一种单自由度扭转振动装置的制作方法

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一种单自由度扭转振动装置的制作方法

本实用新型涉及风洞试验工程技术领域,是一种能提供线性扭转刚度的单自由度扭转振动装置。



背景技术:

目前国内工业风洞二维弯扭耦合振动装置基本上都是利用直弹簧提供刚度,大都采用八根悬挂直弹簧,这种装置在扭转振动振幅较小时可以认为其抗扭刚度是线性的,但是当扭转振幅较大时,抗扭刚度必然存在较大的非线性,而导致难以模拟线性扭转,所以不能进行扭转振幅研究,适用范围有限;目前国内少见单自由度扭转振动装置,如果要单一研究扭转振动,则必须限制横向和纵向自由度,传统弯扭耦合振动装置难以满足要求,国外虽然有单自由度扭转振动装置,但是其刚度也是由直弹簧提供,难以满足线性要求。

平面涡卷弹簧本用于机械工程,但是经过改变其外径、内径以及截面直径可以用于工业风洞振动装置。



技术实现要素:

为了克服上述现有技术的不足,本实用新型的目的是使得风洞振动装置能在大扭转角情况下提供线性扭转刚度以及实现扭转单自由度振动。

本实用新型实现其目的的技术方案是:一种单自由度扭转振动装置,在风洞试验中与承载试样的支座联接提供实验振动源。套筒400内置有穿过其内的转轴500,转轴500由套筒400内上下端头的两组滚动轴承支承;转轴的上端联接有用于联接被测试样的法兰盘510,转轴的另一端与阻尼调节装置300连接;两个弹簧挂置机构与套筒的筒壁固联;两盘平面涡卷弹簧的中心头呈一定高度差联接在转轴上,两盘平面涡卷弹簧的圆周头挂置在弹簧挂置机构的凸头上,其中:第一平面涡卷弹簧110的圆周头111挂置在第一弹簧挂置机构610的凸杆611上;第二平面涡卷弹簧120的圆周头挂置在第二弹簧挂置机构620的凸杆上;可以提供一定范围内的配重以改变结构质量惯性矩的配重装置200设置在第二弹簧挂置机构620与阻尼调节装置300之间的转轴上。

套筒400限制了横向和竖向位移,能提供单自由度扭转振动。两个平面涡卷弹簧可以更换,可以两个组合使用,截面为圆形,刚度大小随弹簧丝径变化而变化,经过理论计算以及试验探究认为能在大振幅情况下提供线性刚度。

附图说明

图1为本实用新型振动装置示意图。

图2为本实用新型振动装置涡卷弹簧俯视图。

图3为本实用新型振动套筒构造图。

图4为本实用新型质量调节装置详图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示,套筒400内置有穿过其内的转轴500,转轴500由套筒400内上下端头的两组滚动轴承(410和420)支承;转轴的上端联接有用于联接被测试样的法兰盘510,转轴的另一端与阻尼调节装置300连接;两个弹簧挂置机构与套筒的筒壁固联;两盘平面涡卷弹簧的中心头呈一定高度差联接在转轴上,两盘平面涡卷弹簧的圆周头挂置在弹簧挂置机构的凸头上。其中:第一平面涡卷弹簧110的圆周头111挂置在第一弹簧挂置机构610的凸杆611上,其中心头112挂置在转轴上;第二平面涡卷弹簧120的圆周头121挂置在第二弹簧挂置机构620的凸杆上,其中心头挂置在转轴上的稍下部位;可以提供一定范围内的配重以改变结构质量惯性矩的配重装置200设置在第二弹簧挂置机构620与阻尼调节装置300之间的转轴上。

本实用新型为了能够限制竖向和横向振动而实现单一扭转振动,采用套筒400限制住了结构的竖向和横向位移;为了能在大振幅情况下使得抗扭刚度是线性的,利用平面涡卷弹簧来提供扭转刚度。

实际应用时,阻尼调节装置可连接一个塑料片,塑料片深入油桶,在振动中利用塑料片和油的摩擦以提供粘滞阻尼,阻尼大小和塑料片大小有关系,采用不同大小的塑料片可以调节系统阻尼比。

所述涡卷弹簧,利用16Mn钢制成,可更换,可两个组合使用,截面为圆形,丝径为4mm~10mm,外径约200mm,刚度大小随丝径变化而变化,经过理论计算以及试验认为能在大振幅情况下提供线性刚度(如图2所示)。

所述套筒400高约300mm,和轴承组合使用,限制住了结构的竖向和横向位移,使得结构只能扭转振动(如图3所示)。

如图4,可以提供不同的质量惯性矩的配重装置200由质量块210和供质量块在其上滑动的滑槽220构成,质量块210中心设置有用于将其固定在滑槽适当处的螺栓孔。

最后说明的是,以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

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