[發(fā)明專(zhuān)利]一種精確可控非接觸試件旋轉(zhuǎn)式磁場(chǎng)疲勞激振與測(cè)振裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610207707.9
• 申請(qǐng)日: 2016-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105910780B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林騰蛟;謝道坤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M7/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M7/02
• 代理公司: 重慶大學(xué)專(zhuān)利中心50201
• 代理人: 王翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種疲勞激振與測(cè)振裝置，具體涉及一種精確可控非接觸試件旋轉(zhuǎn)式磁場(chǎng)疲勞激振與測(cè)振裝置。本發(fā)明特別適合作為葉片類(lèi)、旋翼尾槳類(lèi)的試驗(yàn)激振與測(cè)振裝置。

背景技術(shù)

在機(jī)械領(lǐng)域中，振動(dòng)疲勞現(xiàn)象普遍存在。振動(dòng)疲勞對(duì)機(jī)械部件的危害非常大，輕則會(huì)縮短部件的使用壽命；重則會(huì)直接破壞部件，導(dǎo)致部件無(wú)法使用；甚至?xí)＜叭松戆踩Ｒ虼耍芯繖C(jī)械部件的振動(dòng)疲勞問(wèn)題，非常有必要，其應(yīng)用價(jià)值巨大。要研究機(jī)械領(lǐng)域的振動(dòng)疲勞問(wèn)題，就離不開(kāi)機(jī)械激振裝置。機(jī)械領(lǐng)域的激振裝置功能非常多，這類(lèi)激振裝置可以對(duì)機(jī)械零部件、機(jī)械設(shè)備等機(jī)械裝置進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)分析、疲勞試驗(yàn)分析、試件的材料特性分析、試件的壽命預(yù)估分析等一系列機(jī)械特性分析。

目前，機(jī)械領(lǐng)域的激振裝置類(lèi)型很多，按振源與試件的接觸關(guān)系來(lái)分，其包含“接觸式”和“非接觸式”兩種。其中接觸式的振源結(jié)構(gòu)類(lèi)型比較多，具體有：電液式、氣動(dòng)式、液壓式等結(jié)構(gòu)；而非接觸式的振源結(jié)構(gòu)主要是：電磁式結(jié)構(gòu)。

目前的接觸式疲勞激振裝置，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制作成本較低，能夠提供較為穩(wěn)定的激振力。但是，由于接觸式疲勞激振裝置的激振力是由機(jī)械結(jié)構(gòu)提供的，對(duì)試件提供的激振力大小與頻率有限，這就使試件的可調(diào)激振頻寬與振幅較小，從而使試件的某些機(jī)械特性的研究受到限制。此外，由于激振結(jié)構(gòu)是接觸式的，試件與振源有直接的接觸，這樣就會(huì)改變?cè)嚰慕Y(jié)構(gòu)，會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)生附加的影響。

目前的非接觸式疲勞激振裝置，其振源由電磁鐵提供，激振力由電磁力提供，控制方便。可以較便捷地調(diào)節(jié)激振力的大小與頻率，試件的可調(diào)激振頻寬范圍很大，有利于更加全面地研究試件的機(jī)械特性。此外，由于激振結(jié)構(gòu)是非接觸的，試件與振源沒(méi)有直接接觸，這樣就保證了試件結(jié)構(gòu)的完整性，使試驗(yàn)的結(jié)果更加的準(zhǔn)確。

但是，目前的非接觸式疲勞激振裝置，其激振對(duì)象絕大部分是固定試件；而適用于旋轉(zhuǎn)類(lèi)試件的疲勞激振裝置卻很少。特別地，用于研究風(fēng)電葉片，發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)葉片，直升機(jī)旋翼、尾槳等在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的疲勞激振裝置就更少。此外，對(duì)旋轉(zhuǎn)類(lèi)試件采用有線傳感器測(cè)振將增加試驗(yàn)裝置的復(fù)雜性，其疲勞振動(dòng)測(cè)試是振動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域的難點(diǎn)，目前用于測(cè)試旋轉(zhuǎn)類(lèi)試件的振動(dòng)特性裝置很少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種精確可控非接觸試件旋轉(zhuǎn)式磁場(chǎng)疲勞激振與測(cè)振裝置，主要適用于旋轉(zhuǎn)類(lèi)試件，特別適用于旋轉(zhuǎn)葉片類(lèi)(風(fēng)電葉片，發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)葉片，直升機(jī)旋翼、尾槳等)的振動(dòng)特性研究，同時(shí)也適用于靜止類(lèi)試件的振動(dòng)疲勞特性研究。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種精確可控非接觸試件旋轉(zhuǎn)式磁場(chǎng)疲勞激振與測(cè)振裝置，包括減振絕緣夾具、減振器、動(dòng)平衡裝置、激振器、電磁壓電耦合測(cè)振傳感器、試驗(yàn)臺(tái)、傳動(dòng)裝置和精確調(diào)控裝置。

所述試驗(yàn)臺(tái)的臺(tái)面上安裝電磁鐵支撐架。所述電磁鐵支撐架上設(shè)置有激振器夾緊平臺(tái)和電磁壓電耦合測(cè)振傳感器夾緊平臺(tái)。

所述激振器為一個(gè)具有空心的圓柱型鐵芯的電磁鐵。所述電磁壓電耦合測(cè)振傳感器包括彈性薄鋼片、壓電陶瓷片、壓電處理器、壓縮彈簧Ⅱ和壓力傳感器。所述壓電陶瓷片粘接在彈性薄鋼片的下表面。所述壓電處理器連接在壓電陶瓷片的下表面。所述彈性薄鋼片、壓電陶瓷片和壓電處理器各自的中心都具有豎向貫穿的通孔。

所述激振器裝夾在電磁鐵夾具上。所述電磁鐵夾具上的電磁鐵夾具孔內(nèi)放置壓縮彈簧Ⅱ，在壓縮彈簧Ⅱ表面鍍有一層非磁性材料，去掉由于磁場(chǎng)對(duì)壓縮彈簧Ⅱ產(chǎn)生磁力作用而使壓電傳感器測(cè)得的相關(guān)力學(xué)數(shù)值不精確的影響。法蘭螺栓Ⅳ先穿套環(huán)形的壓力傳感器，再依次穿過(guò)壓縮彈簧Ⅱ、電磁鐵夾具孔和激振器夾緊平臺(tái)的螺栓孔，最后法蘭螺栓Ⅳ的螺紋軸段固接在激振器夾緊平臺(tái)螺栓孔內(nèi)。所述壓縮彈簧Ⅱ通過(guò)預(yù)壓力處于微壓狀態(tài)，下端與階梯孔Ⅰ臺(tái)階面始終接觸，上端與壓力傳感器也始終接觸。所述的電磁鐵夾具不與激振器的夾緊平臺(tái)固接，電磁鐵和壓縮彈簧Ⅱ可以在法蘭螺栓Ⅳ的光滑軸段軸向運(yùn)動(dòng)。

所述彈性薄鋼片位于激振器的下方。所述彈性薄鋼片通過(guò)螺栓固定在電磁壓電耦合測(cè)振傳感器夾緊平臺(tái)上。所述激振器、彈性薄鋼片、壓電陶瓷片和壓電處理器各自中心的通孔的軸線位于同一直線上，供傳動(dòng)裝置的輸出軸自下而上地從激振器的上端穿出。

所述輸出軸的上端連接自鎖絲桿。所述自鎖絲桿的上端安裝減振器。所述減振器上安裝減振絕緣夾具。所述減振絕緣夾具上具有一個(gè)圓柱狀的夾具接頭。所述夾具接頭上具有一段用于連接減振器的螺紋。

所述減振器包括上彈性鋼圈、下彈性鋼圈、鋼圈連接器、絲桿接頭和減振彈簧Ⅰ。