三轴向振动复合试验装置的制作方法

文档序号:5847542
专利名称:三轴向振动复合试验装置的制作方法
技术领域
本实用新型涉及力学环境试验设备,具体涉及一种X、 Y、 Z三轴向振动 复合试验装置。该三轴向振动复合试验装置可用于模拟X、 Y、 Z三个轴向单 独作用的振动环境,也可用于模拟X、 Y、 Z三个轴向同时作用的复合振动环境。
背景技术
产品在实际工况下经受的自然振动是X、 Y、 Z三轴向的复合振动。为了 真实反应产品的抗振性能,模拟出自然振动环境,人们经多年尝试设计出了三 轴向振动复合试验装置。
目前,国内外三轴向振动复合试验装置已公开有多种,这些试验装置的结 构总体为包括一用于安装试件的工作台面1,以工作台面l为基准,在X、 Y、 Z三轴向上各布置一振动发生器2,工作台面1与各振动发生器2间经轴 向传振机构连接。轴向传振机构的作用是在该轴向上构成刚性连接,将振动发 生器2的激振力传递至工作台面l上,而在另两个轴向上解耦。现有各式三轴 向振动复合的装置中,具代表性有以下两种
A、 十字直线导轨式的三轴向振动复合试验装置;参见中国专利公报于 2008年8月13日公开了公开号为101241036A,名称为《振动台三向激振平 台的连接机构》的实用新型专利申请。结构见附图1、附图2,其X、 Y、 Z 三轴向上的力传递机构(即轴向传振机构)均为十字直线导轨副3,具体是由 滑块4和与滑块4的上、下端面分别滑动连接的横向导轨5和纵向导轨6构成。 这种三轴向振动复合试验装置因轴向传振机构采用十字直线导轨副3,整体结 构简单,十字直线导轨副3可外购,制造成本低,但是该装置存在以下不足
1、 各轴向运动质量有很大差异。
2、 其从振动发生器2至工作台面1的传力路径上连接关节过多从而影响 了振动频率响应特性,特别是其垂直Z轴向上振动响应特性很差,导致其适 用于低频振动试验。
B、 静压式三轴向振动复合试验装置;参见美国专利公报公开有专利号为 5,549,005的美国专利。结构见附图3,在工作台面1下固连一中间立方体7, 该中间四方体7的左右、前后以及下方i殳有压力施加板8,各压力施加板8与 中间四方体7以平面间隙配合,在各间隙配合平面间注高压油形成静压油膜9,从而构成三个轴向的静压平面轴承结构,各压力施加板8外侧固连连接轴10,
通过连接轴10连接各轴向的振动发生器2。简而言之,这种三轴向振动复合
试验装置是采用静压平面轴承作为轴向传振机构将工作台面1与单轴向振动
发生器2连接。这种三轴向振动复合试验装置,工作中各轴向上运动部件少、 质轻,振动频率范围宽,其工作频率上限达1000千Hz以上,频响特性4支佳, 但是,它仍存在以下不足
1、 制造方面,因三轴向均采用静压轴承结构,结构较复杂,各配合平面 加工要求高、难度大,制造成本高昂。
2、 振动试验性能方面,因工作台面1下需设一定高度的中间立方体7以 便布置压力施加板8,这就增加了工作台面1至垂直轴向上的振动发生器2的 距离(即抬高了工作台面1),从而在一定程度上影响了整体的刚性;因工作 台面1下需设中间立方体7以及多块压力施加板8,增加了运动部件的质量; 刚性差及运动部质量大,这两点直接限制了工作频率的进一步提高;并且,工 作台面l的抬高,也直接导致抗倾覆力矩能力的下降。

实用新型内容
本实用新型提供一种三轴向振动复合试验装置,其目的是在现有三轴向静 压轴承式三轴振动复合装置的基础上进行改进,既降低加工制作难度、降低成
本,又近一步提高工作频率的上限增大工作频率范围,增强抗倾覆力矩能力。 为达到上述目的,本实用新型釆用的技术方案是 一种三轴向振动复合试 验装置,具有一个工作台面,该工作台面在垂直的Z轴向上经第一轴向传振 机构连接Z轴向振动发生器,在水平的X轴向上经第二轴向传振机构连接X 轴向振动发生器,在水平的Y轴向上经第三轴向传振机构连接Y轴向振动发 生器;所述第二轴向传振动机构和第三轴向传振机构均为十字直线导轨副,所 述十字直线导轨副包括滑块、横向导轨以及纵向导轨,横向导轨和纵向导轨十 字交叉布置于滑块的两侧,且与滑块构成滑动连接;横向导轨和纵向导轨两者 中, 一者与X轴向或Y轴向振动发生器的固定连接,另一者与工作台面固定 连接;
所述第一轴向传振机构包括上、下夹板以及中心嵌板,所述上、下夹板上 下相对水平布置,中心嵌板位于上、下夹板之间,上、下夹板相对夹持中心嵌 板,中心嵌板的上表面与上夹板的下表面间隙配合形成上配合平面,中心嵌板
上设有向上配合平面间隙和下配合平面间隙注油的注油通道,泵入高压油,在上配合平面间隙和下配合平面间隙中形成静压油膜,构成,争压平面轴承才几构;
该静压平面轴承机构与Z轴向振动发生器、工作台面的连接关系为
所述中心嵌板与工作台面固定连接,所述上夹板或下夹板经连接件与Z
轴向振动发生器的固定连接;
或者,所述上夹板或下夹板与工作台面固定连接,或上夹板的上表面作为
工作台面;所述中心嵌板经连接件与Z轴向振动发生器的固定连接。 上述两个技术方案中的有关内容解释如下
1、 上述方案中,所述Z轴向、X轴向、Y轴向振动发生器可以采用电动 振动台、机械振动台、液压振动台或机械振动机构,其中机械振动机构是指能 够产生机械振动的机构。
2、 上述方案中,所述上、下夹板穿置有拉力螺钉,上、下夹板通过拉力 螺钉连接构成可调间距式夹持结构。使用时,可通过旋动拉力螺钉调整上、下 夹板的间距,即调整配合平面间的间隙大小,调节静压油膜的刚度。
3、 上述方案中,还包括一Z轴导向支架,该Z轴导向支架相对Z轴向振 动发生器的台体固定,所述Z轴导向支架上沿Z轴开设有导向孔,所述连接
配合面,该配合面间泵入高压油,形成静压油膜,构成,争压轴承导向结构。
4、 上述方案中,所述工作台面的周向至Z轴导向支架周向之间连接有一 环形防尘膜,利用环形防尘膜将试件工作台至Z轴导向支架间在周向上封闭, 以防灰尘等杂物进入静压轴承处。
本实用新型的设计构思是多年来,申请人对现有各类三轴振动复合试验 装置(特别是现有三轴向静压轴承式振动复合试验装置)进行了深入试验分析。 经多次试验论证,发现垂直Z轴向振动时的频响特性、工作频率上限等性能 指标较水平X轴向、水平Y轴向差很多,即垂直Z轴向的振动工作频率即决 定了整个装置的工作频率。故申请人在改进三轴向静压轴承式振动复合试验装 置时,保留其垂直Z轴向上的静压平面轴承作为轴向传振机构,而将X轴向、 Y轴向的轴向传振机构改为十字直线导轨副,可使三轴复合的工作频率范围提 高至2000Hz以上。具体分析如下因X轴向、Y轴向的轴向传振机构改为十 字直线导轨副,使工作台面侧部不用置压力施加板,可以尽可能地缩短工作台 面至垂直Z轴向上的Z轴向振动发生器的距离(即降低了工作台面),从而提 高了整体的刚性、减少了运动部件的质量。刚性提高及运动部质量下降,这两 点使工作频率上限近一步提高。并且,十字直线导轨副可采用外购件,从而筒化了结构,降低了制造的难度,降低制造成本。
本实用新型有以下三种使用情况
第一种单轴向作用的振动试验;如进行Z轴向振动试验时,只要起动Z 轴向振动发生器发出Z轴向的振动,因工作台面与振动发生器间经第一轴向 传振机构连接,轴向传振方向正是Z轴向,而X轴向和Y轴向为自由滑动配 合,Z轴向振动发生器发出的振动经第一轴向传振机构传递给工作台面,实现 单Z轴向的振动试验。进行X轴向和Y轴向振动时也只要起动相对应方向上 的振动发生器即可,工作过程与上述相似。
第二种两个轴方同时作用的复合振动试验;虽产品应用中的振动环境本 质上是三轴同时发生的,当其中一个轴向与其余两向相比振动很小以至于可以 忽略,或者其中一个轴向对振动试验的结果影响不大,我们可以对试件使用两 个轴向同时振动试马全,相比两个轴向分开4展动,它可以更准确地复现真实工况。 使用时,起动相对应的两个轴向上的振动发生器即可,它们发出的振动会经轴 向传振机构传递至工作台面上迭加作用,实现两轴向复合振动试验。
第三种三个轴向同时作用的复合振动试验;三轴向复合振动最接近自然 真实的环境。使用时,起动三个振动发生器,三个振动发生器发出的振动经轴 向传振机构同时迭加作用在工作台面上,实现三轴向复合振动试验。
与现有技术相比,本实用新型的优点有
1、 由于本实用新型的特殊结构,因X轴向、Y轴向的轴向传振机构改为 十字直线导轨副,使工作台面侧部不用布置压力施加板,尽可能地缩短了工作 台面至垂直Z轴向上的Z轴向振动发生器的距离(即降低了工作台面),从而 提高了整体的刚性。
2、 由于本实用新型的特殊结构,因X轴向、Y轴向的轴向传振机构改为 十字直线导轨副,使工作台面侧部不用布置压力施加板,减少了中间立方体, 同时减少了三轴向的运动部件的质量。
3、 本实用新型刚性提高及运动部质量的下降,这两点使工作频率上限进 一步提高。
4、 由于本实用新型的特殊结构,因X轴向、Y轴向的轴向传振^L构改为 十字直线导轨副,降低工作台面,从而提高了抗倾覆力矩的能力。
5、 本实用新型十字直线导轨副可采用外购件,简化了整体结构,降低了 制造的难度,大幅降低制造成本。

附图1为现有十字导轨式三轴向振动复合试验装置的结构主视示意图; 附图2为附图1的俯;视示意附图3为现有静压式三轴向振动复合试验装置的结构示意附图4为本实用新型实施例一结构主视示意附图5为附图4的俯视示意附图6为本实用新型实施例二结构主视示意附图7为附图6的俯视示意附图8为本实用新型实施例三结构俯视示意图。
以上附图中1、工作台面;2、振动发生器;3、十字交叉的直线导轨副; 4、滑块;5、 4黄向导轨;6、纵向导轨;7、中间立方体;8、压力施加板;9、 静压油膜;10、连接轴;11、; 12、导轨;13、附加台面;20、工作台面;21、 Z轴向振动发生器;22、 X轴向振动发生器;23、 Y轴向振动发生器;24、第 一轴向传振机构;25、第二轴向传振机构;26、第三轴向传振机构;27、上夹 板;28、下夹板;29、中心嵌板;30、注油通道;31、滑块;32、横向导轨; 33、纵向导轨;34、拉力螺钉;35、 Z轴导向支架;36、导向孔;37、连接件; 38、静压油膜;39、环形防尘膜;40、直线导轨连接件;41、连接体;42、避 让槽;43、避让槽;44、附加台面;45、静压油膜。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
实施例一参见附图4 5所示, 一种三轴向振动复合试验装置,具有一 个工作台面20,该工作台面20在垂直的Z轴向上经第一轴向传振^/L构24连 接Z轴向振动发生器21,在水平X轴向上经第二轴向传振机构25连接X轴 向振动发生器22,在水平Y轴向上经第三轴向传振机构26连接Y轴向振动 发生器23。
所述第一轴向传振机构24包括上、下夹板27、 28以及中心嵌板29,所 述工作台面20下设一连接体41,该连接体41截面为"H形",其周向壁顶端 与工作台面20底面固定连接,其中心横向板体即为中心嵌板29,所述上、下 夹板27、 28相对水平分置于连接体41的中心横向板体(即中心嵌板29 )的 上下,中心嵌板29的中心开避让槽42,上、下夹板27、 28中心经避让槽42 穿置拉力螺钉34,上、下夹板27、 28过拉力螺钉34连接,上、下夹板27、 28相对夹持中心嵌板29。避让槽42的大小需大于本装置X轴向及Y轴向的 移动范围,工作过程中,拉力螺钉34不会碰及槽42的侧壁。上夹板27的下中心嵌板29的下表面间隙配合构成下配合平面,上、下夹板27、 28上设有向 上配合平面间隙和下配合平面间隙注油的注油通道30,泵入高压油,在上配 合平面间隙和下配合平面间隙中形成静压油膜45,构成静压平面轴承机构; 通过调节拉力螺钉34可以调整上、下夹板27、 28的间距,即调节配合平面的 间隙,调节静压油膜45的刚度。
所述静压平面轴承机构与Z轴向振动发生器21、工作台面20的连接关系 为所述中心嵌板29经连接体41与工作台面20固定连接,所述下夹板28 经连接件37 (具体为一空心轴件)与Z轴向振动发生器21固定连接。
所述第二轴向传振动机构25和第三轴向传振机构26均为十字直线导轨 副,每个十字直线导轨副包括一个滑块31、 一个横向导轨32以及一个纵向导 轨33,横向导轨32和纵向导轨33十字交叉布置于滑块31的两侧,且与滑块 31构成滑动连接;^t向导轨32和纵向导轨33两者中,纵向导轨33经直线导 轨连接件40与X轴向或Y轴向振动发生器22、 23固定连接,横向导轨32具 体与连接体41的周向侧壁固定连接,最终连接至工作台面20上。
上述装置还包括一 Z轴导向支架35,该Z轴导向支架35底部对Z轴振动 台台体固定,所述Z轴导向支架35上沿Z轴开设有导向孔36,所述连接件 37中部穿过所述导向孔36,所述导向孔36的内表面与连接件(具体为一空心 轴件)37的外表面间隙配合构成配合面,且该配合面间泵入高压油,形成静 压油膜38,构成静压轴承导向结构。在连接体41底部的周向至Z轴导向支架 35的顶部周向之间连接有一环形防尘膜39,将两者间的周向间隙封闭,以免 使用中外界灰尘等进入静压平面轴承内部。
本实施例有以下三种使用方式第一种X、 Y或Z轴向单独作用的振动 试验;第二种两个轴向同时作用的复合振动试验;第三种三个轴向同时作 用的复合振动试验,在进行三个方向同时作用的复合振动试验时,可以通过人 为设计并协调各振动发生器的振动波形,使三轴向复合振动复现出真实工况下 的自然振动波形,使之达到最接近自然真实振动效果。
实施例二参见附图6 7所示, 一种三轴向振动复合试验装置,具有一 个工作台面20,与实施例一的区别在于没有连接体41,直接将上夹板27 的上表面作为工作台面20,中心嵌板29的底面固连连接件37,经连接件37 与Z轴向振动发生器21的振动体连接;下夹板28上避让连接件37开有避让 槽43;所述上夹板27的侧部直接与第二轴向传振机构25和第三轴向传振机构26中的横向导轨32固定连接。在上夹板27底部的周向至Z轴导向支架35 的顶部周向之间连接有一环形防尘膜39,以封闭两者间的周向,防灰尘进入。 实施例三参见附图8所示, 一种三轴向振动复合试验装置,包括一个 工作台面20、三个振动发生器以及三个轴向传振机构;与实施例一的区别在 于所述第二轴向传振机构25和第三轴向传振机构26为十字直线导轨副,每 个十字直线导轨副各包括一横向导轨32、两纵向导轨33以及两滑块31,两纵 向导轨33平行并列设置,横向导轨32和两纵向导轨33十字交叉分布,在两 个交叉点上各设一滑块31,当然,横向导轨32和纵向导轨33与滑块31间还 是滑动连接。两个并列的第二轴向传振机构25/第三轴向传振机构26中的纵向 导轨33通过附加台面44与X轴向振动发生器22/Y轴向振动发生器23固定 连接。
其它同实施例一,这里不再赘述。
上述实施例三是工作台面20面积尺寸较大时,故在此情况下采用的具两 纵向导轨33的十字直线导轨副。实际使用中,十字直线导轨副中横向导轨32、 纵向导轨33以及滑块31的具体数量不限,可按工作台面20的面积大小及厚 度调整。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此 项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用 新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵 盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种三轴向振动复合试验装置,具有一个工作台面(20),该工作台面(20)在垂直的Z轴向上经第一轴向传振机构(24)连接Z轴向振动发生器(21),在水平的X轴向上经第二轴向传振机构(25)连接X轴向振动发生器(22),在水平的Y轴向上经第三轴向传振机构(26)连接Y轴向振动发生器(23),其特征在于所述第二轴向传振动机构(25)和第三轴向传振机构(26)均为十字直线导轨副,所述十字直线导轨副包括滑块(31)、横向导轨(32)以及纵向导轨(33),横向导轨(32)和纵向导轨(33)十字交叉布置于滑块(31)的两侧,且与滑块(31)构成滑动连接;横向导轨(32)和纵向导轨(33)两者中,一者与X轴向或Y轴向振动发生器的固定连接,另一者与工作台面(20)固定连接;所述第一轴向传振机构(24)包括上、下夹板(27、28)以及中心嵌板(29),所述上、下夹板(27、28)上下相对水平布置,中心嵌板(29)位于上、下夹板(27、28)之间,上、下夹板(27、28)相对夹持中心嵌板(29),中心嵌板(29)的上表面与上夹板(27)的下表面间隙配合形成上配合平面,中心嵌板(29)的下表面与下夹板(28)的上表面间隙配合形成下配合平面,上、下夹板(27、28)或中心嵌板(29)上设有向上配合平面间隙和下配合平面间隙注油的注油通道(30),泵入高压油,在上配合平面间隙和下配合平面间隙中形成静压油膜(45),构成静压平面轴承机构;该静压平面轴承机构与Z轴向振动发生器(21)、工作台面(20)的连接关系为所述中心嵌板(29)与工作台面(20)固定连接,所述上夹板(27)或下夹板(28)经连接件(37)与Z轴向振动发生器(21)的固定连接;或者,所述上夹板(27)或下夹板(28)与工作台面(20)固定连接,或上夹板(27)的上表面作为工作台面(20);所述中心嵌板(29)经连接件(37)与Z轴向振动发生器(21)的固定连接。
2、 根据权利要求1所述的三轴向振动复合试验装置,其特征在于所述 上、下夹板(27、 28)设有拉力螺钉(34),上、下夹板(27、 28)通过拉力 螺钉(34 )连接构成可调间距式夹持结构。
3、 根据权利要求1所述的三轴向振动复合试验装置,其特征在于还包 括一 Z轴导向支架(35 ),该Z轴导向支架(35 )相对Z轴向振动发生器(21 ) 的台体固定,所述Z轴导向支架(35)上沿Z轴开设有导向孔(36),所述连 接件(37)中部穿过所述导向孔(36),所述导向孔(36)的内表面与连接件(37 )的外表面间隙配合构成配合面,泵入高压油,该配合面间形成静压油膜(38) ,构成静压轴承导向结构。
4、根据权利要求3所述的三轴向振动复合试验装置,其特征在于所述 工作台面(20)的周向至Z轴导向支架(35)周向之间连接有一环形防尘膜(39) 。
专利摘要一种三轴向振动复合试验装置,具有工作台面,其特征在于所述水平X轴向第二轴向传振动机构和水平Y轴向第三轴向传振机构均为十字直线导轨副,而垂直Z轴向的第一轴向传振机构包括上、下夹板以及中心嵌板,所述上、下夹板上下相对水平布置,中心嵌板位于上、下夹板之间,上、下夹板相对夹持中心嵌板,上夹板的下表面与中心嵌板的上表面间隙配合构成上配合平面,下夹板的上表面与中心嵌板的下表面间隙配合构成下配合平面,在上配合平面间隙和下配平面间隙中泵入高压油,形成静压油膜,构成静压平面轴承机构。本实用新型在性能上(特别是工作频率上)进一步提高,提高抗倾覆力矩的能力,并且,简化结构,降低制造的难度、成本。
文档编号G01M7/06GK201425544SQ20092003710
公开日2010年3月17日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者武元桢, 钟琼华 申请人:苏州苏试试验仪器有限公司
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