一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置制造方法
【专利摘要】本发明属于管路测量【技术领域】，一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置。该装置包括该可调刚度支座、底台和电磁振动台；所述可调刚度支座包括固支底板、固支底座、旋转底座、钢条座、可调管座等部件；所述的底台用于可调刚度支座的固定和位置调整，改变可调刚度支座的位置及角度，可实现不同长度和角度复杂结构的液压管路的安装；所述的电磁振动台用于提供液压管路的定频激励、扫频激励、随机振动和冲击振动；本发明是适用于试验室原理性液压管路支承刚度可调节试验的装置，实现液压管路支承刚度的连续可调、不同长度和角度复杂结构液压管路的安装和测试、模拟多段管路连接的边界刚度；操作简单、安装拆卸方便。
【专利说明】一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置
【技术领域】
[0001]本发明属于液压管路结构强度与振动控制【技术领域】，涉及一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置。
【背景技术】
[0002]液压管路在机械、航天航空、石油化工等领域有着广泛的应用。液压管路因振动引起的管路破坏，造成严重后果。
[0003]液压管路支承结构的支承位置、支承刚度以及多段液压管路连接特性等对液压管路动力学特性与振动有着重要影响，特别是支承刚度。支承刚度越大，振动传递率越大，液压管路的振动应力也越大；支承刚度越小，虽传递振动率小，但引起的液压管路振动幅值增大。以往液压管路的支承刚度在理论研究中都是采用简化模型(如两端简支，悬臂，两端固支等)，而液压管路在实际工作中的支承刚度并不都是简化模型，其支承刚度因支承结构的安装位置、安装力等的改变而改变，与理论设计存在较大差异。很多情况下要考虑支承刚度为弹性且刚度可调的情况。
[0004]常用的液压管路振动试验装置是通过管夹固定或者管夹内部增加橡胶垫圈的方式调整液压管路的支承刚度，液压管路支承刚度通常不可调整或者不可连续可调且调整复杂。多段管路连接时，模拟液压管路的边界刚度较难。因此，支承刚度的可调节力对于研究液压管路在的振动特性、优化管路形式以及支承结构参数具有重要意义。
[0005]另外，液压管路一般具有不同的长度，以不同的空间弯曲角度方式布置。在工作过程中，液压管路系统还可能受到振动基础环境影响。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供了一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置。主要包括三个部分:可调刚度支座、底台、电磁振动台。可调刚度支座能够模拟具有不同结构形式的支承刚度，对于多段管路连接的情况，可以模拟相应的等效刚度(称为边界刚度)。底台能够满足模拟管路安装长度和角度变化的需要，电磁振动台能够用于模拟液压管路的振动基础环境。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置，该液压管路测试装置包括可调刚度支座、底台和电磁振动台三部分；
[0009]所述的可调刚度支座利用梁结构的弯曲变形、通过调整支座位置实现管路支承刚度的可调节。可调刚度支座包括固支底板、固支底座、旋转底座、钢条座、可调管座、弹性支承钢条、对开式套、锁紧螺母、连接螺栓和T型螺母。其中，固支底板用于将可调刚度支座固定于底台上，底台固定到振动台上，通过电磁振动台模拟液压管路的振动环境。固支底板上设有长条孔，使可调刚度支座可水平移动。固支底座上设有环形T型槽及圆孔，圆孔用于T型螺母安装，T型螺母在T型槽内可绕轴心360度旋转，从而实现不同角度被测液压管路的固定，满足复杂形状液压管路的测试需要。可调管座为上下对开式结构，其轴向断面设有弹性支承钢条穿过的孔，同时由锁紧螺母将弹性支承钢条与钢条座固定连接，通过压紧对开式套实现被测液压管路的固定，并通过连接螺栓将上下可调管座锁紧，施加不同螺栓预紧力，实现压紧开式套对管路不同压紧力的调试。弹性支承钢条穿过钢条座与可调管座，并通过锁紧螺母将其两端分别与钢条座与可调管座固定，实现之间弹性连接；同时通过调整可调管座与钢条座水平距离大小，实现支承刚度可调整、位置可调整，模拟液压管路边界刚度。设置不同内孔直径的对开式套，实现对不同直径被测液压管路的固定。
[0010]所述的底台设有多条T型安装槽，用于可调刚度支座的固定和位置调整，改变可调刚度支座的位置及角度，可实现不同长度和角度复杂结构液压管路的安装与测试。
[0011 ] 所述的电磁振动台，用于提供液压管路的定频激励、扫频激励、随机振动和冲击振动等振动基础环境，实现液压管路振动基础环境下的应力、疲劳与可靠性等试验。
[0012]本发明的可调节支承刚度的计算方法步骤如下:
[0013]第一步，支承刚度校准
[0014](I)在液压管路支承刚度可调节装置末端施加质量为m的砝码。
[0015](2)将千分表固定在磁力表座上，为消除测试中其它部件的位移变化对管路支承刚度测试的影响，可将磁力表座吸附在安装平台底座上。
[0016](3)对支承刚度可调节装置不同位置施加相同的砝码，每间隔As记录一次千分表的变化数△ 1，计算出在砝码作用下其位移的变化值，按公式K = mg/ △ I计算出液压管路支承刚度值K。
[0017]第二步，支承刚度计算
[0018]调整可调管座与钢条座之间的距离，通过弹性支承钢条悬臂长度的变化使液压管路的支承刚度改变。可调刚度支座管路支承刚度公式为
「…μ τ, InndirE
[0019]K =-—
64.y'
[0020]其中，η为弹性支承钢条数量，E为弹性模量，s为可调管座与钢条座之间弹性支承钢条悬臂的长度，d为弹性支承钢条直径。
[0021]本发明可以实现液压管路支承刚度的连续可调、不同长度和角度复杂结构液压管路的安装和测试、模拟多段管路连接的边界刚度，操作简单、安装拆卸方便、是适用于试验室原理性液压管路支承刚度可调节试验的装置。同时装置还可用电磁振动台模拟液压管路的振动基础环境，满足不同振动环境下液压管路试验研究的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为液压管路试验装置整体安装示意图。
[0023]图2为液压管路试验装置直管路安装示意图。
[0024]图3为液压管路试验装置平行管路安装示意图。
[0025]图4为液压管路试验装置带角度管路安装示意图。
[0026]图5为可调刚度支座立体图。
[0027]图6为图2中可调刚度支座的爆炸图。
[0028]图7为图5中可调刚度支座的A-A剖视图。
[0029]图8为图5中可调刚度支座的B-B剖视图。
[0030]图9为图2中固支底座示意图。
[0031]图10为图2中固支底座剖视图。
[0032]图11为可调刚度支座刚度校准示意图。
[0033]图12为可调刚度支座刚度计算曲线图。
[0034]图13为可调刚度支座刚度校准曲线图。
[0035]图中:1刚度支座；2被测液压管路；3底台；4振动台；11固支底板；12固支底座；13旋转底座；14钢条座；15可调管座；16弹性支承钢条；17对开式套；18锁紧螺母；19连接螺栓；20T型螺母；122圆孔；121Τ型槽。
【具体实施方式】
[0036]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0037]结合图1-图4，本发明专利的液压管路振动试验装置主要由可调刚度支座1、被测液压管路2、底台3、电磁振动台4组成，底台3上有设有多条T型安装槽，用于固定和调整可调刚度支座I位置、改变液压管路的固定长度和角度，实现不同液压管路的安装，满足复杂结构液压管路的振动试验需要。
[0038]结合图5-图10，可调刚度支座I主要由固支底板11、固支底座12、旋转底座13、钢条座14、可调管座15、弹性支承钢条16、对开式套17、锁紧螺母18、连接螺栓19、T型螺母20等组成。固支底板11用于将可调刚度支座I固定于底台3上，同时固支底板11上设有长条孔，使可调刚度支座I可水平移动，使两可调刚度支座I之间形成水平偏差，适用于平行液压管路2的固定。固支底座12分别通过连接螺栓19与固支底板11、旋转底座13连接。固支底座12上设有T型槽121及圆孔122，用于T型螺母20在T型槽121内绕轴心旋转，从而使旋转底座13可360度旋转，适应于带角度的液压管路2的固定。圆孔122用于T型槽121加工及放置T型螺母20。旋转底座13分别通过连接螺栓19与固支底座12、钢条座14连接。钢条座14通过连接螺栓19固定连接到旋转底座13上，中间设有大孔，用于被测液压管路2穿过，其轴向断面其设有多个孔，用于弹性支承钢条16穿过，同时由锁紧螺母18将弹性支承钢条16与钢条座14固定连接。可调管座15为上下对开式结构，其轴向断面其设有多个孔，用于弹性支承钢条16穿过，同时由锁紧螺母18将弹性支承钢条16与钢条座14固定连接；同时中间内设对开式套17，通过连接螺栓19将上下可调管座15锁紧，并通过压紧对开式套17从而实现被测液压管路2的固定。弹性支承钢条16穿过钢条座14与可调管座15，并通过锁紧螺母18将其两端分别与钢条座14与可调管座15固定，实现之间弹性连接；同时通过调整可调管座15与钢条座14水平距离大小，从而实现被测液压管路不同支承位置、支承刚度的调整。对开式套17为对开式结构，通过可调管座15夹紧实现固定被测液压管路2作用，并通过设置不同内孔直径的对开式套17，实现对不同直径被测液压管路2固定。
[0039]本实施例为利用上述试验装置对设计的支座支承刚度进行测试校准，其步骤如下:
[0040]结合图11所示，在可调刚度支座I末端施加质量为m的砝码I，将千分表2固定在磁力表座上，为消除测试中其它部件的位移变化对管路支承刚度测试的影响，可将磁力表座吸附在安装平台底座上。对可调刚度结构不同位置施加相同的砝码，每间隔As记录一次千分表的变化数△ 1，计算出在砝码作用下其位移的变化值，按公式K = mg/ Δ I计算出液压管路支承刚度值K。
【权利要求】
1.一种支承刚度可调节的液压管路振动试验装置，该液压管路测试装置包括可调刚度支座、底台和电磁振动台三部分；其特征在于: 所述的可调刚度支座包括固支底板、固支底座、旋转底座、钢条座、可调管座、弹性支承钢条、对开式套、锁紧螺母、连接螺栓和T型螺母；其中，固定底板用于将可调刚度支座固定于底台上，底台连接到振动台螺纹连接孔上，通过振动台模拟管路振动环境，满足液压管路环境振动的测试需求；同时固支底板上设有长条孔，使可调刚度支座可水平移动；固支底座上设有T型槽及圆孔，T型槽用于T型螺母在T型槽内绕轴心旋转，使旋转底座呈一定的旋转角度；圆孔用于T型螺母安装；旋转底座可以绕轴线360°旋转，实现任意角度被测钢管的固定，满足复杂管路走向的测试需要；可调管座为上下对开式结构，其轴向断面其设有多个孔，用于弹性支承钢条穿过，同时由锁紧螺母将弹性支承钢条与钢条座固定连接，并通过压紧开式套实现被测管路的固定，并通过连接螺栓将上下可调管座锁紧，施加不同拧紧预紧力，实现压紧开式套对管路不同压紧力的调试；弹性支承钢条穿过钢条座与可调管座，并通过锁紧螺母将其两端分别与钢条座、可调管座固定，实现钢条座和可调管座之间弹性连接；同时通过调整可调管座与钢条座水平距离大小，实现弹性支承钢条刚度可调整、位置可调整，模拟管路边界耦合不同刚度；对开式套为对开式结构，设置不同内孔大小的开式套，实现对不同直径被测钢管固定； 所述的底台设有多条T型安装槽，用于固定调整可调刚度支座位置，同时改变管的夹持位置及角度，可实现任意长度、任意角度、任意夹持位置的管路的安装测试，用于研究夹持位置对管路的振动影响； 所述的电磁振动台，用于提供液压管路的载荷环境，能够实现管路系统定频激励、扫频激励、随机振动和冲击振动，完成管路的振动环境与冲击试验，环境应力、疲劳与可靠性试验。
2.权利要求1所述的液压管路振动试验装置计算支承刚度的方法，其特征在于，步骤如下: 第一步，刚度校准 (1)在液压管路刚度可调装置末端施加质量为m的砝码； (2)将千分表固定在磁力表座上，为消除测试中其它部件的位移变化对管路支承刚度测试的影响，可将磁力表座吸附在安装平台底座上； (3)对可调刚度结构不同位置施加相同的砝码，每间隔As记录一次千分表的变化数Δ 1，计算出在砝码作用下其位移的变化值，按公式K = mg/ △ I计算出液压管路支承刚度值K ； 第二步，刚度计算 可调管座与钢条座之间距离任意可调，使弹性支承钢条悬臂距离变化，从而使管路支承的刚度变化，具体可调刚度支座管路支承刚度为； ? 3ηπ?4Ε K =---
.64.S.，., 其中，η为弹性支承钢条数量，E为弹性模量，s为可调管座与钢条座之间弹性支承钢条悬臂的长度，d为弹性支承钢条距离。
【文档编号】G01N3/02GK104297081SQ201410467803
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】韩清凯, 任红军, 高培鑫, 翟敬宇, 温保岗 申请人:大连理工大学