坠撞安全试验机制造技术

一种坠撞安全试验机，其特征在于：由工作台、计算机控制系统和加载器三部分组成，工作台由基座和设在基座上的试验样品安装座构成；计算机控制系统包括带控制软件的计算机以及可编程控制器；加载器主要由油泵、电液伺服阀、油缸和加载连接器组成，油泵给电液伺服阀供油，电液伺服阀接收可编程控制器输出的控制信号，通过油缸模拟坠撞受力环境，并通过加载连接器施加到试验样品上，以验证机载设备在坠撞状态下其固定和支承的机构强度和刚度是否满足坠撞安全要求。本实用新型专利技术从失效机理出发，设计了一种适用于飞机、车辆、船舶等运载工具上的机（车）载设备从事坠撞或碰撞安全试验的专用试验设备，克服了目前没有专用试验设备而采用分段试验所带来的不足。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种试验机，特别涉及飞机、车辆、船舶等运载工具坠撞或碰撞的 安全试验机，属于试验设备

技术介绍
飞机、车辆、船舶时有遭遇坠撞、碰撞等不幸事件。为保障乘员在一定的事故强度 以下能够逃生，对乘员座椅及其周围设备的结构强度有一定的要求，以免一些设备或零部 件因坠撞或碰撞从安装支架上脱落或游离击伤乘员，或变形位移过大影响救生系统工作。 坠撞安全试验就是用于验证这些设备或零部件在发生坠撞或碰撞状态下是否会从安装支 架上脱落或游离危及乘员、燃油系统或紧急疏散装置安全的试验。目前从事坠撞安全试验 的设备不尽人意，尤其是模拟飞机坠撞环境没有专用试验设备。飞机坠撞环境的加速度曲 线见图1所示，纵座标a表示加速度，横座标t表示时间，从图1中可以看出、时段(大约 10 20ms)表示飞机坠撞初期的加速度波头，t2时段(大约3 5s)表示飞机坠撞中期和 后期的加速度波身和波尾。由于没有专门的试验设备，代号为D0-160(E版)《飞机适航性》 国际标准中只好将图1中的加速度曲线分成两段用两种试验设备来模拟，即用冲击试验设 备来模拟飞机坠撞波头加速度曲线快速变化的环境；用加速度试验设备来模拟飞机坠撞波 身和波尾加速度曲线变化较慢的环境，且这部分大多数是用旋转的离心加速度试验台来模 拟。由此可见，目前的坠撞安全试验存在以下两方面缺陷第一，采用分两段试验的方式存 在模拟性差、试验效率低以及操作麻烦等缺点；第二，采用离心加速度试验台来模拟飞机坠 撞波身和波尾加速度曲线存在不可克服的方法误差。因为离心加速度试验台利用a = Ro2 公式作为模型，其中，a表示加速度，R表示某点的旋转半径，ω表示对应该点的旋转角速 度。众所周知，任何机(车)载设备都有一定的几何尺寸，因此公式中R是个变量。而采用 离心加速度试验台进行试验，只有一个以R为半径的簿筒能满足试验量值的要求，其余点 位部分不是过试验就是欠试验，均不能满足试验条件。为此，如何设计一种能够克服上述缺 陷的坠撞安全试验设备是本技术解决的问题。
技术实现思路
本技术提供一种坠撞安全试验机，目的是要设计一种适应飞机、车辆、船舶等 运载工具上的机(车)载设备从事坠撞或碰撞安全试验的专用试验设备，以克服目前没有 专用试验设备而采用分段试验所带来的缺陷。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是一种坠撞安全试验机，由工作 台、计算机控制系统和加载器三部分组成。所述工作台主要由基座和设在基座上的试验样品安装底座构成，其中，试验样品 安装座为一个安装试验样品的座体，座体上设有与试验样品实际使用时相同的安装支承结 构和固定连接构件。所述计算机控制系统包括带控制软件的计算机以及可编程控制器(PLC)，计算机用于控制坠撞安全试验的起停、运行以及安全保护，计算机与可编程控制器连接，可编程控 制器输出模拟坠撞时试验样品承受变化的惯性力控制信号。所述加载器主要由油泵、电液伺服阀、油缸和加载连接器组成，油泵的出油口经油 管与电液伺服阀的进油口连接，电液伺服阀的控制端接收可编程控制器输出模拟变化的惯 性力控制信号，电液伺服阀的出油口经油管与油缸的进油口连接，油缸的缸体相对基座固 定，油缸的活塞杆作用于加载连接器，加载连接器是一种向试验样品加载的部件，该部件的 一端设有用于连接活塞杆的连接部，另一端设有用来向试验样品加载的作用部，加载连接 器用来将活塞杆产生的拉力施加到试验样品上，以验证试验样品的固定和支承件在模拟坠 撞状态下的安全要求。上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，所述“与试验样品实际使用时相同的安装支承结构和固定连接构 件”是指试验样品在飞机、车辆、船舶等运载工具中真实的安装件。2、上述方案中，所述电液伺服阀(4)的频率相应在80Hz以上。3、上述方案中，为了检验实际加载力与理论加载力的一致性，在计算机控制系统 中设有力传感器，该力传感器串接在油缸的活塞杆与加载连接器之间的力传递方向上，力 传感器的输出信号经A/D转换电路后输入计算机。在加载过程利用返馈原理通过力传感器 来检测实际加载力与理论加载力的一致性，其误差控制在允许的范围即可。4、上述方案中，为了适应试验样品不同的外形和特点，加载连接器可以选择电磁 式结构、缆绳式结构、真空吸附式结构、杠杆式结构、框式结构或钳式结构。5、上述方案中，所述加载器中设有油箱，油箱的出油口经油管与油泵的进油口连 接，油泵的出油口经油管和泄压阀与油箱的第一回油口连接，油缸的出油口经油管与油箱 的第二回油口连接。总之，本技术从失效机理出发，模拟飞机、车辆、船舶等运载工具坠撞或碰撞 过程中，机(车)载设备及连接件的受力状况，从而验证在发生坠撞或碰撞时机(车)载设 备及连接件机械强度和刚度是否符合要求。本技术模拟机(车)载设备及连接件的受 力状况有以下两种加载模型1、机(车)载设备及连接件在发生坠撞或碰撞时承受惯性力，该惯性力为拉力，方 向与物体运动方向相同。根据F = ma公式，由图1飞机坠撞加速度曲线，可以得到图2坠撞时机载设备承 受的惯性力曲线。图2中，纵座标F表示惯性力，横座标t表示时间，、时段(大约10 20ms)表示飞机坠撞初期的惯性力波头，t2时段(大约3 5s)表示飞机坠撞中期和后期 的惯性力波身和波尾。F1 = HianF1表示、时段的惯性力峰值，m表示机(车)载设备的质 量，表示、时段的加速度峰值。&=111&2，&表示、时段的惯性力，111表示机(车)载设 备的质量，a2表示t2时段的加速度。图1飞机坠撞加速度曲线可以是飞机、车辆、船舶(舰艇)等运载工具坠撞或碰撞 时“黑匣子”记录的曲线，也可以是有关标准(规范)规定的曲线。图2坠撞时机载设备承 受的惯性力曲线需要特别说明的是标准(规范)和黑匣子记录的加速度方向，坠撞时机体 (车船体)承受的力是减速力，此力产生的加速度是阻止运动的，因此机体(车船体)承受 的加速度方向与机体运动方向相反(向后)，而被试验样品由于承受惯性力的作用，该惯性力的方向与机体运动方向相同(向前)。在图2中，波头冲击惯性力峰值为F1 = Hia1，式中m = Hi^m2m为等效质量Hi1为试验样品质量m2为加载连接器附加质量从图2中可以看出，波身、波尾已变为静载，故可以不考虑加载连接器的附加质量。2、机(车)载设备及连接件在发生坠撞或碰撞时承受惯性力矩(若采用底部或某 端面安装机(车)载设备在发生坠撞或碰撞时连接件所承受的为惯性力矩)。根据力矩的计算公式M = Fh，式中M表示力矩，F表示惯性力，h表示设备质心到 安装面的距离。由图2坠撞时机载设备承受的惯性力曲线，可以得到图3坠撞时机载设备 连接件承受的力矩曲线。图3中，纵座标M表示惯性力矩，横座标t表示时间，、时段(大 约10 20ms)表示飞机坠撞初期的惯性力矩波头，t2时段(大约3 5s)表示飞机坠撞中 期和后期的惯性力矩波身和波尾。M1 = F1I1, M1表示、时段的惯性力矩峰值，F1表示、时 段的惯性力峰值，h表示设备质心到安装面的距离。M2 = F2h，M2表示t2时段的惯性力矩， F2表示t2时段的惯性力，h表示设备质心到安装面的距离。图3所示为力矩加载方式。机(车船)载设备中有着大量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坠撞安全试验机，其特征在于：由工作台、计算机控制系统和加载器三部分组成；　　所述工作台主要由基座（１）和设在基座（１）上的试验样品安装底座（２）构成，其中，试验样品安装座（２）为一个安装试验样品的座体，座体上设有与试验样品实际使用时相同的安装支承结构和固定连接构件；　　所述计算机控制系统包括带控制软件的计算机（９）以及可编程控制器（８），计算机（９）用于控制坠撞安全试验的起停、运行以及安全保护，计算机（９）与可编程控制器（８）连接，可编程控制器（８）输出模拟坠撞时试验样品承受变化的惯性力控制信号；　　所述加载器主要由油泵（３）、电液伺服阀（４）、油缸（５）和加载连接器（７）组成，油泵（３）的出油口经油管与电液伺服阀（４）的进油口连接，电液伺服阀（４）的控制端接收可编程控制器（８）输出模拟变化的惯性力控制信号，电液伺服阀（４）的出油口经油管与油缸（５）的进油口连接，油缸（５）的缸体相对基座（１）固定，油缸（５）的活塞杆（６）作用于加载连接器（７），加载连接器（７）是一种向试验样品加载的部件，该部件的一端设有用于连接活塞杆（６）的连接部，另一端设有用来向试验样品加载的作用部，加载连接器（７）用来将活塞杆（６）产生的拉力施加到试验样品上，以验证试验样品的固定和支承件在模拟坠撞状态下的安全要求。...

【技术特征摘要】
一种坠撞安全试验机，其特征在于由工作台、计算机控制系统和加载器三部分组成；所述工作台主要由基座(1)和设在基座(1)上的试验样品安装底座(2)构成，其中，试验样品安装座(2)为一个安装试验样品的座体，座体上设有与试验样品实际使用时相同的安装支承结构和固定连接构件；所述计算机控制系统包括带控制软件的计算机(9)以及可编程控制器(8)，计算机(9)用于控制坠撞安全试验的起停、运行以及安全保护，计算机(9)与可编程控制器(8)连接，可编程控制器(8)输出模拟坠撞时试验样品承受变化的惯性力控制信号；所述加载器主要由油泵(3)、电液伺服阀(4)、油缸(5)和加载连接器(7)组成，油泵(3)的出油口经油管与电液伺服阀(4)的进油口连接，电液伺服阀(4)的控制端接收可编程控制器(8)输出模拟变化的惯性力控制信号，电液伺服阀(4)的出油口经油管与油缸(5)的进油口连接，油缸(5)的缸体相对基座(1)固定，油缸(5)的活塞杆(6)作用于加载连接器(7)，加载连接器(7)是一种向试验样品加载的部件，该部件的一端设有用于连接活塞杆(6)的连接部，另一端设有用来向试验样品加载的作用部，加载连接器(7)用来将活塞杆(6)产生的拉力施加到试验样品上，以验证试验样品的固定和支承件在模拟坠撞状态下的安全要求。2.根据权利要求1所述的坠撞安全试验机，其特征在于所述电液伺服阀(4)的频率 相应在8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德言，吴飒，
申请(专利权)人：苏州苏试试验仪器有限公司，王德言，吴飒，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]