[发明专利]一种航空管路接头刚度的双向测量装置和方法

说明书

本申请提供一种航空管路接头刚度的双向测量装置及方法，装置包括设置于底座上的管路接头固定单元、横向刚度测量单元、轴向刚度测量单元，以及位于二者之间的旋转单元。本装置可根据需求直接测量航空管路接头的刚度值，避免了工程模拟过程中不可避免带入的误差和人为不确定因素，大幅提高航空管路接头刚度的测量精度，同时，本装置可通过压力传感器和位移传感器直接获取实时数据，并通过简单的比值计算即可获取其刚度数值，与现有试凑法相比较，可大幅提高航空管路接头刚度的测量效率。另外，本方案通过旋转单元的独特设计，可通过一套装置实现航空管路接头刚度的双向测量，设计精巧、操作简单，能够满足航空管路系统的设计和分析需求。

技术领域

本发明涉及航空测试领域，尤其涉及一种航空管路接头刚度的双向测量装置和方法。

背景技术

接头是航空液压系统中管路与管路之间、元件与管路之间的重要连接装置。管路接头的刚度对液压管路系统的振动有较大影响，管路接头的刚度过小时，管路系统的振动加剧，容易导致管路系统泄漏、管路接头振裂、密封不良等问题；管路接头的刚度过大时，管路接头容易出现脆性损坏，造成严重的经济损失和安全隐患。因此，精准测量管路接头的刚度参数对航空管路系统的设计和分析具有重要的意义。

目前，在管路系统振动分析中，管路接头的刚度通常无法直接测量，需要以商用软件的建模分析为基础，采用试凑的方法来确定其刚度值。具体的，可将管路接头简化为固支边界或者弹簧单元，输入根据工程经验预设的固支边界或者弹簧单元的刚度值后，经过模型分析可输出其振动特性（如固有频率和管路振型等），通过该振动特性与模态实验得到的管路接头的振动特性相比较，不断调整输入的固支边界或者弹簧单元的刚度值，使得软件输出的振动特性与模态实验得到的振动特性之间的误差落入合理范围内，最终确定固支边界或者弹簧单元的刚度，即为管路接头的刚度。

由此不难看出，以经验和软件模拟为基础的测量方式，其测量效率及测量精度均无法得到保证，同时，在简化、模拟、试凑的过程中，还会引入其他不确定性因素，影响测量精度。可见，现有的管路接头的测量技术无法满足航空管路系统的设计和分析需求。

发明内容

本发明针对现有刚度测量装置精度不足、效率低下的问题，提供一种航空管路接头刚度的双向测量装置和方法。

第一方面，本申请提供一种航空管路接头刚度的双向测量装置包括：底座、设置于所述底座上的管路接头固定单元，与所述管路接头固定单元垂直设置的横向刚度测量单元、与所述管路接头固定单元同向设置的轴向刚度测量单元，以及位于所述管路接头固定单元和所述轴向刚度测量单元之间的旋转单元，其中，所述管路接头固定单元包括依次连接的第一固定底座、第一三爪卡盘和固定杆，所述固定杆的自由端设置有连接孔，航空管路接头套接于所述固定杆外部；所述横向刚度测量单元包括依次连接的第一传动机构、第一滑动部件、第一压力传感器和加载头，在进行航空管路接头横向刚度测试时，所述加载头与所述航空管路接头相接触，还包括第一位移传感装置，所述第一位移传感装置与所述加载头相对设置于所述航空管路接头的两侧；所述旋转单元包括转盘底座，所述转盘底座上安装有转盘，所述转盘上依次设置有第二固定底座和第二滑动部件，所述第二固定底座远离所述第二滑动部件的侧面安装有第二三爪卡盘，所述转盘还设有与所述第二滑动部件相匹配的滑槽，所述第二滑动部件沿着所述滑槽方向上依次连接有第二压力传感器、压力加载叉头和加载横杆；所述轴向刚度测量单元包括第二传动机构和第二位移传感装置，所述第二位移传感装置与所述压力加载叉头的位置相对应。

优选的，所述第一传动机构包括步进电机蜗杆支撑座、蜗轮支撑座，所述步进电机和所述蜗轮支撑座通过第一深沟球轴承相连接，所述第一深沟球轴承上设置有蜗轮，所述蜗杆支撑座通过第二深沟球轴承与蜗杆相连接，所述蜗杆与所述蜗轮相匹配，所述蜗杆的一端设置有滚珠丝杠。

优选的，所述转盘底座与所述转盘螺纹连接，所述转盘底座的中心设有固定轴，所述转盘设有与所述固定轴套接的轴承。

优选的，所述底座为金属底座，所述底座上设置有T型凹槽。