大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于動力學(xué)試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具。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)向平面與振動臺連接；在環(huán)形夾具的側(cè)面均布有徑向加強筋，環(huán)形的夾具的側(cè)面還設(shè)置有周向筋。所述徑向加強筋上鑄造有減重孔，減重孔采用對稱形式，即孔中心與所在徑向加強筋的幾何中心重合，減重孔面積應(yīng)不大于徑向加強筋面積的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試驗，可實現(xiàn)大型產(chǎn)品的線振動試驗和角振動試驗要求；可根據(jù)不同的試驗需求與雙振動臺或四個振動臺組成不同的大推力激勵系統(tǒng)。
【專利說明】大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于動力學(xué)試驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具。

【背景技術(shù)】
[0002]火箭的振動試驗是其可靠性試驗的重要組成部分，是考核其能否經(jīng)受發(fā)射階段的惡劣動力學(xué)環(huán)境的關(guān)鍵試驗項目。新一代大運載火箭儀器艙，其直徑約為5.1米，相對原有火箭具有夸躍性的提高，這就對振動試驗系統(tǒng)在推力和夾具設(shè)計等方面提出了更高的要求。振動試驗夾具的功能是將振動臺與產(chǎn)品進行連接并固定，將振動臺產(chǎn)生的機械能量傳遞給產(chǎn)品，同時保持試件振動方向，是試驗實施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0003]該試驗要求進行5米直徑大型艙段的角振動及線振動試驗，以往的大型夾具設(shè)計主要針對約3米直徑的產(chǎn)品，采用臺面向上擴展方式。以國內(nèi)現(xiàn)有條件進行大型產(chǎn)品的角振動及線振動試驗，只能采用圖1所示狀態(tài)在液壓臺進行，主要產(chǎn)生如下問題:
[0004]1、需要的轉(zhuǎn)接工裝過高過重，振動臺面加夾具總質(zhì)量可能達到7噸，極大損耗振動臺有效推力；
[0005]2、由于夾具過聞，振動輸入尚廣品較遠(yuǎn)，約1.5m左右，當(dāng)輸入為純角運動時，廣品的輸入存在線角交聯(lián)的情況；
[0006]因此傳統(tǒng)的試驗系統(tǒng)及夾具擴展方式的設(shè)計已無法滿足大尺寸產(chǎn)品線、角振動的需求。新一代運載火箭5米以上直徑艙段的線振動、角振動試驗系統(tǒng)，是由多個大推力振動臺聯(lián)合激振組成的大推力試驗系統(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)，使振動夾具即可應(yīng)用于線振動試驗也可應(yīng)用于角振動試驗，而且角振動時盡可能減小線、角運動交聯(lián)的影響。大型運載火箭為新研制產(chǎn)品，尚無針對其振動試驗的大型工裝夾具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的在于提供一種大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0008]為達到上述目的，本實用新型所采取的技術(shù)方案為:
[0009]一種大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，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)向平面與振動臺連接；在環(huán)形夾具的側(cè)面均布有徑向加強筋，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18噸6自由度液壓球頭與振動臺連接。
[0011]所述液壓球頭的間距為2倍球頭直徑，每個激振點布置I?2個液壓球頭。
[0012]所述環(huán)形夾具的側(cè)面均布有32個徑向加強筋。
[0013]所述徑向加強筋上鑄造有減重孔。
[0014]所述減重孔采用對稱形式，即孔中心與所在徑向加強筋的幾何中心重合。
[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,徑向加強筋厚3cm。
[0019]本實用新型所取得的有益效果為:
[0020]本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具可以承接一系列大型艙段振動試驗，有一定的通用性；可實現(xiàn)大型產(chǎn)品的線振動試驗和角振動試驗要求；可根據(jù)不同的試驗需求與雙振動臺或四個振動臺組成不同的大推力激勵系統(tǒng)，具有較強實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有振動試驗系統(tǒng)及夾具形式示意圖；
[0022]圖2為本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具示意圖a ；
[0023]圖3為本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具示意圖b ；
[0024]圖4為本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具示意圖c ；
[0025]圖5為本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具示意圖d ；
[0026]圖6為角振動試驗狀態(tài)示意圖；
[0027]圖中:1、徑向加強筋；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、振動臺面；9、振動臺；10、轉(zhuǎn)軸。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細(xì)說明。
[0029]如圖2—圖6所示，本實用新型所述大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具用于多臺激振試驗，且兼顧角振動試驗，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18噸6自由度液壓球頭6與振動臺9連接，每個激振點布置I?2個液壓球頭6，液壓球頭6的間距為2倍球頭直徑，兼顧夾具以及振動臺面尺寸，視具體試驗實施選擇球頭個數(shù)；在環(huán)形夾具7的側(cè)面均布有32個徑向加強筋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，徑向加強筋I(lǐng)上鑄造有減重孔3。夾具7在試驗過程中的運動為往復(fù)，要盡可能使其在運動的正、負(fù)方向上強度、剛度接近，因此減重孔3要盡可能地采用對稱形式一即孔中心與所在徑向加強筋I(lǐng)的幾何中心重合。經(jīng)計算，徑向加強筋I(lǐng)的減重孔3面積應(yīng)不大于徑向加強筋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階處的周向筋面上(高度較小)。這樣既減重又對夾具結(jié)構(gòu)剛度影響很小，對夾具模態(tài)基本無影響。
[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)試驗振動臺9的放置形式，變截面為對稱形式。根據(jù)試驗激振點(被約束)計算變截面不同扇形區(qū)域?qū)?yīng)夾具頻率，來確定變截面扇形區(qū)域:變截面以截面高度1/2面積變化進行對比一最大程度減小質(zhì)量，且保留可接受的剛度。類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,徑向加強筋I(lǐng)厚3cm。
【權(quán)利要求】
1.一種大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，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與振動臺(9)連接；在環(huán)形夾具(7)的側(cè)面均布有徑向加強筋(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所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述夾具⑵下部的環(huán)向平面⑷通過18噸6自由度液壓球頭(6)與振動臺(9)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述液壓球頭￠)的間距為2倍球頭直徑，每個激振點布置I?2個液壓球頭(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述環(huán)形夾具(7)的側(cè)面均布有32個徑向加強筋(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述徑向加強筋(I)上鑄造有減重孔(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述減重孔(3)采用對稱形式，即孔中心與所在徑向加強筋(I)的幾何中心重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，其特征在于:所述減重孔(3)面積應(yīng)不大于徑向加強筋(I)面積的0.4倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，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所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，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所述的大運載火箭艙段多臺激勵振動試驗夾具，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，徑向加強筋⑴厚3cm。
【文檔編號】B25B11/00GK204183440SQ201420515344
【公開日】2015年3月4日 申請日期: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 申請人:北京強度環(huán)境研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院