推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法与流程

本发明涉及火箭技术领域，具体涉及推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法。

背景技术：

火箭发动机地面点火试验具有测试火箭发动机瞬态推力、燃烧室压力及其他重要参数的功能，地面点火试验作为火箭发动机性能鉴定和设计改进的主要方式之一，其对火箭发动机产品的检验和新型号的研制具有重要意义。为了便于对发动机进行性能鉴定，先设计出了多种推力适配器。其中摩擦力小、利于发动机性能测试的浮动推力适配器为发动机性能鉴定的主要选用适配器。浮动推力适配器基于流体形成一个可以轴向载荷匹配、径向移动的浮动推力板。但是在将浮动推力适配器用于发动机的性能鉴定时，需要先对推力适配器本身性能进行试验，以便于其相关性能符合火箭发动机的性能鉴定所需。

目前对浮动推力适配器进行试验的目的之一为：检测推力适配器在预设载荷下，浮动推力板浮动时的摩擦系数。现有技术cn210400854u公开了一种浮力式推力适配器，其一端固定在推力墙上，其另一端通过流体接触来在自身形成一个可以向上浮动的浮动推力板。而此现有技术中，由于浮动推力板的一端是作为活塞杆安装在作为缸筒的连接件的内腔中，即浮动推力板是由活塞杆进行支撑的，其可以悬空，直接测量活塞杆与内腔之间的摩擦力即可。但是对此方案的改进方案中，浮动推力板和活塞杆被分割为互相独立的两个部件，导致浮动推力板为悬空置于活塞杆的外伸端，此浮动推力板一侧与活塞杆浮动接触，另一侧如若直接与固定的部件接触时，每次测量都是浮动推力板两侧的摩擦系数，无法测量出浮动板浮动端的摩擦系数。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法，解决了对于浮动推力板与活塞杆互相独立的推力适配器如何测量出更加准确的浮动推力板的摩擦系数的需求。

本发明采用的技术方案如下：

推力适配器用浮动支承机构，包括第一试件和第二试件，第一试件的一端端面b通过润滑流体与第二试件的一侧端面c接触，且在端面b和端面c之间设置有防止其之间润滑流体外溢的端面密封圈。

进一步地，在所述第二试件上设置有将端面密封圈的内圈所密封的空间与外界连通的排气孔道，在排气孔道与外界连通的一端设置有将其端部封堵住的密封堵塞

进一步地，所述排气孔道的一端与板面a连通，其另一端与第二试件的环周面连通。

进一步地，所述排气孔道包括依次连通的轴向孔道和径向孔道，所述轴向孔道上远离径向孔道的一端与端面密封圈的内圈所密封的空间连通，所述径向孔道上远离轴向孔道的一端与第二试件的环周面连通。

进一步地，所述第一试件和第二试件的外圆周面上且彼此远离的一侧均外凸成外翻沿，在外翻沿上设置有彼此同轴且轴线垂直于端面b的螺栓过孔，导向螺栓的杆部末端穿过第二试件的外翻沿上的螺栓过孔后从第一试件的外翻沿上的螺栓过孔穿出。

进一步地，在所述第二试件远离第一试件的一侧安装有轴向压力传感器组件，所述轴线压力传感器组件包括压力传感器以及两个分别连接在压力传感器两侧的板组件，所述板组件包括依次连接的过渡板和传感器连接板，所述传感器连接板与压力传感器连接，且其中一个过渡板与第二试件连接，其中一个传感器连接板与压力传感器采集端连接。

进一步地，所述过渡板为圆台结构，其小径端与传感器连接板连接。

进一步地，所述端面密封圈有三个，由内到外依次为第一端面密封圈、第二端面密封圈和第三端面密封圈。

进一步地，所述端面密封圈为端面格莱圈。

一种推力适配器试验方法，所述推力适配器包括浮动推力板以及对其进行径向和轴向浮动支承的支承组件，所述支承组件包括单柱塞缸，所述单柱塞缸的活塞杆外伸出单柱塞缸的缸筒的油腔的一端端面a通过润滑流体与浮动推力板的一侧板面a接触，且在端面a和板面a之间设置有防止其之间润滑流体外溢的端面密封圈a；在所述浮动推力板上设置有将端面密封圈a的内圈所密封的空间与外界连通的排气孔道a，在排气孔道a与外界连通的一端设置有将其端部封堵住的密封堵塞a；

所述试验方法包括如下步骤：

s1、将推力适配器安装在试验用的承载框架中，缸筒的筒底固定在承载框架的承载孔的一侧；

s2、将浮动支承机构安装在承载框架中，第二试件上远离第一试件的一侧通过轴向压力传感器组件与承载框架的承载孔的另一侧连接，且浮动推力板与第一试件接触；

s3、排气：给单柱塞缸供油，以使活塞杆外伸，从而增大活塞杆与浮动推力板之间的轴向挤压力，继而将端面a和板面a之间的气体通过排气孔道a排出、端面b和端面c之间的气体通过排气孔道排出；

s4、接着用密封堵塞a将排气孔道a与外界连通的一端封堵住，用密封堵塞将排气孔道与外界连通的一端封堵住；

s5、对推力适配器施加轴向载荷，以采集其载荷承受力；对浮动推力板与第一试件同时施加径向载荷，以采集浮动推力板的摩擦力。

由于采用了本技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法，通过浮动支承机构对处于浮动状态且和活塞杆互相独立的浮动推力板进行浮动定位，从而给浮动推力板摩擦力尽可能小的一个浮动支承，便于对浮动推力适配器进行试验，保证相关试验数据的准确性和高精确性；

2.本发明推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法，由于推力适配器的浮动推力板上远离推力适配器的活塞杆的一端为后续对火箭发动机进行试验的连接端，为了保护火箭发动机试验数据的准确性，此端需要保护起来，因此其通过第一试件来实现与第二试件的浮动接触，从而防止此端磨损、染上润滑流体等不利情况，保证后续发动机试验顺利进行，并保证相关数据采集的高精度性；

3.本发明推力适配器用浮动支承机构及推力适配器试验方法，将第一试件压紧在第二试件上，继而将端面b和端面c之间的气体通过排气孔道排出，从而减小甚至消除端面b和端面c之间的气体，继而降低端面b和端面c之间的摩擦力，便各参数采集。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，本说明书附图中的各个部件的比例关系不代表实际选材设计时的比例关系，其仅仅为结构或者位置的示意图，其中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的试验推力适配器的示意图。

附图中标号说明：

1-第一试件，2-第二试件，3-排气孔道，4-密封堵塞，5-端面密封圈，6-螺栓过孔，7-导向螺栓，8-传感器连接板，9-过渡板，10-浮动推力板，11-缸筒，12-活塞杆，13-排气孔道a，14-密封堵塞a，15-端面密封圈a。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合图1至图3对本发明作详细说明。

实施例1

如图1～图2所示，本发明推力适配器用浮动支承机构，包括第一试件1和第二试件2，第一试件1的一端端面b通过润滑流体与第二试件2的一侧端面c接触，且在端面b和端面c之间设置有防止其之间润滑流体外溢的端面密封圈5。

对推力适配器进行试验时，将推力适配器安装在试验用的承载框架中，推力适配器的缸筒11的筒底固定在承载框架的承载孔的一侧；将浮动支承机构安装在承载框架中，第二试件2上远离第一试件1的一侧与承载框架的承载孔的另一侧连接，且推力适配器的浮动推力板10与第一试件1接触。

用径向油缸同时推动第一试件1和浮动推力板，根据采集径向油缸活塞杆外伸长度的位移传感器以及采集活塞杆外伸力的压力传感器，从而根据上述传感器采集的数据进行分析即可获得摩擦系数。

本发明中，通过浮动支承机构对处于浮动状态且和活塞杆互相独立的浮动推力板进行浮动定位，从而给浮动推力板摩擦力尽可能小的一个浮动支承，便于对浮动推力适配器进行试验，保证相关试验数据的准确性和高精确性。

本发明中，由于推力适配器的浮动推力板10上远离推力适配器的活塞杆的一端为后续对火箭发动机进行试验的连接端，为了保护火箭发动机试验数据的准确性，此端需要保护起来，因此其通过第一试件1来实现与第二试件的浮动接触，从而防止此端磨损、染上润滑流体等不利情况，保证后续发动机试验顺利进行，并保证相关数据采集的高精度性。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对本发明做出进一步地实施说明。

在对端面b和端面c之间涂覆润滑流体时，无法保证润滑流体表面为平整的平面，因此在对端面b和/或端面c涂覆润滑流体，再将第一试件安装在第二试件的一侧，以使端面b通过润滑流体与端面c接触时，其之间接触面因润滑流体表面为非完全平整的平面，因此端面b和端面c通过润滑流体接触时，其之间存在空气，空气会增大端面b和端面c之间的摩擦力，不利于各参数采集，因此采用下述结构：

如图1所示，在所述第二试件2上设置有将端面密封圈5的内圈所密封的空间与外界连通的排气孔道3，在排气孔道3与外界连通的一端设置有将其端部封堵住的密封堵塞4

进一步地，所述排气孔道3的一端与板面a连通，其另一端与第二试件2的环周面连通。

进一步地，所述排气孔道3包括依次连通的轴向孔道和径向孔道，所述轴向孔道上远离径向孔道的一端与端面密封圈5的内圈所密封的空间连通，所述径向孔道上远离轴向孔道的一端与第二试件2的环周面连通。

关于试件1和试件2的安装如下：s1、对端面b和/或端面c涂覆润滑流体；s2、将第一试件设置在第二试件的一侧，且端面b通过润滑流体和端面c接触；s3、固定第二试件，并对第一试件施压垂直于端面b的挤压力，将第一试件压紧在第二试件上，继而将端面b和端面c之间的气体通过排气孔道3排出，从而减小甚至消除端面b和端面c之间的气体，继而降低端面b和端面c之间的摩擦力，便各参数采集；s4、接着用密封堵塞4将排气孔道3与外界连通的一端封堵住。

实施例3

为了便于本发明的装配：所述第一试件1和第二试件2的外圆周面上且彼此远离的一侧均外凸成外翻沿，在外翻沿上设置有彼此同轴且轴线垂直于端面b的螺栓过孔6，导向螺栓7的杆部末端穿过第二试件2的外翻沿上的螺栓过孔6后从第一试件1的外翻沿上的螺栓过孔6穿出。

实施例4

如图1所示，在所述第二试件2远离第一试件1的一侧安装有轴向压力传感器组件，所述轴线压力传感器组件包括压力传感器7以及两个分别连接在压力传感器7两侧的板组件，所述板组件包括依次连接的过渡板9和传感器连接板8，所述传感器连接板8与压力传感器7连接，且其中一个过渡板9与第二试件2连接，其中一个传感器连接板8与压力传感器7采集端连接。

进一步地，所述过渡板9为圆台结构，其小径端与传感器连接板8连接。

实施例5

如图1所示，所述端面密封圈5有三个，由内到外依次为第一端面密封圈、第二端面密封圈和第三端面密封圈。

进一步地，所述端面密封圈5为端面格莱圈。

实施例6

实施例9

在进行浮动支承机构设计时，基于本领域的常规浮动设置，均为采用润滑油进行浮动支承。而如何能够进一步地降低其对浮动推力板浮动的摩擦力，则需要突破现有的常规手段，采用一种非常规能想到的润滑流体来作为浮动推力板的浮动支承流体，而根据下述试验，可以明显得出润滑脂的摩擦系数小于润滑油的摩擦系数，采用润滑脂进行浮动推力板的流体支承，能进一步地降低本发明与浮动推力板浮动接触的摩擦力，便于相关参数采集，提高采集的准确性，降低了摩擦力所带来的的干扰。

关于第一试件和第二试件之间的不同润滑流体的摩擦力的试验分析如下：

a实际试验条件：

环境温度：+10℃～+23℃；

空气湿度：92％左右；

地面风速：微风；

瞬间风速：微风。

b润滑流体：润滑脂和润滑油

c试验过程：

(1)将第一试件和第二试件按装配要求装配好后放置在试验平台上，其之间涂抹润滑脂，对第一试件加径向载荷，从而获得的摩擦系数如下表：

表1润滑脂加载试验数据

(2)将第一试件和第二试件按装配要求装配好后放置在试验平台上，其之间涂抹润滑油，对第一试件施加径向载荷，从而获得的摩擦系数如下表：

表2润滑油加载试验数据

由上可知，润滑脂的摩擦系数远远小于润滑油的摩擦系数，采用润滑脂进行浮动推力板的浮动支承，能进一步地降低浮动推力板浮动的摩擦力，便于各项参数采集，提高采集的准确性，降低了摩擦力所带来的的干扰。

实施例7

一种推力适配器试验方法，所述推力适配器包括浮动推力板10以及对其进行径向和轴向浮动支承的支承组件，所述支承组件包括单柱塞缸，所述单柱塞缸的活塞杆12外伸出单柱塞缸的缸筒11的油腔的一端端面a通过润滑流体与浮动推力板10的一侧板面a接触，且在端面a和板面a之间设置有防止其之间润滑流体外溢的端面密封圈a5；在所述浮动推力板10上设置有将端面密封圈a的内圈所密封的空间与外界连通的排气孔道a13，在排气孔道a13与外界连通的一端设置有将其端部封堵住的密封堵塞a14；

如图3所示，所述试验方法包括如下步骤：

s1、将推力适配器安装在试验用的承载框架中，缸筒11的筒底固定在承载框架的承载孔的一侧；

s2、将浮动支承机构安装在承载框架中，第二试件2上远离第一试件1的一侧通过轴向压力传感器组件与承载框架的承载孔的另一侧连接，且浮动推力板10与第一试件1接触；

s3、排气：给单柱塞缸供油，以使活塞杆12外伸，从而增大活塞杆与浮动推力板10之间的轴向挤压力，继而将端面a和板面a之间的气体通过排气孔道a13排出、端面b和端面c之间的气体通过排气孔道3排出；

s4、接着用密封堵塞a14将排气孔道a13与外界连通的一端封堵住，用密封堵塞4将排气孔道3与外界连通的一端封堵住；

s5、对推力适配器施加轴向载荷，以采集其载荷承受力；对浮动推力板10与第一试件1同时施加径向载荷，以采集浮动推力板的摩擦力。

本发明中，通过浮动支承机构对处于浮动状态且和活塞杆互相独立的浮动推力板进行浮动定位，从而给浮动推力板摩擦力尽可能小的一个浮动支承，便于对浮动推力适配器进行试验，保证相关试验数据的准确性和高精确性。

本发明中，由于推力适配器的浮动推力板10上远离推力适配器的活塞杆的一端为后续对火箭发动机进行试验的连接端，为了保护火箭发动机试验数据的准确性，此端需要保护起来，因此其通过第一试件1来实现与第二试件的浮动接触，从而防止此端磨损、染上润滑流体等不利情况，保证后续发动机试验顺利进行，并保证相关数据采集的高精度性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。