhǔn)所需要的分量載荷。加載套上單矢量載荷作用點(diǎn)也就是天平校準(zhǔn)載荷的作用點(diǎn)。在壓電天平的校準(zhǔn)中，根據(jù)壓電天平壓電元件電荷泄漏特性，使用快速卸載的方式實(shí)現(xiàn)反方向載荷的施加。即首先在壓電天平加載套上施加砝碼載荷，當(dāng)校準(zhǔn)時(shí)，將這個(gè)加載的砝碼載荷快速卸掉，通過加載的反過程(卸載)實(shí)現(xiàn)壓電天平的校準(zhǔn)。
[0005]在壓電天平的校準(zhǔn)時(shí)，加載套上載荷施加作用點(diǎn)的形式?jīng)Q定了校準(zhǔn)載荷加載點(diǎn)位置的準(zhǔn)確性，進(jìn)而決定了各個(gè)分量校準(zhǔn)載荷的準(zhǔn)確性。如果利用球形鉸鏈作為加載點(diǎn)時(shí)，由于球形鉸鏈摩擦的存在，每次卸載校準(zhǔn)時(shí)，下一次加載不能嚴(yán)格保證卸載載荷作用點(diǎn)位置回到上一次加載的位置上，也就不能嚴(yán)格確保加載點(diǎn)位置的重復(fù)性，從而導(dǎo)致壓電天平校準(zhǔn)的重復(fù)性差，不能滿足壓電天平校準(zhǔn)的重復(fù)性精度要求。
[0006]在美國(guó)專利〈〈Single vector calibrat1n system for mult1-axis load cellsand method for calibrating a mult1-axis load cell》(專利號(hào)US6629446B2)中，公開了一種采用雙刀口結(jié)構(gòu)加載的方案。這種加載方案對(duì)于應(yīng)變天平的靜態(tài)校準(zhǔn)是有效的，但對(duì)于壓電天平的動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，由于刀口裝置的復(fù)雜性以及間隙，與球形鉸鏈相同，也不能確保加載點(diǎn)位置重復(fù)，從而不能滿足壓電天平校準(zhǔn)的重復(fù)性精度方面的要求。此外刀口裝置本身的質(zhì)量相對(duì)較大，小載荷校準(zhǔn)較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種壓電天平加載套。
[0008]本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特點(diǎn)是，所述的壓電天平加載套包括加載套主體、加載釘、螺母、加載線；
所述的加載套主體為一端開口、一端封閉的，外表面開有孔和槽的殼體結(jié)構(gòu)，加載套主體的前后兩端分別為前端面和開口端，上下表面分別為上加載梁和下加載梁，開口端通過連接錐面與壓電天平緊固連接； 所述的下加載梁的X軸對(duì)稱線和X軸對(duì)稱線的左右兩側(cè)上分布有加載線孔，所述的前端面的中心點(diǎn)上分布有加載線孔，所述的上加載梁X軸對(duì)稱線和X軸對(duì)稱線的左右兩側(cè)上分布有加載小孔；
所述的加載線孔采用錐銷孔的結(jié)構(gòu)，加載線孔朝向加載套主體外表面的方向?yàn)榇蠖嗣?，方便加載釘由外向里插入安裝并準(zhǔn)確定位;加載釘?shù)腻F面端與加載線孔配裝，加載釘?shù)穆菁y端伸出加載線孔，在加載釘?shù)穆菁y端上加工有螺紋，螺紋與螺母配裝；
所述的加載釘?shù)膬?nèi)部中心軸線上開有線孔，線孔在錐面端的直徑為dl，長(zhǎng)度為L(zhǎng)I，線孔在螺紋端的直徑為d2，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2;加載線的一端穿過線孔的錐面端，在線孔的螺紋端內(nèi)固定，加載線的另一端吊裝標(biāo)準(zhǔn)砝碼;加載線的直徑為d，d〈dl〈d2。
[0009]加載套主體的材料為鋁合金或鎂合金中的一種。
[0010]d2為dl的2?3倍，L2為L(zhǎng)I的0.8~1.2倍，(1略小于(11丄1大于等于4111111。
[0011]加載釘?shù)牟牧蠟辄S銅。
[0012]加載線的材料為棉線、鋼絲繩或鋼絲中的一種。
[0013]上加載梁的上表面有水平的測(cè)量平面，測(cè)量平面與壓電天平校準(zhǔn)加載套的水平面平行。
[0014]加載套主體是加載套的主要部件，作為承力部件，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電天平校準(zhǔn)載荷的施加。加載套主體上設(shè)置測(cè)量平面用于測(cè)量加載套主體的安裝姿態(tài)。為滿足同一位置不同校準(zhǔn)載荷的需求，可設(shè)計(jì)不同dl的加載釘。由于d略小于dl，限制加載線在線孔中擺動(dòng)和晃動(dòng)，保證了壓電天平重復(fù)校準(zhǔn)時(shí)加載點(diǎn)位置的一致性，提高了壓電天平校準(zhǔn)的重復(fù)性。通過更換加載釘?shù)陌惭b位置，實(shí)現(xiàn)了同一載荷下不同加載位置校準(zhǔn)，滿足了壓電天平校準(zhǔn)量程范圍方面的要求。壓電天平校準(zhǔn)時(shí)，校準(zhǔn)載荷通過加載線施加到加載套上，最終實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)載荷的施加。
[0015]本發(fā)明的壓電天平加載套具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，加載套主體上設(shè)有測(cè)量平面，用于測(cè)量確定加載套安裝姿態(tài)，從而準(zhǔn)確確定加載載荷的方向；
2.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，加載套主體采用輕質(zhì)材料制成，易于實(shí)現(xiàn)小載荷的施加；
3.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，采用加載釘?shù)募虞d方案，實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)載荷加載位置的準(zhǔn)確定位，由此準(zhǔn)確確定加載載荷的作用點(diǎn)；
4.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，采用加載釘?shù)募虞d方案，方便加載位置的快速更換，結(jié)合不同載荷變化，滿足壓電天平校準(zhǔn)量程范圍方面的要求；
5.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，能提高壓電天平校準(zhǔn)加載的重復(fù)性；
6.本發(fā)明中的壓電天平校準(zhǔn)加載套，通過更換不同的加載釘和對(duì)應(yīng)的加載線，可以適應(yīng)和快速更換不同加載載荷。
[0016]本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套，實(shí)現(xiàn)了壓電天平校準(zhǔn)時(shí)載荷的加載，同時(shí)保證了校準(zhǔn)載荷加載方向和加載位置的準(zhǔn)確性，提高了壓電天平校準(zhǔn)的重復(fù)性。而且，加載釘采用便于更換的由外向里插入和錐面配合的形式，不僅提高了加載位置變化的效率，也便于實(shí)現(xiàn)不同載荷校準(zhǔn)天平變化。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套的裝配示意圖；
圖2為本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套的加載套主體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套的加載釘結(jié)構(gòu)剖面圖；
圖中，1.加載套主體2.加載線孔3.連接錐面4.加載小孔5.加載釘6.螺母7.加載線8.標(biāo)準(zhǔn)砝碼9.線孔10.螺紋11.前端面12.下加載梁13.上加載梁14.開口端201.加載線孔I 202.加載線孔Π 203.加載線孔ΙΠ 204.加載線孔IV 205.加載線孔V 206.加載線孔VI 207.加載線孔W。
具體實(shí)施方案
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明。
[0019]如圖1-圖3所示，本發(fā)明的壓電天平校準(zhǔn)加載套，包括加載套主體1、加載釘5、螺母
6、加載線7。
[0020]加載套主體I為一端開口、一端封閉的，外表面開有孔和槽的殼體結(jié)構(gòu)，加載套主體I的前后兩端分別為前端面11和開口端14，上下表面分別為上加載梁13和下加載梁12，開口端14通過連接錐面3與壓電天平緊固連接。
[0021]加載套主體I的下加載梁12上分布有六個(gè)加載線孔2，加載線孔1201、加載線孔Π202、加載線孔ΙΠ203、加載線孔IV204的孔中心連線沿X軸方向分布在加載套主體I的縱向?qū)ΨQ面上，方向平行于Y軸;加載線孔V205、加載線孔VI206的孔中心點(diǎn)偏離加載套主體I的縱向?qū)ΨQ面;加載套主體I的前端面(11)的中心點(diǎn)上分布有加載線孔W207，其中心線與連接錐面3軸線同軸。
[0022]加載套主體I的上加載梁13的X軸對(duì)稱線和X軸對(duì)稱線的左右兩側(cè)上分布有加載小孔4，加載線7可直接安裝在加載小孔4內(nèi)進(jìn)行載荷的施加。
[0023]加載線孔2采用錐銷孔的結(jié)構(gòu)，加載線孔2朝向加載套主體I外表面的方向?yàn)榇蠖嗣?，方便加載釘5由外向里插入安裝并準(zhǔn)確定位;加載釘5的錐面端與加載線孔2配裝，加載釘5的螺紋端伸出加載線孔2，在加載釘5的螺紋端上加工有螺紋10，螺紋10與螺母6配裝。
[0024]在加載套主體I的上加載梁13的外表面設(shè)為測(cè)量平面，測(cè)量平面與壓電天平校準(zhǔn)加載套的水平面平行。該測(cè)量平面方便加載套主體I安裝姿態(tài)的測(cè)量。
[0025]加載釘5安裝在加載套主體I上，為一個(gè)頭部帶螺紋10的錐銷，錐銷和螺紋10用于將加載釘5固定安裝在加載套主體I上。加載釘5錐銷外表面錐度與加載線孔2的錐度相同；加載釘5的內(nèi)部中心軸線上開有線孔9，線孔9軸線與加載釘5外表面錐面軸線同軸;線孔9的在錐面端的直徑略大于加載線7的直徑，長(zhǎng)度大于4mm，確保加載線7在線孔9中不晃動(dòng)或擺動(dòng)。線孔9在螺紋端的直徑為錐面端的直徑的2?3倍，長(zhǎng)度為錐面端的0.8?1.2倍，以便于加載線7在孔內(nèi)打結(jié)，限制加載線7的一端線頭從線孔9中滑出。
[0026]加載線7的一端穿過線孔9的錐面端，在線孔9的螺紋端內(nèi)固定，加載線7的另一端吊裝標(biāo)準(zhǔn)砝碼8。標(biāo)準(zhǔn)砝碼8通過加載線7作用在加載套主體I上，最后通過加載套主體I傳遞到壓電天平上，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電天平的加載。
[0027]不同載荷對(duì)應(yīng)使用不同d的加載線7，并使用相對(duì)應(yīng)dl的加載釘5，滿足校準(zhǔn)載荷大小變化方面的需求。
實(shí)施例
[0028]在壓電天平校準(zhǔn)時(shí)，首先將壓電天平固定安裝在校準(zhǔn)座上，再將加載套主體I初步安裝在壓電天平上，此時(shí)加載套主體I與壓電天平?jīng)]有緊固連接，可以適當(dāng)變化加載套主體I的姿態(tài)，通過加載套主體I上的測(cè)量平面測(cè)量并調(diào)整與壓電天平的相對(duì)位置關(guān)系，隨后固定加載套主體I與壓電天平的連接，并確保在壓電天平的校準(zhǔn)過程中相對(duì)位置不改變。加載線7—端通過線孔9安裝在加載釘5上，另一端連接標(biāo)準(zhǔn)砝碼8。加載釘5安裝在加載套主體I的加載線孔2上，通過螺母6將加載釘5固定在加載套主體I上，加載釘5安裝完成后，加載釘5的大端面與加載套主體I的外表面齊平。標(biāo)準(zhǔn)砝碼8的載荷通過加載線7施加在加載套主體I上，再通過加載套主體I傳遞到壓電天平上。在壓電天平校準(zhǔn)的過程中，通過改變加載釘5在加載線孔2上的位置來改變加載載荷的位置，也就實(shí)現(xiàn)了加載矢量作用點(diǎn)的變化，載荷加載的方向由重力作用來保證，校準(zhǔn)載荷方向的改變由壓電天平姿態(tài)變化實(shí)現(xiàn)，加載載荷的大小變化由改變加載釘5以及對(duì)應(yīng)的加載線7并結(jié)合改變砝碼質(zhì)量大小來實(shí)現(xiàn)。
[0029]為滿足不同校準(zhǔn)載荷的需求，可設(shè)計(jì)不同dl的加載釘5，線孔9的dl與加載線7的直徑d相等或稍大，使得加載線7穿入線孔9后不會(huì)在直徑方向上松動(dòng)或晃動(dòng)，線孔9與加載釘5外表面錐銷同軸。
[0030]在需要更換校準(zhǔn)載荷的位置時(shí)，將螺母6松開后，加載釘5可以方便地從加載套主體I上一個(gè)加載線孔2由里向外取出，并由外向里更換安裝到另一個(gè)加載線孔2上。
[0031]為減輕加載套的質(zhì)量對(duì)天平校準(zhǔn)結(jié)果的影響，加載套主體I選用強(qiáng)度高、密度小的鋁合金或鎂合金制成。
[0032]為滿足快速卸載的要求，加載線7選用高強(qiáng)度、變形小的細(xì)線，包括尼龍繩、棉線、細(xì)鋼絲、細(xì)鋼絲繩。
[0033]加載釘5采用黃銅制成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，所述的壓電天平加載套包括加載套主體(I)、加載釘(5)、螺母(6)、加載線(7); 所述的加載套主體(I)為一端開口、一端封閉的，外表面開有孔和槽的殼體結(jié)構(gòu)，加載套主體(I)的前后兩端分別為前端面(11)和開口端(14)，上下表面分別為上加載梁(13)和下加載梁(12)，開口端(14)通過連接錐面(3)與壓電天平緊固連接； 所述的下加載梁(12)的X軸對(duì)稱線和X軸對(duì)稱線的左右兩側(cè)上分布有加載線孔(2)，所述的前端面(11)的中心點(diǎn)上分布有加載線孔(2)，所述的上加載梁(13)X軸對(duì)稱線和X軸對(duì)稱線的左右兩側(cè)上分布有加載小孔(4)； 所述的加載線孔(2)采用錐銷孔的結(jié)構(gòu)，加載線孔(2)朝向加載套主體(I)外表面的方向?yàn)榇蠖嗣妫奖慵虞d釘(5)由外向里插入安裝并準(zhǔn)確定位;加載釘(5)的錐面端與加載線孔(2)配裝，加載釘(5)的螺紋端伸出加載線孔(2)，在加載釘(5)的螺紋端上加工有螺紋(10)，螺紋(10)與螺母(6)配裝； 所述的加載釘(5)的內(nèi)部中心軸線上開有線孔(9)，線孔(9)在錐面端的直徑為dl，長(zhǎng)度為L(zhǎng)I，線孔(9)在螺紋端的直徑為d2，長(zhǎng)度為L(zhǎng)2;加載線(7)的一端穿過線孔(9)的錐面端，在線孔(9)的螺紋端內(nèi)固定，加載線(7)的另一端吊裝標(biāo)準(zhǔn)砝碼(8);加載線(7)的直徑為d，d〈dl<d2o2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，加載套主體(I)的材料為招合金或鎂合金中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，d2為dl的2?3倍，L2為L(zhǎng)I的0.8~1.2倍，d略小于dl，L1大于等于4mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，加載釘(5)的材料為黃銅。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，加載線(7)的材料為棉線、鋼絲繩或鋼絲中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電天平校準(zhǔn)加載套，其特征在于，上加載梁(13)的上表面有水平的測(cè)量平面，測(cè)量平面與壓電天平校準(zhǔn)加載套的水平面平行。
【文檔編號(hào)】G01M9/06GK106053009SQ201610516732
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】呂治國(guó), 趙榮娟, 姜華, 黃軍, 劉施然
【申請(qǐng)人】中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所