專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及桅桿系統(tǒng)的風(fēng)載荷測(cè)試領(lǐng)域，尤其是涉及一種車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)的風(fēng)力可控的風(fēng)載荷測(cè)試裝置及其方法。
背景技術(shù)：
為了提高車(chē)載偵查的作用范圍，增強(qiáng)偵察車(chē)的自我隱藏能力，國(guó)內(nèi)陳立學(xué)等人研究了一種車(chē)載升降桅桿系統(tǒng)。該系統(tǒng)位于偵察車(chē)上，由若干節(jié)薄壁空心桅桿組成。桅桿米取液壓驅(qū)動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，桅桿頂部裝有各種探測(cè)設(shè)備，桅桿完全伸出時(shí)最高可達(dá)十余米，這樣大大增加了偵察車(chē)的偵查范圍。對(duì)于車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)的研究國(guó)內(nèi)做的相對(duì)較少，陳立學(xué)等人提出了桅桿的設(shè)計(jì)方法和走線方式，夏元杰等人對(duì)桅桿系統(tǒng)做了模態(tài)分析和仿真；國(guó)外對(duì)桅桿結(jié)構(gòu)、頂部光電 設(shè)備結(jié)構(gòu)、走線方式、液壓控制平臺(tái)等研究較多，對(duì)試驗(yàn)領(lǐng)域則涉及較少。國(guó)內(nèi)外對(duì)桅桿的研究大多集中在雷達(dá)和海上作業(yè)的桅桿，常用的風(fēng)載荷測(cè)試方法有風(fēng)洞試驗(yàn)、搖擺試驗(yàn)和水池中的拖拽試驗(yàn)。因?yàn)檐?chē)載桅桿升降系統(tǒng)由很多節(jié)組成，為了提升偵查距離桅桿高度一般在10米以上且橫截面積較小，受風(fēng)力影響時(shí)頂部偏移量較大，考慮到車(chē)載桅桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及測(cè)試精度、成本等問(wèn)題，所以上述方法均不適合于車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)的風(fēng)載荷測(cè)試。由于風(fēng)力對(duì)桅桿應(yīng)力應(yīng)變的影響直接關(guān)系到桅桿的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，為保障桅桿在大風(fēng)天氣下的觀測(cè)精度，需要有一種可行的加載方案來(lái)對(duì)桅桿進(jìn)行風(fēng)載荷模擬試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)的風(fēng)力可控的風(fēng)載荷測(cè)試裝置及其方法。該方法克服了現(xiàn)有風(fēng)載荷測(cè)試方法誤差大且不適合車(chē)載桅桿系統(tǒng)的弊端，而且能夠測(cè)試各種狀態(tài)下的風(fēng)載荷，并且節(jié)能環(huán)保、可控性強(qiáng)、節(jié)省試驗(yàn)空間。車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試裝置包括多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿、反力架、配重、應(yīng)變片、拉力裝置、計(jì)算機(jī)；多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿上端部設(shè)有配重，在多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿的各節(jié)底部固定有應(yīng)變片，多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿與多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿平行設(shè)有反力架，反力架上設(shè)多個(gè)拉力裝置，拉力裝置包括反力架橫梁、比例調(diào)壓閥、氣缸架、滑輪組、拉力傳感器、套環(huán)、鋼絲繩、拉環(huán)、氣管、氣源，滑輪組包括動(dòng)滑輪支架、動(dòng)滑輪、定滑輪支架、定滑輪；反力架橫梁上設(shè)有比例調(diào)壓閥和氣缸架，氣缸架上設(shè)有氣缸，氣缸包括活塞桿、氣缸無(wú)桿腔、氣缸有桿腔，活塞桿底部的活塞兩側(cè)分為無(wú)桿腔和有桿腔，活塞桿的一端連接動(dòng)滑輪支架，動(dòng)滑輪支架連接動(dòng)滑輪，氣缸架一端設(shè)有定滑輪支架，定滑輪支架連接定滑輪，鋼絲繩一端固定在定滑輪支架下端，通過(guò)動(dòng)滑輪和定滑輪后鋼絲繩另一端固定在拉環(huán)，拉環(huán)、拉力傳感器、套環(huán)順次連接，套環(huán)套在車(chē)載桅桿各節(jié)中部上和連接配重底部上；比例調(diào)壓閥包括比例調(diào)壓閥進(jìn)氣口、比例調(diào)壓閥出氣口，比例調(diào)壓閥的進(jìn)氣口連接氣源，比例調(diào)壓閥的出氣口通過(guò)氣管連接無(wú)桿腔，有桿腔與大氣相通；反力架與拉力裝置的橫梁相連，比例調(diào)壓閥、拉力傳感器、應(yīng)變片與計(jì)算機(jī)相連。車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試方法根據(jù)設(shè)定的等效風(fēng)力值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送至各個(gè)比例調(diào)壓閥，比例調(diào)壓閥調(diào)節(jié)開(kāi)口大小進(jìn)而調(diào)節(jié)氣缸的氣壓，使得氣缸推力連續(xù)可調(diào)，氣缸活塞桿推動(dòng)動(dòng)滑輪從而在鋼絲繩上產(chǎn)生拉力，鋼絲繩通過(guò)拉力傳感器將拉力水平作用到多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿和配重上，拉力傳感器將電壓值傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將各路電壓值換算成相應(yīng)的拉力值，并與實(shí)際設(shè)定的各路輸出等效風(fēng)力值進(jìn)行比對(duì)，控制調(diào)節(jié)輸出電壓，使拉力傳感器采集到的實(shí)際拉力值逐步接近并達(dá)到實(shí)際輸出的風(fēng)力值；試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)采集應(yīng)變片的應(yīng)變值，以檢測(cè)桅桿風(fēng)載荷試驗(yàn)時(shí)的變形和受力情況。本發(fā)明具有的有益效果是
I、拉力可由比例調(diào)壓閥、拉力傳感器以及控制器進(jìn)行閉環(huán)控制，連續(xù)可調(diào)且精度較高。2、用氣缸加載，響應(yīng)迅速、節(jié)能環(huán)保。
3、采用滑輪組，減小氣缸行程，節(jié)省試驗(yàn)空間。4、配重模塊化，可根據(jù)需要進(jìn)行加減。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
圖I是車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷試驗(yàn)結(jié)構(gòu)原理布局 圖2是本發(fā)明氣缸、定滑輪和動(dòng)滑輪結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明拉環(huán)、套環(huán)和拉力傳感器結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的氣壓原理圖。圖中試驗(yàn)桅桿I、反力架2、反力架橫梁3、比例調(diào)壓閥4、氣缸5、氣缸架6、滑輪組
7、拉力傳感器8、套環(huán)9、鋼絲繩10、活塞桿11、動(dòng)滑輪支架12、動(dòng)滑輪13、定滑輪支架14、定滑輪15、拉環(huán)16、配重17、應(yīng)變片18、比例調(diào)壓閥進(jìn)氣口 19、比例調(diào)壓閥出氣口 20、氣缸無(wú)桿腔21、氣缸有桿腔22、氣管23、氣源24。
具體實(shí)施例方式如圖所示，車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試裝置包括多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I、反力架
2、配重17、應(yīng)變片18、拉力裝置、計(jì)算機(jī)；多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I上端部設(shè)有配重17，在多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I的各節(jié)底部固定有應(yīng)變片18，多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I與多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I平行設(shè)有反力架2，反力架2上設(shè)多個(gè)拉力裝置，拉力裝置包括反力架橫梁3、比例調(diào)壓閥4、氣缸架6、滑輪組7、拉力傳感器8、套環(huán)9、鋼絲繩10、拉環(huán)16、氣管23、氣源24，滑輪組7包括動(dòng)滑輪支架12、動(dòng)滑輪13、定滑輪支架14、定滑輪15 ;反力架橫梁3上設(shè)有比例調(diào)壓閥4和氣缸架6，氣缸架6上設(shè)有氣缸5，氣缸5包括活塞桿11、氣缸無(wú)桿腔21、氣缸有桿腔22，活塞桿11底部的活塞兩側(cè)分為無(wú)桿腔21和有桿腔22，活塞桿11的一端連接動(dòng)滑輪支架12，動(dòng)滑輪支架12連接動(dòng)滑輪13，氣缸架6 —端設(shè)有定滑輪支架14，定滑輪支架14連接定滑輪15，鋼絲繩10 —端固定在定滑輪支架14下端，通過(guò)動(dòng)滑輪13和定滑輪15后鋼絲繩10另一端固定在拉環(huán)16,拉環(huán)16、拉力傳感器8、套環(huán)9順次連接,套環(huán)9套在車(chē)載桅桿I各節(jié)中部上和連接配重17底部上；比例調(diào)壓閥4包括比例調(diào)壓閥進(jìn)氣口 19、比例調(diào)壓閥出氣口 20，比例調(diào)壓閥4的進(jìn)氣口 20連接氣源24，比例調(diào)壓閥4的出氣口 19通過(guò)氣管23連接無(wú)桿腔21，有桿腔22與大氣相通；反力架2與拉力裝置的橫梁3相連，比例調(diào)壓閥
4、拉力傳感器8、應(yīng)變片18與計(jì)算機(jī)相連?？紤]到桅桿I頂部有較大的偏移量，最頂部氣缸架6的安裝位置要更加遠(yuǎn)離桅桿，同時(shí)由于頂部配重17處施加的力較大，最上面一節(jié)氣缸5的力和活塞桿行程均要較大，氣缸5選擇時(shí)應(yīng)盡量使氣缸5工作于最大輸出力的25%到75%之間。氣缸活塞桿11通過(guò)滑輪組7將力施加于鋼絲繩10上，使用滑輪組7可使氣缸活塞桿11的行程較直接加載時(shí)減半，但同時(shí)需要的力將為直接加載時(shí)的一倍。調(diào)節(jié)定滑輪架支架14，使鋼絲繩10、拉環(huán)16、拉力傳感器8與套環(huán)9保持水平，以確保加載力的水平以及采集到的拉力值的準(zhǔn)確度，試驗(yàn)前應(yīng)使鋼絲繩10處于預(yù)緊狀態(tài)。
考慮到桅桿I每節(jié)底部應(yīng)力應(yīng)變較大，將應(yīng)變片或應(yīng)變花18貼到各節(jié)桅桿底部，線可沿桅桿返回計(jì)算機(jī)。拉力傳感器8、氣缸5、比例調(diào)壓閥4的數(shù)目隨桅桿的節(jié)數(shù)而定，考慮到桅桿最下一節(jié)不受風(fēng)力而頂部光電設(shè)備受風(fēng)力影響較大，一般有桅桿有多少節(jié)就選用多少套設(shè)備。試驗(yàn)時(shí)要需要在頂端施加配重17以模擬桅桿頂部的一些設(shè)備，配重17做成模塊化，分為不同規(guī)格的質(zhì)量塊，試驗(yàn)時(shí)根據(jù)需要進(jìn)行合理選擇和搭配，配重17橫截面做成正方形，最下面一塊與桅桿最上面一節(jié)相連，其余配重塊固定在最下面一塊上。拉力傳感器8電源線和信號(hào)線沿鋼絲繩10到反力架橫梁3上，并沿著反力架2回到計(jì)算機(jī)，比例調(diào)壓閥4的電源線和控制線沿著反力架2回到計(jì)算機(jī)，氣管可沿反力架2及橫梁3進(jìn)行安裝布置。車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試方法根據(jù)設(shè)定的等效風(fēng)力值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送至各個(gè)比例調(diào)壓閥4，比例調(diào)壓閥4調(diào)節(jié)開(kāi)口大小進(jìn)而調(diào)節(jié)氣缸5的氣壓，使得氣缸5推力連續(xù)可調(diào)，氣缸5活塞桿11推動(dòng)動(dòng)滑輪13從而在鋼絲繩10上產(chǎn)生拉力，鋼絲繩10通過(guò)拉力傳感器8將拉力水平作用到多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿I和配重17上，拉力傳感器8將電壓值傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將各路電壓值換算成相應(yīng)的拉力值，并與實(shí)際設(shè)定的各路輸出等效風(fēng)力值進(jìn)行比對(duì)，控制調(diào)節(jié)輸出電壓，使拉力傳感器8采集到的實(shí)際拉力值逐步接近并達(dá)到實(shí)際輸出的風(fēng)力值；試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)采集應(yīng)變片18的應(yīng)變值，以檢測(cè)桅桿風(fēng)載荷試驗(yàn)時(shí)的變形和受力情況。本方法可試驗(yàn)恒定風(fēng)載荷，同時(shí)也可測(cè)試動(dòng)態(tài)的風(fēng)載荷，試驗(yàn)前只需計(jì)算好風(fēng)壓大小即可，氣缸較高的響應(yīng)速度使動(dòng)態(tài)風(fēng)壓的測(cè)試成為可能。加載時(shí)需循序漸進(jìn)平穩(wěn)加載，使各個(gè)氣缸的壓力值逐步達(dá)到預(yù)設(shè)值，不可直接將需要壓力值施加到桅桿上。應(yīng)變片可采用膠結(jié)式進(jìn)行粘貼，根據(jù)桅桿的材料以及采集系統(tǒng)的橋路方式選擇相應(yīng)的應(yīng)變片或應(yīng)變花，應(yīng)變片貼在各節(jié)桅桿的底部，試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)采集應(yīng)變值，以檢測(cè)桅桿風(fēng)載荷試驗(yàn)時(shí)的變形和受力情況。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試裝置，其特征在于包括多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I)、反力架(2)、配重(17)、應(yīng)變片(18)、拉カ裝置、計(jì)算機(jī)；多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I)上端部設(shè)有配重(17)，在多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I的各節(jié)底部固定有應(yīng)變片(18，多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I)與多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I)平行設(shè)有反力架(2)，反力架(2)上設(shè)多個(gè)拉カ裝置，拉カ裝置包括反力架橫梁(3)、比例調(diào)壓閥(4)、氣缸架(6)、滑輪組(7)、拉カ傳感器(8)、套環(huán)(9)、鋼絲繩(10)、拉環(huán)(16)、氣管(23)、氣源(24)，滑輪組(7)包括動(dòng)滑輪支架(12)、動(dòng)滑輪(13)、定滑輪支架(14)、定滑輪(15);反力架橫梁(3)上設(shè)有比例調(diào)壓閥(4)和氣缸架(6)，氣缸架(6)上設(shè)有氣缸(5)，氣缸(5)包括活塞桿(11)、氣缸無(wú)桿腔(21)、氣缸有桿腔(22)，活塞桿(11)底部的活塞兩側(cè)分為無(wú)桿腔(21)和有桿腔(22)，活塞桿(11)的一端連接動(dòng)滑輪支架(12)，動(dòng)滑輪支架(12)連接動(dòng)滑輪(13)，氣缸架(6)—端設(shè)有定滑輪支架(14)，定滑輪支架(14)連接定滑輪(15)，鋼絲繩(10)—端固定在定滑輪支架(14)下端，通過(guò)動(dòng)滑輪(13)和定滑輪(15)后鋼絲繩(10)另一端固定在拉環(huán)(16)，拉環(huán)(16)、拉カ傳感器(8)、套環(huán)(9)順次連接，套環(huán)(9)套在車(chē)載桅桿(I)各節(jié)中部上和連接配重(17)底部上；比例調(diào)壓閥(4)包括比例調(diào)壓閥進(jìn)氣ロ( 19 )、比例調(diào)壓閥出氣ロ( 20 )，比例調(diào)壓閥(4)的進(jìn)氣ロ(20 )連接氣源(24 )，比例調(diào)壓閥(4 )的出氣ロ( 19 )通過(guò)氣管(23 )連接無(wú)桿腔(21)，有桿腔(22)與大氣相通；反力架(2)與拉カ裝置的橫梁(3)相連，比例調(diào)壓閥(4)、拉カ傳感器(8)、應(yīng)變片(18)與計(jì)算機(jī)相連。
2.ー種使用如權(quán)利要求I所述裝置的車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)風(fēng)載荷測(cè)試方法，其特征在于根據(jù)設(shè)定的等效風(fēng)カ值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送至各個(gè)比例調(diào)壓閥(4)，比例調(diào)壓閥(4)調(diào)節(jié)開(kāi)ロ大小進(jìn)而調(diào)節(jié)氣缸(5)的氣壓，使得氣缸(5)推力連續(xù)可調(diào)，氣缸(5)活塞桿(II)推動(dòng)動(dòng)滑輪(13)從而在鋼絲繩(10)上產(chǎn)生拉力，鋼絲繩(10)通過(guò)拉カ傳感器(8)將拉カ水平作用到多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿(I)和配重(17)上，拉カ傳感器(8)將電壓值傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將各路電壓值換算成相應(yīng)的拉カ值，并與實(shí)際設(shè)定的各路輸出等效風(fēng)カ值進(jìn)行比對(duì)，控制調(diào)節(jié)輸出電壓，使拉力傳感器(8)采集到的實(shí)際拉力值逐步接近并達(dá)到實(shí)際輸出的風(fēng)カ值；試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)采集應(yīng)變片(18)的應(yīng)變值，以檢測(cè)桅桿風(fēng)載荷試驗(yàn)時(shí)的變形和受力情況。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種車(chē)載桅桿升降系統(tǒng)的風(fēng)力可控的風(fēng)載荷測(cè)試裝置及其方法。根據(jù)設(shè)定的等效風(fēng)力值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送至各個(gè)比例調(diào)壓閥，比例調(diào)壓閥調(diào)節(jié)開(kāi)口大小進(jìn)而調(diào)節(jié)氣缸的氣壓，使得氣缸推力連續(xù)可調(diào)，氣缸活塞桿推動(dòng)動(dòng)滑輪從而在鋼絲繩上產(chǎn)生拉力，鋼絲繩通過(guò)拉力傳感器將拉力水平作用到多節(jié)伸縮式車(chē)載桅桿和配重上，拉力傳感器將電壓值傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將各路電壓值換算成相應(yīng)的拉力值，控制調(diào)節(jié)輸出電壓，使拉力傳感器采集到的實(shí)際拉力值逐步接近并達(dá)到實(shí)際輸出的風(fēng)力值；試驗(yàn)時(shí)實(shí)時(shí)采集應(yīng)變片的應(yīng)變值，以檢測(cè)桅桿風(fēng)載荷試驗(yàn)時(shí)的變形和受力情況。本發(fā)明可以節(jié)省試驗(yàn)空間，減少活塞桿行程；提高測(cè)試精度，滿足不同風(fēng)力檢測(cè)需要。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102680264SQ20121016146
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者周曉軍, 徐云, 李釗 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)