专利名称：一种平板振动试验夹具、该夹具的安装方法及校准方法
技术领域：
本发明涉及一种振动试验夹具，特别地涉及ー种平板振动试验夹具及其安装方法和校准方法。
背景技术：
振动试验夹具是为把试验件牢固地固定在振动台工作台面上，并把振动台的振动传给试验件，它的质量直接关系着试验的质量。但目前对试验夹具的重要性普遍重视不够，尤其是在国内，一些试验人员仅凭感觉来设计夹具，设计时缺乏必要的计算分析，也没有必要的检验测试。这样的夹具传递的振动往往存在着很大的失真，夹具上各点的振动量值相差很大，也就是均匀度很差。在测试频段内存在多阶共振，振动控制非常困难。目前常用的平板振动试验通常采用刚性夹具将平板直接与振动台相连，振动试验时很容易在夹持处产生应力集中，导致试验失败。同时，当平板刚度比较大时，一般很难将平板振断，达不到振动疲劳试验的效果。
发明内容
本发明针对目前平板振动试验夹具在夹持处容易产生应力集中的缺点，在夹具夹持槽中加装垫片，通过选择垫片的硬度，减小应力集中。同时，作为夹具的一部分，在试验件头部加装可调节配重，通过调节配重的质量和位置来控制试验件的最大应カ区，以达到最佳试验效果。根据本发明的ー个方面，提供了ー种平板振动试验夹具，包括第一夹头和第二夹头，其分别包括夹头夹持部和夹头底座，第一夹头和第二夹头相对于平板试验件对称地布置，并将平板试验件的一端夹持在夹头夹持部之间的夹持槽中，其中第一夹头的夹头底座与振动试验台位置固定地连接，第二夹头的夹头底座与振动试验台位置可调节地连接；两块可调节配重，其相对于平板试验件对称地布置，并将平板试验件的另一端夹持在可调节配重之间；调节垫片，其安装在夹头夹持部之间的夹持槽内，并连接平板试验件；多个连接件，其通过夹头夹持部上开的孔对称地布置在夹头夹持部的两端，并将夹头夹持部和调节垫片紧固地连接，从而夹紧平板试验件。有利地，为更好地和试验件配合，夹持槽型面与试验件型面是一致的，调节垫片紧贴在夹持槽内。有利地，调节垫片采用橡胶垫，也可以采用其他材质垫片，如布垫，金属垫，复合材料垫等。有利地，调节垫片的厚度可以调节。从而可以根据需要改变调节垫片的厚度和材料，来调整试验装置的固有频率。有利地，配重的重量及其在平板试验件上的夹持位置可调节。在平板上增加配重块，可以增加局部的振动应力。配重块通过螺栓或其他方式夹持在试验件上，可以选择不同质量的配重块，同时可以调节夹持位置。调节遵循以下原则增加配重块的质量会降低试验装置的固有频率；夹持位置靠近夹具方向会増大试验装置的固有频率。
有利地，调节配重之间开有与试验件型面一致的槽，使配重和试验件紧固地连接，配重两侧对称地开有孔，两块配重之间用紧固件连接，以将试验件夹紫。有利地，在各个夹头上分别对称地设置加强筋，其分别从各自的夹头夹持部延伸到夹头底座。加强筋可以增加夹头的強度和刚度。有利地，在各个夹头夹持部夹持平板试验件的夹持槽边缘设置有倒角，用于防止局部的应カ集中。有利地,其中第一夹头的夹头底座上对称地设有ー组圆孔,用于将该夹头底座与振动试验台位置固定地连接，第二夹头的夹头底座上对称地设有ー组长孔，用于将该夹头底座与振动试验台位置可调节地连接。根据本发明的另ー个方面，提供了一种用于该夹具的安装方法，使用本发明所述的振动试验夹具，包括以下步骤(I)将第一夹头用紧固件固定在振动试验台上；(2)将试验件的夹持端包裹调节垫片，并放在第一夹头的夹持槽中；(3)将第二夹头配合在第一夹头上，并调整试验件的位置，使试验件与夹持槽贴合；(4)用紧固件将第一夹头和第二夹头连接、夹紧；(5)通过可活动的第二夹头上的长孔来调整第二夹头在试验台上的位置，并将第ニ夹头与试验台底座固定，使第二夹头与试验台稳固连接。 (6)安装配重块，根据试验前的強度分析结果或根据之前的试验经验选择合适质量的配重块并调整配重块位置，用紧固件连接配重块，将试验件在另一端夹紧。根据本发明，通过设计带配重和带调节垫片(橡胶垫或其他材质垫片，如布垫，金属垫，复合材料垫等)的平板振动试验夹具，避免了在夹持处产生应力集中，并且可以控制平板试验件最大应カ区，以达到最佳试验效果。通过选择垫片的材料和厚度，可以减小应カ集中；另外，在试验件头部加装可调节配重，通过调节配重的质量和位置来控制试验件的最大应カ区，以达到最佳试验效果。根据本发明的又ー个方面，提供了根据本发明的平板振动试验夹具的校准方法，包括如下步骤I)按前文所述安装方法，将平板试验件通过本发明所述的夹具夹头固定在平板试验台上;2)在预定位置安装预定质量的配重；3)測定平板振动试验装置的实际各阶固有频率；4)如果实际固有频率大于试验预定值，则拆下配重，换成质量更大的配重和/或将配重向远离夹具夹头方向移动，返回步骤2)；5)如果实际固有频率小于试验预定值，则拆下配重，换成质量较小的配重和/或将配重向靠近夹具夹头方向移动，返回步骤2)；6)直到实际固有频率满足预定值，平板振动试验装置校准完毕，开始进行振动试验。
图1为根据本发明的一个实施方式的平板振动试验夹具的结构示意图；图2为图1中沿A-A线的剖视图，其示出了夹头夹持部夹持平板试验件的夹持槽结构；图3为图1中沿B-B线的剖视图，其示出了可调节配重夹持平板试验件的结构；图4为本发明平板振动试验夹具的安装方法的流程图；图5为本发明平板振动试验夹具的校准方法的流程图。
具体实施例方式下面本文将參照附图详细地提供本发明的优选实施方案的描述。图1为本发明平板振动夹具的结构示意图，该夹具由第一夹头I和第二夹头I'、调节垫片6、连接件(螺栓)4和可调节配重9组成。第一夹头I和第二夹头I'相对于平板试验件8呈对称结构布置(各个夹头自身也相对于平板试验件8呈对称结构)，分别包括夹头夹持部11、11'和夹头底座12、12'。夹头夹持部11、11'之间具有夹持槽，并在夹持槽中装有橡胶垫片6、6'，在其中间夹持平板试验件8。夹头夹持部11、11'通过位于其两端的连接件(螺栓)4连接调节垫片6，从而夹紧平板试验件8的一端。夹头底座12、12'上各有ー组孔2、3，其中夹头底座12上具有一组对称布置的圆孔2，用于将第一夹头I固定在振动试验台(图中未示出)上。夹头底座12'上具有ー组对称布置的长孔3，使第二夹头I'在振动试验台上可进行位置的微调，确保可靠安装。第ー夹头I和第二夹头I'上对称地设置有加强筋5以增强夹头的刚度和強度。夹头夹持部
11、11'夹持平板试验件8的夹持槽边缘具有倒角7，防止局部应カ集中。现进ー步參照图2，来说明夹头夹持部夹持平板试验件的夹持槽结构。夹持槽为通槽，型面与试验件一致，夹持槽与调节垫片紧密贴合，调节垫片为两片式结构，在夹持槽中布满。图3示出了可调节配重9夹持平板试验件的结构。在平板试验件8的另一端对称地设置有ー组结构对称、质量不同的备选配重，根据试验件选择不同质量的配重。同时，可以调节配重在试验件上的安装位置，以达到最佳效果。调节配重之间开有与试验件型面一致的夹持槽，两块配重通过连接件(如螺栓)连接。下面结合图4来说明安装本发明所述的振动试验夹具的方法，包括以下步骤(I)将第一夹头I用紧固件通过圆孔2固定在振动试验台上；(2)将平板试验件的夹持端包裹调节垫片6、6'，并放在第一夹头I的夹持槽中；(3)将第二夹头I,配合在第一夹头I上，并调整试验件的位置，使试验件与夹持槽紧密贴合；(4)用紧固件4将第一夹头i和第二夹头”连接、夹紧。(5)通过长孔3调整第二夹头I'在试验台上的位置，将第二夹头I'的夹头底座12'与试验台底座固定,使第二夹头I'与试验台底座稳固连接。(6)安装可调节配重9，根据试验前的強度分析结果或根据之前的试验经验选择合适质量的配重块并调整可调节配重9的位置，用紧固件连接可调节配重9，将试验件在另一端夹紧。其中，可调节配重9的质量和安装位置通过如下的调校方法来确定(I)将所述的振动试验夹具的可调节配重9预先设置在平板试验件8上的预定位置，并使其具有预定质量；(2)预先设定所述平板振动试验装置的固有频率的试验预定值；(3)测定平板振动试验装置的实际各阶固有频率；(4)判断、校准步骤如果实际固有频率大于试验预定值，则拆下可调节配重9，换成质量更大的可调节配重9，和/或将可调节配重9向远离夹具夹头1、I'方向移动；如果实际固有频率小于试验预定值，则拆下可调节配重9，换成质量较小的可调节配重9，和/或将可调节配重9向靠近夹具夹头1、I'方向移动；(5)重复步骤(3)、(4)，直到实际固有频率满足预定值，校准完毕。平板振动试验装置校准完毕后，就可以开始进行振动试验。本发明不限于上述实施方案，并且可以基于本发明的主旨以各种方式进行改变或改进，并且这些改变和改进不脱离如所附权利要求中要求的本发明的范围。
权利要求
1.一种用于夹持平板试验件(8)的振动试验夹具，其包括 第一夹头(I)和第二夹头(P )，其分别包括夹头夹持部(11、1Ρ )和夹头底座(12、12')，所述夹头(1、广)相对于平板试验件(8)对称地布置，并将所述平板试验件(8)的一端夹持在所述夹头夹持部(11、1P )之间的夹持槽中，其中第一夹头(I)的夹头底座(12)与振动试验台位置固定地连接，第二夹头(I')的夹头底座(12')与振动试验台位置可调节地连接； 两块可调节配重(9)，其相对于平板试验件(8)对称地布置，并将所述平板试验件(8)的另一端夹持在所述可调节配重(9)之间； 调节垫片出、6')，其安装在所述夹头夹持部(11、11')之间的夹持槽中，并连接所述平板试验件(8)； 多个连接件(4)，其对称地布置在所述夹头夹持部(11、11')的两端，并将所述夹头夹持部(11、11')和所述调节垫片出、6')紧固地连接，从而夹紧所述平板试验件(8)。
2.根据权利要求1所述的振动试验夹具，其特征在于，所述调节垫片出、6')选自橡胶、布、金属、复合材料中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的振动试验夹具，其特征在于，所述调节垫片出、6')的厚度可调节。
4.根据权利要求1至3之一所述的振动试验夹具，其特征在于，所述可调节配重(9)的重量及其在所述平板试验件(8)上的夹持位置可调节。
5.根据权利要求1至4之一所述的振动试验夹具，其特征在于，所述夹头夹持部(11、Ili )之间的夹持槽为通槽，其型面与所述平板试验件(8) —致，并且与所述调节垫片(6、6')紧密贴合。
6.根据权利要求1至5之一所述的振动试验夹具，其特征在于，所述两块可调配重(9)之间开有与所述平板试验件(8)型面一致的夹持槽。
7.根据权利要求1至6之一所述的振动试验夹具，其特征在于，在所述夹头(1、1')上对称地设置有加强筋(5)，其从所述夹头夹持部(11、1广)延伸到所述夹头底座(12、12')。
8.根据权利要求1至7之一所述的振动试验夹具，其特征在于，在所述夹头夹持部(IUlli )夹持所述平板试验件(8)的夹持槽边缘设置有倒角(7)，用于防止局部的应力集中。
9.根据权利要求1至8之一所述的振动试验夹具，其特征在于，所述第一夹头(I)的所述夹头底座(12)上对称地设有一组圆孔(2)，用于将所述夹头底座(12)与所述振动试验台位置固定地连接，所述第二夹头(P )的所述夹头底座上(12')对称地设有一组长孔(3)，用于将所述夹头底座(12')与所述振动试验台位置可调节地连接。
10.一种安装如权利要求1-9之一所述的振动试验夹具的方法，包括以下步骤 (1)将第一夹头(I)用紧固件通过圆孔(2)固定在振动试验台上； (2)将平板试验件(8)的一端包裹调节垫片)，并放在第一夹头(I)的夹持槽中； (3)将第二夹头(I')配合在第一夹头(I)上，并调整试验件的位置，使试验件与夹持槽紧密贴合；(4)用紧固件(4)将第一夹头(I)和第二夹头(I')连接、夹紧； (5)通过长孔(3)调整第二夹头(I')在试验台上的位置，将第二夹头(I')的夹头底座(12')与试验台底座固定，使第二夹头)与试验台底座稳固连接； (6)根据试验前的强度分析结果或根据之前的试验经验选择合适质量的可调节配重(9)，并调整其在所述平板试验件(8)上的位置，用紧固件连接可调节配重(9)，将所述平板试验件(8)在另一端夹紧。
11.一种如权利要求1-9之一所述的振动试验夹具的校准方法，该校准方法包括如下步骤 (1)将所述的振动试验夹具的可调节配重(9)预先设置在平板试验件(8)上的预定位置，并使其具有预定质量； (2)预先设定所述平板振动试验装置的固有频率的试验预定值； (3)测定平板振动试验装置的实际各阶固有频率； (4)判断、校准步骤如果实际固有频率大于试验预定值，则拆下可调节配重(9)，换成质量更大的可调节配重(9)，和/或将可调节配重(9)向远离所述夹具夹头(1、1')方向移动；如果实际固有频率小于试验预定值，则拆下可调节配重(9)，换成质量较小的可调节配重(9)和/或将可调节配重(9)向靠近所述夹具夹头(1、I')方向移动； (5)重复步骤(3)、(4)，直到实际固有频率满足预定值，平板振动试验装置校准完毕。
全文摘要
本发明提供了一种用于平板振动试验的试验夹具，包括两个夹头，其分别包括夹头夹持部和夹头底座，所述夹头相对于平板试验件对称地布置，并将平板试验件的一端夹持在所述夹头夹持部之间的夹持槽中，第一夹头的夹头底座与振动试验台位置固定地连接，第二夹头的夹头底座与振动试验台位置可调节地连接；两块可调节配重，其相对于平板试验件对称地布置，并夹持平板试验件的另一端；调节垫片，其安装在所述夹头夹持部之间的夹持槽中，并连接所述平板试验件；多个连接件，其对称地布置在所述夹头夹持部的两端，并将所述夹头夹持部和所述调节垫片紧固地连接，从而夹紧平板试验件。本发明还提供了一种本发明所述的振动试验夹具的安装方法及其调校方法。
文档编号G01M7/02GK103033326SQ20111029840
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者侯亮, 侯乃先, 柴象海 申请人:中航商用航空发动机有限责任公司