[發(fā)明專利]一種周期力加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110445686.1
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN103185658A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇;張力;張立喆
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團公司北京長城計量測試技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種周期力加載裝置，屬于計量測試與產(chǎn)品性能試驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與檢驗過程中，產(chǎn)品的抗載荷性能測試，特別是傳感器產(chǎn)品的動態(tài)校準(zhǔn)試驗都是非常重要的工作，其中，對傳感器或某些被檢產(chǎn)品施加動態(tài)力載荷是一個必要環(huán)節(jié)。在動態(tài)力載荷施加環(huán)節(jié)中，不同產(chǎn)品對動態(tài)力幅值與頻率都有不同的要求，而且一些傳感器類產(chǎn)品對力值的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確度有著很高的要求。動態(tài)力載荷的施加大致可以分為“框架”與“慣性質(zhì)量”兩種形式，“框架”形式的典型代表是各種疲勞試驗機；而“慣性質(zhì)量”形式的典型代表則是在振動臺上串聯(lián)被檢對象與慣性質(zhì)量。“框架”形式的加載簡單直接，但一般都是通過串聯(lián)力傳感器給出力值，往往受到力傳感器精度的限制，不能滿足高精度加載要求；而“慣性質(zhì)量”形式的加載力值可以通過牛頓第二定律直接溯源到質(zhì)量稱量與加速度的激光測量，精度更高。“慣性質(zhì)量”形式在要求高精度加載的情況下廣泛使用，但是，如果慣性質(zhì)量不夠大，振動臺的推力將只有少部分用于為被檢對象施加力載荷，而大部分推力被振動臺動圈分走(通常情況，動圈與慣性質(zhì)量的加速度大小基本相同)；而如果慣性質(zhì)量超過動圈質(zhì)量，會使振動臺系統(tǒng)的固有頻率降低，縮小加載裝置使用的頻率范圍，另外，慣性質(zhì)量過大也會使其內(nèi)部加速度分布不均勻的影響非常顯著(特別是在較高頻率段)，難以保證獲得高精度的力載荷。因此，現(xiàn)有的周期力慣性質(zhì)量加載裝置難以充分利用振動臺的推力性能，獲得幅值更大、頻率更高的動態(tài)力。

而本發(fā)明主要針對振動臺慣性質(zhì)量加載裝置的以上問題，提出解決方案，可以充分挖掘和利用振動臺的負載能力，在保證周期力加載精度即保證較小的不確定度的同時，還有效拓展了周期力加載與校準(zhǔn)裝置使用的力值范圍及頻率范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提出一種周期力加載裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種周期力加載裝置，該裝置包括質(zhì)量塊1、彈性連接件、被檢產(chǎn)品5、振動臺6和支架7；其中，質(zhì)量塊1帶有一個凸塊，該凸塊帶有外螺紋，彈性連接件包括質(zhì)量塊固定端2、工作段3、加載固定端4；振動臺6固定在支架7的兩臂上，在振動臺6的上表面放置被檢產(chǎn)品5，振動臺6與被檢產(chǎn)品5固定連接，被檢產(chǎn)品5的上面為彈性連接件；彈性連接件上面為質(zhì)量塊1；彈性連接件的外形為一個“工”字形，彈性連接件的頂端為質(zhì)量塊固定端2，質(zhì)量塊固定端2的中間有一個通孔，該通孔帶有內(nèi)螺紋，質(zhì)量塊1與質(zhì)量塊固定端2通過螺紋固定連接在一起；彈性連接件的中間為工作段3，工作段3為空心柱體；彈性連接件的底端為加載固定端4，加載固定端4的中間有一通孔，該通孔帶有內(nèi)螺紋，加載固定端4與被檢產(chǎn)品通過螺紋固定連接在一起；

上述的質(zhì)量塊1和彈性連接件組成的彈性系統(tǒng)的固有頻率f0與質(zhì)量塊1和彈性連接件之間的關(guān)系如下：

f0=12πEAML]]>

式中，E為彈性連接件的楊氏模量，A為工作段3的橫截面積，M為質(zhì)量塊1的質(zhì)量，L為工作段3的長度。

上述質(zhì)量塊1的質(zhì)量一般應(yīng)小于振動臺6的動圈質(zhì)量的5％；質(zhì)量塊1的材料為不銹鋼或碳化硅；

上述彈性連接件為硬鋁或鎂合金材料。

該種周期力加載裝置的性能擴展結(jié)構(gòu)組件由一系列的彈性連接件與質(zhì)量塊組成，其中工作段3是彈性連接件設(shè)計的核心，主要通過它的彈性變形為加載裝置的性能擴展提供條件。工作狀態(tài)中，將質(zhì)量塊通過彈性連接件234固定在被加載對象(如待檢驗產(chǎn)品、力傳感器等)之上，而被加載對象另一端與振動臺連接。在振動臺作用下，質(zhì)量塊1的動態(tài)慣性力載荷就會通過連接件3施加于被加載對象，不同的彈性連接件3會針對不同頻率對使質(zhì)量塊獲得數(shù)倍于振動臺動圈的加速度，從而使振動臺的推力更多的用于為質(zhì)量塊提供動態(tài)力，達到提高振動臺推力有效輸出的目的。