两厢法冲击试验箱吊篮移动装置设计

徐文贯,马军

（工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610）

Design of Basket Transfer Device of Low and High Tem perature Shock Test Chamber

两厢法冲击试验箱吊篮移动装置设计

徐文贯,马军

（工业和信息化部电子第五研究所， 广东 广州 510610）

两厢法冲击试验箱能模拟高温与低温之间的瞬间变化环境，用于确定装备在经受周围大气温度的急剧变化时，是否产生物理损坏或性能下降。在进行冲击试验时，只需通过吊篮将测试件移动至相应的工作室即可。主要介绍了吊篮移动装置设计，采用气动装置作为动力源，可以满足温度冲击试验测试件自动转换工作室的需求。

吊篮移动装置；两厢法；冷热冲击；动力源；转换时间

0 引言

两厢法冲击试验箱的应用范围越来越广，是航空、汽车、家电和科研等领域必备的测试设备，考核和确定检测仪器、机械、电工和电子产品整机，以及零部件等在进行高低温冲击试验后的参数及性能， 适用于飞机飞行暴露、 空运-沙漠暴露和陆运或空运-寒冷暴露[1-2]等环境。 两厢法冲击试验箱冲击工作时，只需通过吊篮将测试件移动至相应的工作室即可， 这种结构最大限度地减小了冷热冲击时的热负荷，缩短了温度恢复时间，也是最可靠、节能的一种冷热冲击方式，消除了因外部空气进入而导致的结霜问题，凭借保持稳定环境的机构实现了长时间无除霜运转。冷热冲击试验方法若在两台试验设备上进行，难以避免环境气候对试验样品的影响，以及由于移动而损坏样品，而且试验工作量大，影响试验结果的重复性、再现性和准确性。为了保证试验的稳定性，必须有一套良好的吊篮移动装置。下面就对吊篮移动装置的工作原理进行阐述，并对各组成部件进行深入的分析。

1 吊篮移动装置的工作原理

1.1 工作原理

图1是吊篮移动装置的原理示意图。两厢法冲击试验箱的上部是高温试验区，下部是低温试验区，试验样品装在吊篮上，由气缸控制上下移动。当进行高温试验时，通过气源三联件调好气压后，三位五通电磁阀接通，气缸轴向下移动，带动吊篮向上移动，利用气缸的拉力使吊篮的下部与箱体隔板压紧，达到密封效果。当进行低温试验时，三位五通电磁阀换向，气缸轴向上移动，吊篮由重力向下降落，利用吊篮的重力与箱体隔板压紧，达到密封的效果。气缸上部带有感应器，感应器可以感应到气缸里面活塞的位置，从而调节感应器的位置，就可以调节气缸轴的伸出距离，也就可以调整吊篮向下移动时压在箱体隔板上的压力，并可以防止钢丝绳松动。

图1 吊篮移动装置原理图

1.2 与其他技术方案的对比

常规的两厢法冲击试验箱吊篮移动装置，气缸安装在吊篮底下的高温槽或低温槽内，气缸轴与吊篮底板通过接头连接，吊篮密封装置安装在上下板的侧面，由气缸直接来驱动吊篮上下移动。当气缸轴向下移动到指定位置时，吊篮上板的侧面密封装置与高低温槽隔板压紧形成密封；当气缸轴向上移动到指定位置时，吊篮下板的侧面密封装置与高低温槽隔板压紧形成密封。常规的两厢法冲击试验箱直接采用气缸来驱动吊篮上下移动，气缸必须安装在吊篮底下，吊篮底下可能是高温环境或低温环境，对气缸的性能要求较高，气缸的安装维护较难；吊篮密封装置安装在侧面，密封效果较差，拆装较难。

本文设计的两厢法冲击试验箱吊篮移动装置由气缸驱动， 采用汽缸、钢丝绳和滚轮的配合来拉动吊篮进行温度冲击试验。气缸装在高低温区的外面，通过钢丝绳与吊篮连接，只需选择通用的气缸就能实现驱动，气缸的安装更换极为方便；吊篮的上下封板装有硅胶密封条，硅胶密封条通过拉铆钉后涂密封胶固定，密封性能好，安装维护方便。

2 详细设计

两厢法冲击试验箱吊篮移动装置主要由驱动装置、密封装置、样品架组件等部件组成，各部件的合理组合，构成一套良好的移动装置。从一个工作室转换到另一个工作室的转换时间小于 10 s[3]。

2.1 驱动装置

驱动装置是由气缸、滚轮、钢丝绳、气源三联件、三位五通电磁阀和一些气动配件组成。利用气源三联件调节好气压后，通过三位五通电磁阀控制气缸上下移动，气缸顶端与钢丝绳连接，钢丝绳另一端通过滚轮与吊篮顶上固定，各部件的合理组合，形成了一套驱动装置。驱动装置的结构图如图2所示。

图2 驱动装置的结构图

a）动力源的选择

吊篮在高、低温区的移动都是选择气缸作为动力源， 采用汽缸来拉动吊篮进行温度冲击试验时，避免了常规电机的拉升而引起行程开关故障，箱体拉变形的弊端。

b）气缸的选定方法

根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力。由此来选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。

下面是气缸理论出力的计算公式：

F——气缸理论输出力 （kgf）；

F'——效率为 85%时的输出力 （kgf）-- （F'= F×85%）；

d——气缸缸径 （mm）；

p——工作压力 （kgf/cm2）。

通常在工程中确定输出力的大小时，可直接查阅经验图，如图3所示。

图3 气缸输出力图

2.2 顶部密封装置

顶部密封装置作为吊篮顶部的密封，当吊篮向下移动时，利用吊篮本身的重力与箱体隔板形成密封。硅胶密封条装在最底下，通过拉铆钉后涂密封胶固定；顶部组件里面填充了玻璃纤维保温棉，起到隔热的作用；顶部对角上装有限位块，保证吊篮上下移动时不会出现晃动现象。顶部密封装置安装在高温室内，高温会改变装备所用材料的物理性能或尺寸[4]，所以顶部密封装置所用的材料必须满足高温环境的使用要求。顶部密封装置的结构图如图4所示。

图4 顶部密封装置结构

2.3 底部密封装置

底部密封装置作为吊篮底部的密封，通过气缸的拉力与箱体隔板形成密封。底部密封装置的组成和顶部密封装置相同。底部密封装置安装在低温室内，低温几乎对所有的基体材料都有不利的影响[5]，所以底部密封装置所用的材料必须满足低温环境的使用要求。底部密封装置的结构图如图5所示。

图5 底部密封装置结构图

2.4 样品架组件

样品架组件是由样品架、立柱、导轨组成。立柱把顶部密封装置和底部密封装置连成一体，导轨挂在立柱上，上下位置可以调节，样品架放在导轨上。做试验时把试验样品放到样品架上，根据需要可以调节导轨的高度。样品架组件的结构图如图6所示。

图6 样品架组件结构图

3 结束语

本文设计的两厢法冲击试验箱吊篮移动装置实现了样品的自动移动，提供了一个稳定的试验空间。吊篮移动装置的配件少，安装维护方便，密封性好，构造成本低。经长期使用后，驱动装置和密封装置的性能依然良好，为设备的维护、维修节省了大量的成本。本文设计的两厢法冲击试验箱吊篮移动装置为上下移动式，此装置也适用于左右移动的吊篮，可以满足各行业不同等级的温度冲击试验要求。

[1]GJB 150.5A-2009，军 用 装 备 实 验 室 环 境 试 验 方 法 第 5部分： 温度冲击试验 [S].

[2]GJB 150.5-1986，军用设备环境试验方法 温 度冲击试验[S].

[3]GB-T 2423.22 2002，电 工电 子产 品 环境 试验 第 2 部 分：试验方法 试 验 N ： 温度变化 [S].

[4]GJB 150.3A-2009，军 用 装 备 实 验 室 环 境 试 验 方 法 第 3部分： 高温试验 [S].

[5]GJB 150.4A-2009，军 用 装 备 实 验 室 环 境 试 验 方 法 第 4部分： 代温试验 [S].

美用超材料设计首个使光弯曲的计算器

提起超材料，首先映入我们脑海中的就是 “哈利波特式的隐身斗篷”，但科学家们可谓是世界上最能物尽其用的一群人。这不，美国科学家最近就模拟出了超材料计算器，有望被用来执行复杂的数学运算，从而快速地处理图形和图像。相关研究发表在近期出版的 《科学》 杂志上。

超材料是具有奇异光学性能的人工复合材料，它能够弯曲、散射、传输电磁辐射，甚至让电磁辐射以特定的路径传播，而自然材料完全无法做到这些。从原理上来说，超材料通过让光线在遇到物体时 “绕道而走” 的原理，从而使物体不可见。 最近几年，随着科学家们在超材料领域的研究不断地取得突破，各式各样、能对光进行操控的工具也层出不穷。

宾夕法尼亚大学教授纳德·恩赫塔和同事并不满足于用超材料来制造 “隐形斗篷”，他们决定利用已经过时的模拟计算理念，为超材料找到其他新用途。

目前的数字计算机建立在电子开关的开和关的基础上，但其 “前辈” ——模拟计算机则是基于不同的电子或力学属性来工作的。对数计算尺就是一个例证，它是一个模拟计算机，在上世纪 70年代前使用广泛，之后被电子计算器取代，成为过时技术。

模拟计算机的精度囿于当时所用材料的限制，例如：任何在计算时需要移动的零件都受制于其能做得多小。但超材料主要依靠光来工作，因此没有这种限制。恩赫塔团队模拟了一种拥有求导和积分等计算功能的超材料 （由硅和掺杂铝的氧化锌精确地逐层交替组成），以及其他基本的超材料工具。

这种超材料计算机之所以能够工作，是因为光波可以在空间中画出数学曲线。在计算中，求导描述的是曲线在不同点的斜率；而积分则表示的是这些曲线所包围的面积，该模拟计算机通过改变光波的轮廓来执行这些数学计算。例如：如果朝超材料照射一束光 （描述 y=x2 这样的抛物线）计算求导，那么另一边出来的光的轮廓描述的就是可用 y=2x描述的一条直线。

接下来，他们计划制造出这种超材料，以进一步地测试这一概念。如果其能工作，那么从理论上而言，其能被整合进相机透镜内以执行包括模式识别等在内的图像处理任务。目前这种任务由一块普通的计算芯片对像素进行逐个检测来完成，但由超材料制成的模拟计算机则能即刻处理完整图像。

“最新实验为超材料开辟了新的研究方向。” 英国帝国理工学院的约翰·彭德瑞表示， “除此之外，这种设备也能用来执行其他计算。”

（摘自科学中国-中国网）

XUWen-guan， MA Jun
（CEPREI， Guangzhou 510610， China）

A low&high temperature shock test chamber can simulate the environment of instantaneous change between high and low temperature.The test chamber can be used to determine whether physical damage or performance degradation occur to the equipment during the drastic changes in temperature of the surrounding atmosphere.For the shock test， the devices under test can be transferred to the corresponding rooms by the hanging basket.In this paper， the design of the basket transfer device is described， using pneumatic devices as the power source to meet the requirementof automatic transfer of tested devices between rooms.

basket transfer device； two-box style； high and low temperature shock； transfer time

TH 873.4

:B

:1672-5468（2014）01-0060-04

10.3969/j.issn.1672-5468.2014.01.014

Design of Basket Transfer Device of Low and High Tem perature Shock Test Chamber

2013-05-13

徐文贯（1985-）， 男， 广东阳江人， 工业和信息化部电子第五研究所赛宝环境试验设备中心、 广州赛宝仪器设备有限公司工程师，主要从事环境试验设备的设计工作。