一种排气活门振动加力装置的制作方法

本发明涉及航空产品排气活门振动夹具设计，尤其涉及一种航空产品排气活门振动试验时，需要施加相应力，作用于排气活门的碟板上的加力装置。

背景技术：

1、排气活门工作时，需要耐受温度应力，振动应力和货舱内外的压差应力，排气活门在进行空中调节时，舱内外形成最大压差，排气活门形成最小调节开度。为了模拟排气活门振动状态下形成的压差力，需要设计一种加力装置。为了将力作用于排气活门上，将压差应力折算到碟板上受力：

2、f＝p×s

3、f—碟板作用力(n)

4、p—舱内外最大压差(kpa)

5、s—受力面积(㎡)

6、按照传统的设计方法，先将活门固定在振动夹具上，然后把橡皮筋一端固定在活门碟板上，另一端固定在振动夹具上，测试对橡皮筋施加的绷紧力即为碟板受到的作用力，此方法存在的问题为：①橡皮筋使用寿命短，易老化，更换频繁，不能复现已进行的试验，试验数据可追溯性差，②为了绷紧橡皮筋，达到足够的施加力，振动加力夹具比纯振动夹具体积大，夹具传递特性差，③振动试验过程中橡皮筋容易发生断裂，影响试验数据采集，④橡皮筋固定不可靠，振动过程中活门板不断翻转，会影响橡皮筋的绷紧力，使作用力不稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的是：本发明提供了一种排气活门振动加力装置，对排气活门按给定振动量值施加振动力的同时，对排气活门碟板额外施加作用力，振动过程中，使力均匀稳定的传递到排气活门碟板上，且振动加力装置具有足够的使用寿命，进行可复现的验证试验。

2、本发明的技术方案：

3、为了实现上述发明目的，提出一种排气活门振动加力装置，待试验排气活门包括活门壳体、排气活门碟板、排气活门转动轴；排气活门碟板通过排气活门转动轴固定于活门壳体内，并随排气活门转动轴水平摆转；所述振动加力装置包括：活门夹具、弹簧限位杆、矩形弹簧、弹簧支撑块、活门转换块、轴、圆柱滚子轴承；

4、所述活门夹具包括通过螺栓上下固定连接的上夹板、下夹板，所述上夹板中心开设有通孔，活门壳体固定于所述上夹板上；所述下夹板下端外接振动装置，所述弹簧限位杆固定于所述下夹板上对应上夹板的通孔位置，所述矩形弹簧套装于所述弹簧限位杆上，所述弹簧支撑块下端具有开口，套设于所述弹簧限位杆上端，所述弹簧支撑块内腔顶端开设有与所述弹簧限位杆配合嵌入的凹槽，凹槽周围的凸起与所述矩形弹簧接触；所述圆柱滚子轴承套装固定于所述轴上，所述轴固定于所述弹簧支撑块的顶端，所述弹簧支撑块顶端开设有容置所述圆柱滚子轴承的凹槽；所述活门转换块呈空心半圆柱形，贴装并固定于排气活门转动轴外圆上，所述活门转换块的外圆与所述圆柱滚子轴承相切配合接触。当将所述活门转换块与活门传动轴固定连接后，由于活门碟板空间位置及重力作用，所述活门转换块的外圆与所述圆柱滚子轴承压紧，并带动所述弹簧支撑块对所述矩形弹簧进行压缩，从而对活门碟板实现加力；当排气活门碟板摆转时，由于所述活门转换块的外圆与所述圆柱滚子轴承压紧配合，能够实现对活门碟板的持续稳定加力。

5、在一个可能的实施例中，还包括限位板，所述限位板设置于所述弹簧支撑块两侧，分别与所述下夹板固定，所述限位板与所述弹簧支撑块的接触面为小间隙配合。

6、在一个可能的实施例中，待试验排气活门还包括电动机构，所述加力装置还包括支架、支架底座，所述支架底座具有双耳片结构，固定于所述下夹板的侧面，所述支架与所述支架底座的双耳片结构配合相对转动连接，到达指定位置时通过紧固螺钉进行固定；通过支架对设置于活门壳体侧面的电动机构进行支撑。

7、在一个可能的实施例中，所述弹簧支撑块设置有用于限位所述轴的弧形凹槽，所述轴嵌设并固定于环形凹槽内。

8、在一个可能的实施例中，所述弹簧限位杆通过螺纹与所述下夹板固定连接。

9、在一个可能的实施例中，通过控制矩形压缩弹簧的压缩量实现所需加力值的具体方法包括：确定对排气活门碟板的加力值；根据待试验排气活门碟板的面积，选择n个确定规格的矩形压缩弹簧后，对每个矩形压缩弹簧进行压缩试验，获得各矩形压缩弹簧的标准压缩曲线，如下式一所示；

10、如下式所示：

11、y＝anx,(n＝1,2……n)      式一；

12、再根据下式二得到总刚度计算公式：

13、

14、根据下式三计算得到所需压缩量：

15、

16、根据式三计算得到的压缩量与排气活门自由状态和排气活门固定安装在夹具上的高度差进行对比，实现是否达到加力值的验证。

17、在一个可能的实施例中，所述夹具下部与振动设备连接，安装孔分布均匀，设计成对称八边形。

18、在一个可能的实施例中，所述矩形压缩弹簧的材质选用合金。

19、本发明的有益效果是：本发明实现了振动状态下对排气活门施加力的功能，同时保证了加力装置的使用寿命、能够包络排气活门的服役周期，实现复现型试验验证。振动过程中加载力稳定可靠、夹具整体结构紧凑，操作简便，能有效拓展应用于其他排气活门上。

技术特征：

1.一种排气活门振动加力装置，其特征在于，待试验排气活门包括活门壳体、排气活门碟板、排气活门转动轴；排气活门碟板通过排气活门转动轴固定于活门壳体内，并随排气活门转动轴水平摆转；所述振动加力装置包括：活门夹具、弹簧限位杆、矩形弹簧、弹簧支撑块、活门转换块、轴、圆柱滚子轴承；

2.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，还包括限位板，所述限位板设置于所述弹簧支撑块两侧，分别与所述下夹板固定，所述限位板与所述弹簧支撑块的接触面为小间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，待试验排气活门还包括电动机构，所述加力装置还包括支架、支架底座，所述支架底座具有双耳片结构，固定于所述下夹板的侧面，所述支架与所述支架底座的双耳片结构配合相对转动连接，到达指定位置时通过紧固螺钉进行固定；通过支架对设置于活门壳体侧面的电动机构进行支撑。

4.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，所述弹簧支撑块设置有用于限位所述轴的弧形凹槽，所述轴嵌设并固定于环形凹槽内。

5.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，所述弹簧限位杆通过螺纹与所述下夹板固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，通过控制矩形压缩弹簧的压缩量实现所需加力值的具体方法包括：确定对排气活门碟板的加力值；根据待试验排气活门碟板的面积，选择n个确定规格的矩形压缩弹簧后，对每个矩形压缩弹簧进行压缩试验，获得各矩形压缩弹簧的标准压缩曲线，如下式一所示；

7.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，所述夹具下部与振动设备连接，安装孔分布均匀，设计成对称八边形。

8.根据权利要求1所述的一种排气活门振动加力装置，其特征在于，所述矩形压缩弹簧的材质选用合金。

技术总结
本发明涉及航空产品排气活门振动夹具设计技术领域，尤其涉及一种航空产品排气活门振动试验时，需要施加相应力，作用于排气活门的碟板上的加力装置。待试验排气活门包括活门壳体、排气活门碟板、排气活门转动轴；排气活门碟板通过排气活门转动轴固定于活门壳体内，并随排气活门转动轴水平摆转；所述振动加力装置包括：活门夹具、弹簧限位杆、矩形弹簧、弹簧支撑块、活门转换块、轴、圆柱滚子轴承。对排气活门按给定振动量值施加振动力的同时，对排气活门碟板额外施加作用力，振动过程中，使力均匀稳定的传递到排气活门碟板上，且振动加力装置具有足够的使用寿命，进行可复现的验证试验。

技术研发人员：苏丹丹,张澍,宋向升,周志彬,臧玉华
受保护的技术使用者：新乡航空工业(集团)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6