一种带静力预载的振动试验系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及振动试验技术领域，具体涉及一种带静力预载的振动试验系统。
【背景技术】
[0002]通常为了考核所设计的结构或产品的静强度或动强度，需进行静力试验或振动试验。所有强度考核试验都应尽可能真实复现试验件的工作状态和环境，有相当一部分试验件的正常工作环境或状态是处于静、动载荷的复合环境，许多产品的结构或强度失效都与静力预载与振动的综合作用有关。产品处在一定静载的条件下，材料强度会发生改变，在此种情况下，同时再施加振动载荷，结构便更容易遭到破坏，导致产品失效；因此此类产品必须作带静力预载的振动试验。
[0003]目前对于此类带静力预载的振动试验，传统试验方法是应用一组各种角度橡皮绳实现静力预载，并利用橡皮绳的弹性提供振动所必须的柔性边界。这种传统试验方案存在明显的不足:1、试验准备时间较长，橡皮绳的角度和长度完全依赖现场操作人员的经验，各橡皮绳之间存在耦合，实现所要求静载条件非常困难，且精度无法保证；2、振动试验正式开始时，利用橡皮绳的弹性，提供柔性边界，在低频大位移段，会增加振动台的负载；3、长时间试验后，橡皮绳存在蠕变，静载边界条件改变，与试验静载要求偏差较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有带静力预载的振动试验系统无法实现静载条件，且会增加振动台负担的问题，提供了一种可以准确持久地提供试验任务书所要求的静载条件，并对振动台的额外负载较小的静力预载的振动试验系统。
[0005]本发明是这样实现的:
[0006]一种带静力预载的振动试验系统，其特征在于:它包括支撑部件、静力及振动加载部件和静力及振动加载控制系统；静力及振动加载部件位于支撑部件内部，与支撑部件固定连接；静力及振动加载控制系统固定连接在静力及振动加载部件上；支撑部件对试验件起支撑作用，静力及振动加载部件用于对试验件进行静力预载和振动加载，静力及振动加载控制系统用于控制静力及振动加载部件。
[0007]如上所述的支撑部件包括龙门架、上安装平台、立柱、下安装平台、转动副和承力底座；龙门架整体为长方体形，其下端面的两端与立柱的上端面固定连接；立柱整体为长方体形，共有两个，其下端面与分别与承力底座的上端面固定连接；承力底座整体为长方体形，共有四个，其中两个承力底座与立柱固定连接，另外两个承力底座位于前两个承力底座的内侧，与静力及振动加载部件连接；上安装平台整体为长方体形，其上端面固定连接在龙门架下端面的中心位置，试验件的上端面固定连接在上安装平台的下端面上；下安装平台整体为长方体形，其上端面中心位置与试验件的下端面固定连接，其下端面的两端对称位置及中心位置分别固定连接转动副；转动副共有三个，其上端面固定连接在下安装平台的下端面上；龙门架、上安装平台、立柱、下安装平台、转动副和承力底座共同用于对试验件起支撑作用，下安装平台和转动副还共同用于传递静力及振动加载部件对试验件加载的静力和振动，承力底座还用于对静力及振动加载部件起支撑作用。
[0008]如上所述的龙门架、上安装平台、立柱、下安装平台、转动副和承力底座均采用铸铁材料制成。
[0009]如上所述的静力及振动加载部件包括载荷传感器、振动加载工装、液压缸、振动台、直线轴承和柔性器件；载荷传感器共有两个，其上端分别固定连接在沿下安装平台下端面两端对称布置的两个转动副的下端；振动加载工装整体为圆柱体形，其下端面与振动台的上端面同轴固定连接，其上端面与位于下安装平台下端面中心位置的转动副的下端固定连接；液压缸共有两个，其缸杆分别通过载荷传感器与转动副相连接，液压缸的底座处同轴固定连接柔性器件；液压缸和柔性器件套装在直线轴承内部，柔性器件和直线轴承下端面分别与承力底座固定连接；载荷传感器用于测量液压缸加载的静力载荷，振动加载工装用于传递振动台产生的振动，液压缸用于向试验件加载静力，振动台用于向试验件加载振动，直线轴承用于使液压缸保持轴向的自由度，液压缸、直线轴承和柔性器件共同为振动试验提供柔性边界。
[0010]如上所述的柔性器件采用弹簧或胶垫实现。
[0011]如上所述的静力及振动加载控制系统包括伺服阀、位移传感器、位移采集电缆、伺服控制器、桌子、液压缸控制电缆和载荷信号采集电缆；在振动台附近的地面上放置有桌子，在桌子上放置伺服控制器；伺服阀共有两个，分别安装在液压缸的外壁上；位移传感器固定连接在振动台的动圈上；位移传感器通过位移采集电缆与伺服控制器相连，伺服控制器通过液压缸控制电缆分别与两个伺服阀相连，伺服控制器通过载荷信号采集电缆分别与载荷传感器连接；伺服阀用于控制液压缸缸杆的上下运动，位移传感器用于测量振动台加载振动过程中振动部件产生的位移，伺服控制器用于控制伺服阀，位移采集电缆用于将位移传感器采集的位移量传输给伺服控制器，液压缸控制电缆用于将伺服控制器发出的控制信号传输给伺服阀，载荷信号采集电缆用于将载荷传感器测量的载荷信号传输给伺服控制器。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]本发明包括支撑部件、静力及振动加载部件和静力及振动加载控制系统，与现有的带静力预载的振动试验系统相比，通过合理选择柔性器件的刚度及滤波器的截止频率，可使在振动试验的低频段，通过液压缸的同步随动实现柔性边界的提供，在振动试验的中高频段，液压缸缸杆保持静止，通过柔性器件的形变实现柔性边界的提供，从而保证此类振动试验的正确性。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的一种带静力预载的振动试验系统的结构示意图。
[0015]图中:1.龙门架，2.上安装平台，3.试验件，4.立柱，5.下安装平台，6.转动副，7.载荷传感器，8.振动加载工装，9.伺服阀，10.液压缸，11.振动台，12.位移传感器，13.直线轴承，14.柔性器件，15.位移采集电缆，16.承力底座，17.伺服控制器，18.桌子，19.液压缸控制电缆，20.载荷信号采集电缆。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本发明的一种带静力预载的振动试验系统进行详细描述:
[0017]一种带静力预载的振动试验系统，包括支撑部件、静力及振动加载部件和静力及振动加载控制系统。静力及振动加载部件位于支撑部件内部，与支撑部件固定连接；静力及振动加载控制系统固定连接在静力及振动加载部件上。支撑部件对试验件3起支撑作用，静力及振动加载部件用于对试验件3进行静力预载和振动加载，静力及振动加载控制系统用于控制静力及振动加载部件。
[0018]如图1所示，所述的支撑部件包括龙门架1、上安装平台2、立柱4、下安装平台5、转动副6和承力底座16。龙门架1整体为长方体形，其下端面的两端与立柱4的上端面固定连接。立柱4整体为长方体形，共有两个，其下端面与分别与承力底座16的上端面固定连接。承力底座16整体为长方体形，共有四个，其中两个承力底座16与立柱4固定连接，另外两个承力底座16位于前两个承力底座16的内侧，与静力及振动加载部件连接。上安装平台2整体为长方体形，其上端面固定连接在龙门架1下端面的中心位置，试验件3的上端面固定连接在上安装平台2的下端面上。下安装平台5整体为长方体形，其上端面中心位置与试验件3的下端面固定连接，其下端面的两端对称位置及中心位置分别固定连接转动副6。转动副6共有三个，其上端面固定连接在下安装平台5的下端面上。龙门架1、上安装平台2、立柱4、下安装平台5、转动副6和承力底座16共同用于对试验件3起支撑作用，下安装平台5和转动副6还共同用于传递静力及振动加载部件对试验件3加载的静力和振动，承力底座16还用于对静力及振动加载部件起支撑作用。
[0019]在本实施例中，龙门架1、上安装平台2、立柱4、下安装平台5、转动副6和承力底座16均采用铸铁材料制成。
[0020]所述的静力及振动加载部件包括载荷传感器7、振动加载工装8、液压缸10、振动台11、直线轴承13和柔性器件14。载荷传感器7共有两个，其上端分别固定连接在沿下安装平台5下端面两端对称布置的两个转动副6的下部。振动加载工装8整体为圆柱体形，其下端面与振动台11的上端面同轴固定连接，其上端面与位于下安装平台5下端面中心位置的转动副6的下端固定连接。液压缸10共有两个，其缸杆分别通过载荷传感器7与转动副6相连接，液压缸10的底座处同轴固定连接柔性器件14。液压缸10和柔性器件14安装在直线轴承13内部，柔性器件14和直线轴承13下端面分别与承力底座16固定连接。载荷传感器7用于测量液压缸10加载的静力载荷,并向并向伺服控制器17输出载荷信号振动加载工装8用于传递振动台11产生的振动，液压缸10用于向试验件3加载静力，振动台11用于向试验件3加载振动，直线轴承13用于使液压缸10保持轴向的自由度，液压缸10、直线轴承13和柔性器件14共同为振动试验提供柔性边界。
[0021]在本实施例中，载荷传感器7、振动台11采用现有元件实现，可从市场上购得；柔性器件14采用弹簧或胶垫实现。
[0022]所述的静力及振动加载控制系统包括伺服阀9、位移传感器12、位移采集电缆15、伺服控制器17、桌子18、液压缸控制电缆