[發(fā)明專利]電錘式三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010226729.2
• 申請(qǐng)日: 2010-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN101922995A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王德言;李曉鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州蘇試試驗(yàn)儀器有限公司;王德言;李曉鋼
• 主分類號(hào): G01M7/06
• 分類號(hào): G01M7/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，具體涉及一種X、Y、Z三軸六自由度的振動(dòng)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

有些產(chǎn)品譬如飛機(jī)、導(dǎo)彈的環(huán)境振動(dòng)本就是X、Y、Z三軸六自由度的復(fù)合振動(dòng)，在上世紀(jì)由于機(jī)械、液壓、自動(dòng)控制等方面技術(shù)的局限，振動(dòng)試驗(yàn)只能限于單軸振動(dòng)試驗(yàn)。單軸振動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)施較為簡單，故大量使用在各個(gè)行業(yè)以及各個(gè)方面。單軸振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品之薄弱環(huán)節(jié)的暴露和可靠性的提高起到了積極作用，但它對(duì)于縱波、橫波同時(shí)振動(dòng)模擬性不夠，對(duì)那些不同軸向同時(shí)作用，有軸向直線運(yùn)動(dòng)同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)敏感的試驗(yàn)樣品的故障暴露效率不高。而若以一臺(tái)單軸振動(dòng)試驗(yàn)裝置分次完成各軸的振動(dòng)試驗(yàn)，試驗(yàn)間需進(jìn)行高要求的換向操作，很麻煩，增加了兩倍以上的試驗(yàn)工作量，并且，這樣以單軸振動(dòng)試驗(yàn)裝置先后分次進(jìn)行的三軸振動(dòng)試驗(yàn)也僅具有三個(gè)自由度，與真實(shí)的復(fù)合振動(dòng)環(huán)境仍相差甚遠(yuǎn)。

近年來，研究具有多軸輸入多軸輸出，能模擬三軸六自由度同時(shí)作用的復(fù)合振動(dòng)環(huán)境的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，已成為本行業(yè)各廠家的重要研究方向。

目前，已有用六臺(tái)或六臺(tái)以上電動(dòng)或液壓振動(dòng)臺(tái)搭建而成的三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的報(bào)道，但是無論其臺(tái)體，還是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，硬件、軟件都非常復(fù)雜，價(jià)格昂貴，試驗(yàn)操作復(fù)雜，對(duì)操作人員要求高，試驗(yàn)費(fèi)也很高，不利于普及。

另外，還有一種是氣錘式三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，它是在一振動(dòng)臺(tái)面下布置多個(gè)(一般為7-9個(gè))不同規(guī)格的氣錘，用這些氣錘以不同的角度、不同方向分別連續(xù)打擊試件工作臺(tái)，激起臺(tái)面的模態(tài)振動(dòng)(稱作波振臺(tái))。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)氣錘式三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)有以下不足：

1、X、Y、Z三軸的力是靠同一向量的分量組成，他們之間有著固定的比例，這X、Y、Z三分量是相關(guān)而非獨(dú)立的。由于是連續(xù)沖擊形成的振動(dòng)，其振動(dòng)特性是偽隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，其概率分布為非高斯，該試驗(yàn)系統(tǒng)有些情況下其各方向的振動(dòng)量值以及比例是無法控制的，試驗(yàn)的模擬性、再現(xiàn)性無法保障。

2、氣錘本身結(jié)構(gòu)基本同于氣缸與活塞，且其中沒有活動(dòng)脹圈和良好的潤滑，所以存在磨損問題，壽命短。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、造價(jià)相對(duì)較低、使用方便、使用壽命長的電錘式三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種電錘式三軸六自由度振動(dòng)試驗(yàn)裝置，包括一振動(dòng)臺(tái)面；

所述振動(dòng)臺(tái)面底部通過一彈性基座支承，所述彈性基座由至少三根支撐立柱以及設(shè)于支撐立柱頂部的彈簧組成，三根支撐立柱分列布置在振動(dòng)臺(tái)面下，在三根支撐立柱與振動(dòng)臺(tái)面間經(jīng)所述彈簧連接支承，以此使振動(dòng)臺(tái)面呈自由水平支承狀態(tài)；

在振動(dòng)臺(tái)面上至少作用有第一雙向電錘、第二雙向電錘、第三雙向電錘、第四雙向電錘以及第五雙向電錘，該第一、第二、第三、第四以及第五雙向電錘結(jié)構(gòu)相同，且均主要由鐵芯、線圈和錘體組成，鐵芯為筒狀結(jié)構(gòu)，線圈繞制在鐵芯上，錘體由軸狀導(dǎo)磁材料構(gòu)成，錘體穿設(shè)于鐵芯的筒中，并且在錘擊方向上相對(duì)鐵芯呈滑動(dòng)支承，錘體軸向兩端作為兩錘擊端，以此構(gòu)成雙向電錘結(jié)構(gòu)；

所述第一雙向電錘以其錘體運(yùn)動(dòng)方向沿著振動(dòng)臺(tái)面的水平X軸方向設(shè)置于振動(dòng)臺(tái)面的底部或側(cè)旁，第一雙向電錘的固定環(huán)座與振動(dòng)臺(tái)面固定連接，對(duì)應(yīng)于第一雙向電錘的兩錘擊端在振動(dòng)臺(tái)面上設(shè)有與之配合的X向錘擊作用面；

所述第二雙向電錘和第三雙向電錘均以其錘體運(yùn)動(dòng)方向沿著振動(dòng)臺(tái)面的水平Y(jié)軸方向設(shè)置，且它們相互平行設(shè)于振動(dòng)臺(tái)面的底部或分列振動(dòng)臺(tái)面兩側(cè)旁；第二雙向電錘和第三雙向電錘的固定環(huán)座與振動(dòng)臺(tái)面固定連接，對(duì)應(yīng)于第二雙向電錘和第三雙向電錘的各錘擊端在振動(dòng)臺(tái)面上設(shè)有與之配合的Y向錘擊作用面；

所述第四雙向電錘和第五雙向電錘均以其錘體運(yùn)動(dòng)方向沿著振動(dòng)臺(tái)面的Z軸方向設(shè)置于振動(dòng)臺(tái)面的底部，且第四雙向電錘和第五雙向電錘分別位于以X軸和Y軸分割的兩個(gè)對(duì)角象限內(nèi)構(gòu)成對(duì)角布置；第四雙向電錘和第五雙向電錘的固定環(huán)座相對(duì)振動(dòng)臺(tái)面固定連接，對(duì)應(yīng)于第四雙向電錘和第五雙向電錘的各錘擊端在振動(dòng)臺(tái)面上設(shè)有與之配合的Z向錘擊作用面。

上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下：

1、上述方案中，所述鐵芯可以是一體的筒狀結(jié)構(gòu)，也可以是由多瓣拼合成而的筒狀結(jié)構(gòu)。較佳是由兩個(gè)截面為半環(huán)狀的鐵芯拼合而成。

2、上述方案中，所述錘體由彈簧片支持架支承在固定環(huán)座中，所述彈簧片支持架為圓環(huán)狀的簧片，其上設(shè)有多個(gè)槽孔，簧片外緣固定于固定環(huán)座上，簧片內(nèi)緣固定于錘體上，使錘體在錘擊方向上相對(duì)鐵芯呈滑動(dòng)支承。