[發明專利]一種機械式振動臺的超振幅的抑制方法

有效

• 申請號: 202010921990.8
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112146832B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 王廣林;潘旭東;李躍峰;王慧峰;邵東向;梁金光
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M7/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

本發明提供了一種機械式振動臺的超振幅的抑制方法，包括調整振動臺上的偏心調節機構的安裝位置，使振動臺僅激勵出豎直方向的激振力；啟動振動臺，通過控制系統將偏心調節機構全部到達平衡位置，振動臺無振幅輸出，關閉振動臺；使用專用夾具，裝夾被試驗件；再次啟動振動臺，控制變頻器增大振動臺的工作頻率，使其達到額定工作頻率；通過控制系統控制偏心調節機構產生偏心量，且通過位移傳感器反饋信息，上位機控制實現偏心量校正，使所有偏心調節結構的偏心量相同，振動臺有振幅輸出，振動臺開始振動試驗；試驗結束，控制系統控制偏心調節機構全部調至平衡位置，關閉振動臺。本發明避免了振動臺在啟動和停止時出現振幅階躍，且實現不停機調節。

技術領域

本發明屬于航空、航天膜片類零件的疲勞試驗技術領域，尤其是涉及一種機械式振動臺的超振幅的抑制方法。

背景技術

膜片是一種高精度的彈性元件，在閥門工作時，膜片能感受到壓力的變化，控制閥的開啟和開度。在工作過程中，由于壓力變化不大，壓力載荷認為是恒定的，主要承受的循環載荷只有位移載荷。膜片廣泛應用于航天、航空領域的控制系統中，其疲勞壽命直接影響著系統的可靠性，因此在設計及加工上對其疲勞壽命有嚴格要求。而這種彈性元件是一種耐震元件，疲勞壽命較長，其精密性又要求不允許超載。這些特殊的應用要求使得對其疲勞壽命的測試需要準確的逼近真實工況，因此對振動的頻率精度及幅值精度要求也較高。其高可靠性要求，甚至需要幾百萬次的疲勞實驗。目前，國內膜片專業生產廠家主要采用大型電磁式振動臺對加工完成的膜片進行測試，用人工的方法觀測，以膜片腔內壓力下降為判據來判斷測試壽命循環次數。該方法存在較多問題：膜片疲勞壽命長，測試樣件多，需要長時占用設備，而且大型電磁式振動臺存在功率大，造價昂貴，擔負多種測試任務，無法保證測試時間。像膜片類零件的超薄式彈性元件，都適合采用振動臺進行測試。

由于近幾十年來，機械式振動臺的發展相對成熟，但受自身缺陷的影響，沒有其他類型的振動臺適用范圍廣，現在對其缺陷進行的研究較少。

現有的機械式振動臺會存在外部激振頻率和振動臺系統的固有頻率接近和相等時，振動臺會產生振幅急劇增大的現象，這種現象叫做超振幅。現有的超振幅抑制方法有兩種，第一種是采用鋼板夾持的方式，直接對振動臺臺面進行限幅。另一種是采用變阻尼的方法，對振動臺加入變阻尼器，變阻尼器具有可以改變阻尼大小的功能，在振動臺啟動和關閉之前增大阻尼，在達到超振幅的頻率時由于阻尼很大，能量將會被阻尼消耗，不會產生超振幅現象，而在正常工作時，將阻尼減小，節省能源。

上述的這兩種方法都存在很大的不足，第一種方法中，結構很簡單，成本也低，但由于是兩種金屬材料直接接觸，所加的限幅鋼板極易損壞，可靠性不高。第二種方法中加入的變阻尼器適應性差，缺少隨機應變的能力，其控制系統也變得相對復雜，維護成本也提高了。因此以上兩種方法都不能實現低成本、高可靠性的達到超振幅抑制的效果。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種機械式振動臺的超振幅的抑制方法，該機械式振動臺可以避免出現在啟動和停止過程中，當外部激振頻率和系統固有頻率接近時發生的振幅階躍的現象。且使得工作的過程趨于自動化，同時還降低了振動臺的生產和維護成本；將填補機械式振動臺抑制超振幅領域的研究空白，可以使機械式振動臺得到更廣泛的應用，更多場合可以用機械式振動臺替代其他形式的振動臺，具有降低成本、提高效益的意義。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種機械式振動臺的超振幅的抑制方法，包括以下步驟：

步驟一：調整振動臺上的偏心調節機構的安裝位置，使振動臺僅激勵出豎直方向的激振力；

步驟二：啟動振動臺，通過控制系統控制偏心調節機構全部到達平衡位置，振動臺無振幅輸出，關閉振動臺；

步驟三：使用專用夾具，裝夾被測試驗件；

步驟四：再次啟動振動臺，控制變頻器增大振動臺的工作頻率，使其達到額定工作頻率，保持額定工作頻率；