超低温六分量天平校准加载头及加载方法技术

一种超低温六分量天平校准加载头及加载方法，该超低温六分量天平校准加载头包括一个力系监测头、一个加载头外筒、一个锥套、一个测量基准架以及一个压盖，该力系监测头设置于该加载头外筒，该加载头外筒具有一个第一开口和一个第二开口，且该加载头外筒是中空式，该锥套设置于该加载头外筒的内部，并且该锥套具有一个容纳腔，以供容纳一个天平，该测量基准架设置于该加载头外筒的前端，该压盖设置于该加载头外筒，以用于将该锥套设置于该加载头外筒的内部，并且在该外筒和该测量基准架分别在制作后组装在一起，能够降低该超低温六分量天平校准加载头的制造难度和节约制造成本。

【技术实现步骤摘要】
超低温六分量天平校准加载头及加载方法
本专利技术涉及一种用于天平校准的加载头，特别涉及一种超低温六分量天平校准加载头及加载方法，其中在风洞测力试验中，该超低温六分量天平校准加载头用于对天平模型施压标准的六维力，并保证风洞试验的可靠性和准确度。
技术介绍
风洞天平是风洞测力试验的基础测量设备，用于测量风洞试验中作用在试验模型上的气动力的大小、方向和作用点。天平校准系统是天平计量设备，通过对天平按已知的坐标轴系精确地施加静态载荷，获取天平公式，即输出信号与载荷的关系矩阵，用来评估天平性能。所研制的天平校准系统是一套全自动的六自由度体轴系天平校准系统，可实现天平体温度从常温到低温的精确控制和不同温度条件下的天平静态校准。加载头是天平校准系统中的关键设备，必须具备足够高的刚度，并且能准确的确定加载点的位置，且随着试验条件范围越来越广，可能需要在超低温条件下进行试验，因此抵抗低温变形的能力也是评估加载头设计合理性的一大重要指标。传统的加载头刚度低、低温变形大，不能精确保证加载点的位置，因而所施加的“标准六维力”必定存在较大的误差，不能满足天平校准的要求。因此，本专利技术提供一种超低温六分量天平校准加载头及加载方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、使用方便并且可靠的超低温六分量天平校准加载头。为了达到上述目的，本专利技术提供一种超低温六分量天平校准加载头，其中该超低温六分量天平校准加载头包括一个测量基准架、一个加载头外筒、一个定位键、一个锥套、一个装配螺母、一个压盖及一个力系监测头；该加载头外筒具有第一开口和一个第二开口，且中间为内空式；该测量基准架的测量部分位于低温箱外部，连接部分位于低温箱内部，且设置于加载头外筒的前端；该锥套设置于加载头外筒内部，并且该锥套具有一个容纳腔，以供容纳一个天平；该加载头外筒与该锥套除了锥面配合外，还用键进行定位；该装配螺母设置于该锥套的外部且设置于该加载头外筒内部，通过螺纹旋合使得锥套前后直线运动，以便产生合适的力使该锥套相对于该加载头外筒压紧；该压盖对该装配螺母进行限位，方便装配；该力系监测头设置于加载头力臂两端，且位于低温箱外部，便于监测。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该加载头外筒的该第一开口的内径小于该第二开口的内径，以使该加载头外筒的内壁的截面呈锥台形，该锥套的外壁呈锥台形，并且该加载头外筒的内壁和该锥套的外壁相互匹配。为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该锥度采用莫氏锥度，方便锥套相对于加载头外筒自锁。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该加载头外筒具有一第一键槽，该第一键槽连通第一开口与加载头外筒内腔，该锥套具有一第二键槽，该第二键槽对应于该第一键槽，该超低温六分量天平校准加载头包括一个定位键，该定位键同时定位于该第一键槽和该第二键槽。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该第一键槽靠近该加载头外筒的该第一开口。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该定位键是一个滚转定位平键。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该锥套的一个端部具有外螺纹结构，该超低温六分量天平校准加载头包括一个装配螺母和压盖，该装配螺母具有内螺纹结构，其中该装配螺母的该内螺纹结构和该锥套的该外螺纹结构相互配合，该压盖用于对装配螺母一端进行限位，使得装配螺母一端面靠紧加载头外筒内腔的一台阶面，而另一端靠紧压盖，因而只能沿着轴线进行旋转，从而使得该锥套能够沿着轴线方向与加载头外筒进行装配，该装配螺母容纳与该第二开口处，该压盖法兰面上开有螺纹孔，通过螺钉与加载头外筒的第二开口进行连接。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该超低温六分量天平校准加载头包括多个测量架连接螺钉，各个该测量架连接螺钉同时连接于该测量基准架和该加载头外筒。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该测量基准架和该加载头外筒通过局部点焊的方式固定。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该超低温六分量天平校准加载头包括多个天平连接螺钉，各个该天平连接螺钉用于连接该天平和该锥套。作为对本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头的进一步优选的实施例，该天平与该超低温六分量天平校准加载头的接口为圆柱法兰式接口。本专利技术的该超低温六分量天平校准加载头优势在于：该专利技术提供一种超低温六分量天平校准加载头，其中该超低温六分量天平校准加载头包括一个测量基准架、一个加载头外筒、一个定位键、一个锥套、一个装配螺母、一个压盖及一个力系监测头；该加载头外筒具有第一开口和一个第二开口，且中间为内空式；测量基准架的测量部分位于低温箱外部，连接部分位于低温箱内部，且设置与加载头外筒的前端；该锥套设置与加载头外筒内部，并且该锥套具有一个容纳腔，以供容纳一个天平；该加载头外筒与该锥套除了锥面配合外，还用键进行定位；该装配螺母设置与该锥套的外部且设置与该加载头外筒内部，通过螺纹旋合使得锥套前后直线运动，以便产生合适的力压紧与该加载头外筒；压盖对螺母进行限位，方便装配；力系监测头设置于加载头力臂两端，且位于低温箱外部，便于监测。并且在该外筒和该测量基准架分别在制作后组装在一起，能够降低该超低温六分量天平校准加载头的制造难度和节约制造成本。该超低温六分量天平校准加载头包括多个测量架连接螺钉，各个该测量架连接螺钉同时连接于该测量基准架和该外筒，该测量基准架和该外筒通过局部点焊的方式固定，这样在该测量基准架和该外筒在组装后就不需要再分离，可以避免每次拆卸而造成的基准变化以至于为测量引入误差，从而能够降低该超低温六分量天平校准加载头的误差，以提高所施加载荷的精准度。该天平与该超低温六分量天平校准加载头的接口为圆柱法兰式接口，因此采用止口配合定位，精加工螺纹孔进行连接，拧紧螺钉时采用扭力扳手保证每个螺钉的扭力一致且大于某一数值，具体的数值应根据该天平承受最大扭矩进行计算，如此这样可以使得连接更为紧固。该外筒的该第一开口的内径小于该第二开口的内径，以使该外筒内壁的截面呈锥台形，该锥套的外壁呈锥台形，并且该外筒的内壁和该锥套的外壁相互匹配，从而使该锥套和该外筒之间采用锥面配合和装配螺母压紧的方式，并且该锥套的锥度按照莫氏锥度进行设计，使该外筒和该锥套具有自锁功能。该外筒具有一第一键槽，该第一键槽连通于该加载通道，该锥套具有一第二键槽，该第二键槽对应于该第一键槽，该超低温六分量天平校准加载头包括一个定位键，该定位键同时定位于该第一键槽和该第二键槽，以固定该外筒和该锥套，并且在使用该装配螺母将该锥套装配于该外筒的加载通道之后，通过该压盖和该外筒限制该装配螺母的轴向运动，因而使该装配螺母只有一个旋转自由度，从而使该锥套和该外筒锁紧。该超低温六分量天平校准加载头的优势还包括：1、全对称式圆柱面或圆锥面的结构设计，最大程度减小低温变形；2、该外筒采用对通式结构，增加气体流的流动性，方便快速降温及保证温度的均匀性；3、锥套为可更换式，对于不同尺寸的天平设计相应接口及尺寸的锥套；4、该超低温六分量天平校准加载头采用14点布置形式，分散加载力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低温六分量天平校准加载头，其特征在于，该超低温六分量天平校准加载头包括一个力系监测头、一个加载头外筒、一个锥套、一个测量基准架以及一个压盖，该力系监测头设置于该加载头外筒，该加载头外筒具有一个第一开口和一个第二开口，且该加载头外筒是中空式，该锥套设置于该加载头外筒的内部，并且该锥套具有一个容纳腔，以供容纳一个天平，该测量基准架设置于该加载头外筒的前端，该压盖设置于该加载头外筒，以用于将该锥套设置于该加载头外筒的内部。

【技术特征摘要】
1.一种超低温六分量天平校准加载头，其特征在于，该超低温六分量天平校准加载头包括一个力系监测头、一个加载头外筒、一个锥套、一个测量基准架以及一个压盖，该力系监测头设置于该加载头外筒，该加载头外筒具有一个第一开口和一个第二开口，且该加载头外筒是中空式，该锥套设置于该加载头外筒的内部，并且该锥套具有一个容纳腔，以供容纳一个天平，该测量基准架设置于该加载头外筒的前端，该压盖设置于该加载头外筒，以用于将该锥套设置于该加载头外筒的内部。2.如权利要求1所述的一种超低温六分量天平校准加载头，其特征在于，该加载头外筒的该第一开口的内径小于该第二开口的内径，以使该加载头外筒的内壁的截面呈锥台形，该锥套的外壁呈锥台形，并且该加载头外筒的内壁和该锥套的外壁相互匹配。3.如权利要求2所述的一种超低温六分量天平校准加载头，其特征在于，该加载头外筒具有一第一键槽，该第一键槽连通于该第一开口和该加载头外筒的内部，该锥套具有一第二键槽，该第二键槽对应于该第一键槽，该超低温六分量天平校准加载头包括一个定位键，该定位键同时定位于该第一键槽和该第二键槽。4.如权利要求3所述的一种超低温六分量天平校准加载头，其特征在于，该第一键槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，谢斌，谢志江，马护生，黄叙辉，庞旭东，宋代平，史玉杰，袁岳军，向光伟，孙琦，苗磊，张洪川，
申请(专利权)人：重庆大学，中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50