基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于压电陶瓷?液压的振动?动态离心复合环境试验装置，包括主电机、转臂、激振系统、旋转框和内电机，所述转臂的第一端与所述主电机的转矩输出轴垂直连接，所述内电机安装在所述转臂的第二端，所述内电机的转矩输出轴与所述转臂垂直设置，所述旋转框与所述内电机的转矩输出轴固定连接，所述激振系统设置在所述旋转框内，所述激振系统上安装有试验件。本发明通过激振系统为试验件提供全频段的振动加速度输出，并通过主电机和转臂实现对试验件三轴加速度的实时动态模拟，综合上述两种结构，完成对试验件从低频到高频的振动加速度和动态变化的过载加速度的复合环境试验能力。
【专利说明】
基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置
技术领域
[0001]本发明涉及力学环境试验技术领域，尤其涉及一种基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置。
【背景技术】
[0002]武器和航天系统在飞行过程经历的高频振动、动态过载、温度以及冲击等复合环境，对产品结构强度和可靠性具有复杂影响，尤其是振动和过载复合，是影响飞行产品结构和功能最显著的两种环境因素。随着武器和航空航天事业的快速发展，对武器和航空航天系统中的机构和电子设备进行结构强度和功能可靠性考核已经成为相关行业的重点。
[0003]目前的考核方式主要有两种。第一种是进行实际的飞行试验，优点是能真实的模拟飞行系统经历的复合环境，但是飞行试验不仅成本高、周期长，而且难以在原理和设计阶段提供有力的技术支撑。第二种方式是在地面进行力学环境模拟试验，例如振动试验、离心试验等等。这种单一因素的环境试验技术目前国内外比较成熟，但是多因素复合试验难度大，尤其是振动和过载复合力学环境试验。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置。
[0005]本发明通过以下技术方案来实现上述目的:
[0006]—种基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，包括主电机、转臂、激振系统、旋转框和内电机，所述转臂的第一端与所述主电机的转矩输出轴垂直连接，所述内电机安装在所述转臂的第二端，所述内电机的转矩输出轴与所述转臂垂直设置，所述旋转框与所述内电机的转矩输出轴固定连接，所述激振系统设置在所述旋转框内，所述激振系统上安装有试验件。
[0007]具体地，所述内电机是数量为两个，所述转臂的第二端为Y型分叉结构，两个所述内电机分别固定在所述Y型分叉结构的分叉端，两个所述内电机的转矩输出轴均设置在所述Y型分叉结构内，且其中轴线重合，所述旋转框设置在所述Y型分叉机构之间，且其两端分别与两个所述内电机的转矩输出轴固定连接。
[0008]优选地，两个内电机之间的连线与所述转臂的中轴线重合，所述激振系统的中轴线与所述转臂的中轴线重合。
[0009]具体地，所述激振系统包括安装平台、激振平台、激振单元和液压缸，所述激振平台与所述液压缸的液压杆固定连接，且水平设置，所述安装平台设置在所述激振平台的上方，并通过多个所述激振单元与所述激振平台固定连接，所述安装平台上安装有试验件。
[0010]具体地，所述激振单元包括压电陶瓷和位移放大机构，所述压电陶瓷安装在所述位移放大机构内，且与所述位移放大机构过盈配合，所述位移放大机构的上端和下端均通过连接螺栓与所述安装平台的下侧面和所述激振平台的上侧面固定连接。
[0011]本发明的有益效果在于:
[0012]本发明基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置通过激振系统为试验件提供全频段的振动加速度输出，并通过主电机和转臂实现对试验件三轴加速度的实时动态模拟，综合上述两种结构，完成对试验件从低频到高频的振动加速度和动态变化的过载加速度的复合环境试验能力。
【附图说明】
[0013]图1是本发明所述基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置的结构示意图；
[0014]图2是本发明所述激振系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0016]如图1所示，本发明一种基于压电陶瓷10-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，包括主电机1、转臂2、激振系统6、旋转框5和内电机3(和4)，转臂2的第一端与主电机I的转矩输出轴垂直连接，内电机3安装在转臂2的第二端，内电机3的转矩输出轴与转臂2垂直设置，旋转框5与内电机3的转矩输出轴固定连接，激振系统6设置在旋转框5内，激振系统6上安装有试验件7，内电机3是数量为两个，转臂2的第二端为Y型分叉结构，两个内电机3分别固定在Y型分叉结构的分叉端，两个内电机3的转矩输出轴均设置在Y型分叉结构内，且其中轴线重合，旋转框5设置在Y型分叉机构之间，且其两端分别与两个内电机3的转矩输出轴固定连接，两个内电机3之间的连线与转臂2的中轴线重合，激振系统6的中轴线与转臂2的中轴线重合。
[0017]如图2所示，激振系统6包括安装平台8、激振平台11、激振单元和液压缸，激振平台11与液压缸的液压杆固定连接，且水平设置，安装平台8设置在激振平台11的上方，并通过多个激振单元与激振平台11固定连接，安装平台8上安装有试验件7，激振单元包括压电陶瓷10和位移放大机构9，压电陶瓷10安装在位移放大机构9内，且与位移放大机构9过盈配合，位移放大机构9的上端和下端均通过连接螺栓与安装平台8的下侧面和激振平台11的上侧面固定连接。
[0018]本发明基于压电陶瓷10-液压的振动-动态离心复合环境试验装置的工作原理如下:
[0019]主电机I带动转臂2转动，对试验件7输出动态变化的过载加速度值，在通过内电机3驱动旋转框5转动，将动态变化的过载加速度值分解到试验件7的xyz三个轴上，实现对试验件7飞行过程中的任意时刻的三轴加速度环境的模拟。
[0020]在通过压电陶瓷10的往复运动产生激振力，并通过位移放大机构9将压电陶瓷10输出的位移放大，完成对试验件7的高频段的振动试验考核，并通过液压缸的激振，完成对试验件7的低频段的振动试验考核，通过激振单元和液压缸的串联，完成对全频段振动试验考核。
[0021]压电陶瓷10和位移放大机构9组成的高频激振子系统的重量和体积很小，激振原理简单，而且容易实现加工和精密装调。通过与液压振动台串联，实现动态变化加速度环境下的宽频振动加速度输出，完成对试验件7从低频到高频的振动加速度和动态变化的过载加速度的复合环境试验考核，可以覆盖几赫兹到几千赫兹的振动频率范围。
[0022]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，其特征在于:包括主电机、转臂、激振系统、旋转框和内电机，所述转臂的第一端与所述主电机的转矩输出轴垂直连接，所述内电机安装在所述转臂的第二端，所述内电机的转矩输出轴与所述转臂垂直设置，所述旋转框与所述内电机的转矩输出轴固定连接，所述激振系统设置在所述旋转框内，所述激振系统上安装有试验件。2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，其特征在于:所述内电机是数量为两个，所述转臂的第二端为Y型分叉结构，两个所述内电机分别固定在所述Y型分叉结构的分叉端，两个所述内电机的转矩输出轴均设置在所述Y型分叉结构内，且其中轴线重合，所述旋转框设置在所述Y型分叉机构之间，且其两端分别与两个所述内电机的转矩输出轴固定连接。3.根据权利要求2所述的基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，其特征在于:两个内电机之间的连线与所述转臂的中轴线重合，所述激振系统的中轴线与所述转臂的中轴线重合。4.根据权利要求3所述的基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，其特征在于:所述激振系统包括安装平台、激振平台、激振单元和液压缸，所述激振平台与所述液压缸的液压杆固定连接，且水平设置，所述安装平台设置在所述激振平台的上方，并通过多个所述激振单元与所述激振平台固定连接，所述安装平台上安装有试验件。5.根据权利要求4所述的基于压电陶瓷-液压的振动-动态离心复合环境试验装置，其特征在于:所述激振单元包括压电陶瓷和位移放大机构，所述压电陶瓷安装在所述位移放大机构内，且与所述位移放大机构过盈配合，所述位移放大机构的上端和下端均通过连接螺栓与所述安装平台的下侧面和所述激振平台的上侧面固定连接。
【文档编号】G01M99/00GK105928681SQ201610423355
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】刘谦, 李思忠, 凌明祥, 郑星, 邓婷, 严侠
【申请人】中国工程物理研究院总体工程研究所