大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具。整體為環(huán)形，夾具上部的環(huán)向平面與產(chǎn)品連接，夾具下部的環(huán)向平面與振動(dòng)臺(tái)連接；在環(huán)形夾具的側(cè)面均布有徑向加強(qiáng)筋，環(huán)形的夾具的側(cè)面還設(shè)置有周向筋。所述徑向加強(qiáng)筋上鑄造有減重孔，減重孔采用對(duì)稱形式，即孔中心與所在徑向加強(qiáng)筋的幾何中心重合，減重孔面積應(yīng)不大于徑向加強(qiáng)筋面積的0.4倍，減重孔的形狀采用橢圓形。夾具環(huán)形的下端采用階梯狀變截面結(jié)構(gòu)，變截面為對(duì)稱形式，變截面以截面高度1/2面積變化。該夾具可承接大型艙段振動(dòng)試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)大型產(chǎn)品的線振動(dòng)試驗(yàn)和角振動(dòng)試驗(yàn)要求；可根據(jù)不同的試驗(yàn)需求與雙振動(dòng)臺(tái)或四個(gè)振動(dòng)臺(tái)組成不同的大推力激勵(lì)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具。

【背景技術(shù)】
[0002]火箭的振動(dòng)試驗(yàn)是其可靠性試驗(yàn)的重要組成部分，是考核其能否經(jīng)受發(fā)射階段的惡劣動(dòng)力學(xué)環(huán)境的關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目。新一代大運(yùn)載火箭儀器艙，其直徑約為5.1米，相對(duì)原有火箭具有夸躍性的提高，這就對(duì)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)在推力和夾具設(shè)計(jì)等方面提出了更高的要求。振動(dòng)試驗(yàn)夾具的功能是將振動(dòng)臺(tái)與產(chǎn)品進(jìn)行連接并固定，將振動(dòng)臺(tái)產(chǎn)生的機(jī)械能量傳遞給產(chǎn)品，同時(shí)保持試件振動(dòng)方向，是試驗(yàn)實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0003]該試驗(yàn)要求進(jìn)行5米直徑大型艙段的角振動(dòng)及線振動(dòng)試驗(yàn)，以往的大型夾具設(shè)計(jì)主要針對(duì)約3米直徑的產(chǎn)品，采用臺(tái)面向上擴(kuò)展方式。以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有條件進(jìn)行大型產(chǎn)品的角振動(dòng)及線振動(dòng)試驗(yàn)，只能采用圖1所示狀態(tài)在液壓臺(tái)進(jìn)行，主要產(chǎn)生如下問(wèn)題:
[0004]1、需要的轉(zhuǎn)接工裝過(guò)高過(guò)重，振動(dòng)臺(tái)面加夾具總質(zhì)量可能達(dá)到7噸，極大損耗振動(dòng)臺(tái)有效推力；
[0005]2、由于夾具過(guò)聞，振動(dòng)輸入尚廣品較遠(yuǎn)，約1.5m左右，當(dāng)輸入為純角運(yùn)動(dòng)時(shí)，廣品的輸入存在線角交聯(lián)的情況；
[0006]因此傳統(tǒng)的試驗(yàn)系統(tǒng)及夾具擴(kuò)展方式的設(shè)計(jì)已無(wú)法滿足大尺寸產(chǎn)品線、角振動(dòng)的需求。新一代運(yùn)載火箭5米以上直徑艙段的線振動(dòng)、角振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，是由多個(gè)大推力振動(dòng)臺(tái)聯(lián)合激振組成的大推力試驗(yàn)系統(tǒng)，為適應(yīng)該系統(tǒng)的連接和工作，需要一種新的夾具結(jié)構(gòu)，使振動(dòng)夾具即可應(yīng)用于線振動(dòng)試驗(yàn)也可應(yīng)用于角振動(dòng)試驗(yàn)，而且角振動(dòng)時(shí)盡可能減小線、角運(yùn)動(dòng)交聯(lián)的影響。大型運(yùn)載火箭為新研制產(chǎn)品，尚無(wú)針對(duì)其振動(dòng)試驗(yàn)的大型工裝夾具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于提供一種大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0008]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案為:
[0009]一種大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，整體為環(huán)形，夾具上部的環(huán)向平面與產(chǎn)品連接，夾具下部的環(huán)向平面與振動(dòng)臺(tái)連接；在環(huán)形夾具的側(cè)面均布有徑向加強(qiáng)筋，環(huán)形的夾具的側(cè)面還設(shè)置有周向筋。
[0010]所述夾具下部的環(huán)向平面通過(guò)18噸6自由度液壓球頭與振動(dòng)臺(tái)連接。
[0011]所述液壓球頭的間距為2倍球頭直徑，每個(gè)激振點(diǎn)布置I?2個(gè)液壓球頭。
[0012]所述環(huán)形夾具的側(cè)面均布有32個(gè)徑向加強(qiáng)筋。
[0013]所述徑向加強(qiáng)筋上鑄造有減重孔。
[0014]所述減重孔采用對(duì)稱形式，即孔中心與所在徑向加強(qiáng)筋的幾何中心重合。
[0015]所述減重孔面積應(yīng)不大于徑向加強(qiáng)筋面積的0.4倍。
[0016]所述減重孔的形狀采用橢圓形。
[0017]所述夾具環(huán)形的下端采用階梯狀變截面結(jié)構(gòu)，變截面為對(duì)稱形式，變截面以截面高度1/2面積變化。
[0018]所述夾具整體鑄造加工，材料為ZL114A，質(zhì)量為4.17噸，總高度0.6m,內(nèi)徑3.7m ；所述周向筋厚5cm,徑向加強(qiáng)筋厚3cm。
[0019]本實(shí)用新型所取得的有益效果為:
[0020]本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具可以承接一系列大型艙段振動(dòng)試驗(yàn)，有一定的通用性；可實(shí)現(xiàn)大型產(chǎn)品的線振動(dòng)試驗(yàn)和角振動(dòng)試驗(yàn)要求；可根據(jù)不同的試驗(yàn)需求與雙振動(dòng)臺(tái)或四個(gè)振動(dòng)臺(tái)組成不同的大推力激勵(lì)系統(tǒng)，具有較強(qiáng)實(shí)用性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為現(xiàn)有振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)及夾具形式示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具示意圖a ；
[0023]圖3為本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具示意圖b ；
[0024]圖4為本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具示意圖c ；
[0025]圖5為本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具示意圖d ；
[0026]圖6為角振動(dòng)試驗(yàn)狀態(tài)示意圖；
[0027]圖中:1、徑向加強(qiáng)筋；2、周向筋；3、減重孔；4、環(huán)向平面；5、產(chǎn)品；6、液壓球頭；7、夾具；8、振動(dòng)臺(tái)面；9、振動(dòng)臺(tái)；10、轉(zhuǎn)軸。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖2—圖6所示，本實(shí)用新型所述大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具用于多臺(tái)激振試驗(yàn)，且兼顧角振動(dòng)試驗(yàn)，因此結(jié)構(gòu)上整體為環(huán)形，環(huán)向平面4的連接表面無(wú)突出；夾具7的外徑由產(chǎn)品5的尺寸決定。夾具7上部的環(huán)向平面4與產(chǎn)品5連接，夾具7下部的環(huán)向平面4通過(guò)18噸6自由度液壓球頭6與振動(dòng)臺(tái)9連接，每個(gè)激振點(diǎn)布置I?2個(gè)液壓球頭6，液壓球頭6的間距為2倍球頭直徑，兼顧夾具以及振動(dòng)臺(tái)面尺寸，視具體試驗(yàn)實(shí)施選擇球頭個(gè)數(shù)；在環(huán)形夾具7的側(cè)面均布有32個(gè)徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)，環(huán)形夾具7的側(cè)面還設(shè)置有周向筋2。
[0030]為了減重，徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)上鑄造有減重孔3。夾具7在試驗(yàn)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)，要盡可能使其在運(yùn)動(dòng)的正、負(fù)方向上強(qiáng)度、剛度接近，因此減重孔3要盡可能地采用對(duì)稱形式一即孔中心與所在徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)的幾何中心重合。經(jīng)計(jì)算，徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)的減重孔3面積應(yīng)不大于徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)面積的0.4倍，減重孔3的形狀依據(jù)夾具7模態(tài)形式采用橢圓形，具體尺寸由模態(tài)計(jì)算而定，本夾具7中大橢圓減重孔半軸分別為150mm和200mm,小橢圓孔半軸為80mm和120mm。其中大橢圓位于高度較高的周向筋面上；小橢圓位于減重后臺(tái)階處的周向筋面上(高度較小)。這樣既減重又對(duì)夾具結(jié)構(gòu)剛度影響很小，對(duì)夾具模態(tài)基本無(wú)影響。
[0031]夾具7環(huán)形的下端采用階梯狀變截面結(jié)構(gòu)，以降低夾具7質(zhì)量提高剛度。根據(jù)試驗(yàn)振動(dòng)臺(tái)9的放置形式，變截面為對(duì)稱形式。根據(jù)試驗(yàn)激振點(diǎn)(被約束)計(jì)算變截面不同扇形區(qū)域?qū)?yīng)夾具頻率，來(lái)確定變截面扇形區(qū)域:變截面以截面高度1/2面積變化進(jìn)行對(duì)比一最大程度減小質(zhì)量，且保留可接受的剛度。類(lèi)似地確定兩層變截面。
[0032]夾具7整體鑄造加工，材料為ZL114A，質(zhì)量為4.17噸；夾具總高度0.6m,內(nèi)徑3.7m,周向筋2厚5cm,徑向加強(qiáng)筋I(lǐng)厚3cm。
【權(quán)利要求】
1.一種大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:夾具(7)整體為環(huán)形，夾具⑵上部的環(huán)向平面⑷與產(chǎn)品(5)連接，夾具(7)下部的環(huán)向平面⑷與振動(dòng)臺(tái)(9)連接；在環(huán)形夾具(7)的側(cè)面均布有徑向加強(qiáng)筋(I)，環(huán)形的夾具(7)的側(cè)面還設(shè)置有周向筋⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述夾具⑵下部的環(huán)向平面⑷通過(guò)18噸6自由度液壓球頭(6)與振動(dòng)臺(tái)(9)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述液壓球頭￠)的間距為2倍球頭直徑，每個(gè)激振點(diǎn)布置I?2個(gè)液壓球頭(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述環(huán)形夾具(7)的側(cè)面均布有32個(gè)徑向加強(qiáng)筋(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述徑向加強(qiáng)筋(I)上鑄造有減重孔(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述減重孔(3)采用對(duì)稱形式，即孔中心與所在徑向加強(qiáng)筋(I)的幾何中心重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述減重孔(3)面積應(yīng)不大于徑向加強(qiáng)筋(I)面積的0.4倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述減重孔(3)的形狀采用橢圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述夾具(7)環(huán)形的下端采用階梯狀變截面結(jié)構(gòu)，變截面為對(duì)稱形式，變截面以截面高度1/2面積變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運(yùn)載火箭艙段多臺(tái)激勵(lì)振動(dòng)試驗(yàn)夾具，其特征在于:所述夾具⑵整體鑄造加工，材料為ZL114A，質(zhì)量為4.17噸，總高度0.6m，內(nèi)徑3.7m;所述周向筋⑵厚5cm，徑向加強(qiáng)筋⑴厚3cm。
【文檔編號(hào)】B25B11/00GK204183440SQ201420515344
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】方興, 畢京丹, 都京, 楊鐵石, 朱儀凡 申請(qǐng)人:北京強(qiáng)度環(huán)境研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院