专利名称：水平模态试验吊挂装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及模态试验领域，尤其是一种水平方向上的模态试验装置。
背景技术：
随着航天航空技术的飞速发展，低频、超低频模态测试分析的需求日益增多。为了使航天器设计时有准确的模态参数可供参考，以避免引起共振等不必要的错误，必须对航天器进行模态分析试验。模态分析试验在对结构件进行激振激励的试验的基础上来测试结构体包括航天器结构的动态特性、固有频率、模态振型和阻尼、广义质量、广义刚度等。失重是太空环境的一个主要特征，对于垂直方向上的模态测试试验，悬吊装置垂直方向上的刚体运动频率要低于试件基频一个数量级是一个得到普遍认可的原则。目前，美国CSA工程公司已经成型的模态试验悬挂系统型号为60350-DA,国内改为自行研制模态装置系统，申请号为200710071515. O的“气浮磁动无摩擦悬吊装置”公布了一种能满足频率准则、附加质量足够小、非线性影响小、测试精度高的垂直方向模态悬吊装置，申请号为201020214510. 6的“超低频模态试验悬挂系统”做了进一步改进，公布了一种全数字式控制、提高工作频率、提升控制精度，并降低附加部件对模态试验的影响的超低频模态试验悬挂系统。对于水平方向上的模态试验，自由-自由边界条件的主要约束为摩擦力、附加质量的惯性影响和钟摆效应，悬挂装置须平衡被测对象重力，达到平面跟随运动基本无约束。为了得到水平方向的模态试验，通常都是将带测件旋转90 °，再利用垂直方向的超低模态试验悬挂系统进行测试，但是对于悬挂复杂、容易损坏的的待测件来说，这种方法并不完善，而目前还没有成熟的水平模态试验悬挂装置。
发明内容
为了克服已有模态试验装置的无法实现水平方向模态测试的不足，本发明提供一种平面运动基本无约束的、无摩擦力和惯性力影响的水平模态试验吊挂装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一种水平模态试验吊挂装置，包括气浮环安装板、接近开关、气浮环、气浮平板、卡绳组件、激光位移传感器、线型导轨和主机底座，所述气浮环固定在气浮环安装板上，所述气浮环安装板上安装接近开关，所述气浮环安装板相邻两边中心处安装激光位移传感器，所述气浮平板放置在气浮环的正上方，所述卡绳组件固定在气浮平板的中心，所述气浮环安装板底部与导轨滑块固定，所述导轨滑块可在线型导轨上滑动，所述线型导轨固定在主机底座上，所述气浮环安装板与用以带动气浮环安装板移动的移动驱动机构连接；
所述气浮环上沿圆周方向均布节流孔，所述节流孔的进气口与气浮环安装板上的凹槽相通，所述气浮环节流孔出气口处设有三圈环形槽，所述环形槽有两组相切且切点过节流孔出气口，另一个环形槽以节流孔为圆心并与另两组环形槽相通，所述气浮环节流孔进气口两侧有环形凹槽，所述环形凹槽与气浮环安装平板上的进气凹槽相互隔离，所述气浮环安装板中心有圆形通孔，所述圆形通孔的内径小于或等于气浮环内径，所述气浮环安装板上有一圈进气凹槽，所述进气凹槽与气浮环上节流孔相通，从气浮环安装板的侧面打孔通向进气凹槽且与进气凹槽内进气孔相通，所述气浮环安装板上有螺纹孔，所述螺纹孔均布在进气凹槽的两侧且与气浮环上螺纹孔相配合。进一步，所述气浮环安装板呈正方形，所述气浮环安装板四个角上安装接近开关。所述气浮环安装板也可以根据实际情况设计成其他形状，所述气浮环上的环形凹槽也可以开成其他形式，能够均衡气浮环上压力即可。再进一步，所述移动驱动机构包括丝杠螺母座、滚珠丝杆和电机，所述气浮环安装板的侧面通过丝杠螺母座与滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杠通过轴承座安装在主机底座上，电机通过联轴器与滚珠丝杠连接。所述气浮平板下表面平整光滑，所述气浮平板上表面有加强肋。更进一步，所述卡绳组件包括卡绳底盘、穿绳半锥卡、锁紧卡、锁紧卡座，所述卡绳底盘与气浮平板中心固定，所述卡绳底盘中心有锥形通孔，所述卡绳底盘从中心锥形通孔沿径向开有条形槽，所述穿绳半锥卡有两只，所述两只穿绳半锥卡合在一起与卡绳底盘中心锥形通孔匹配，所述悬挂绳穿过穿绳半锥卡的中心锥形孔且穿绳半锥卡合拢时通过外锥面推力卡紧悬挂绳，所述锁紧卡座固定在卡绳底盘上，所述锁紧卡合拢穿绳半锥卡后插入锁紧卡座，所述锁紧卡另一端通过螺栓固定在卡绳底盘上。本发明的技术构思为将气浮环倒过来使用，上面装一块面积大于气浮环的气浮平板，气浮垫支撑气浮平板，这样气浮平板在气浮垫上能平面运动，构成一套两维气浮随动装置，中间穿悬挂绳，有固定机构能将穿过的悬挂绳锁住，气浮环与气浮平板间通过节流孔形成气膜，悬挂绳通过气浮平板中心悬挂，可在气浮环安装板内孔范围内无摩擦运动。高压气体从气浮环安装板进气口进入进气凹槽，在通过气浮环上的节流孔喷出，在气浮环节流孔出气口出有环形槽，环形槽起到均压的作用，高压气体从气浮环两侧流出，存在压力梯度，承载能力增强。气浮环安装板底部安装导轨滑块，侧面通过丝杠螺母座与滚珠丝杠连接，通过电机控制滚珠丝杠转动可控制气浮环安装板在线型导轨上移动。气浮环安装板四周安装有接近开关，气浮环安装板相邻两侧中心安装激光位移传感器，两个激光位移传感器可测得气浮平板在平面上的位移，并将信号反馈给控制系统，控制系统通过电机控制气浮环安装板在导轨上的运动，主动跟随吊挂点移动，保证气浮平板处于有效的运动范围内，从而实现长距离无摩擦的平面运动，接近开关起到近一步保护作用，当气浮平板的运动超过运动范围时将信号反馈给控制系统从而限制导轨的运动。卡绳组件均采用轻质设计，气浮平板中心有圆形通孔，悬挂绳穿过气浮平板中心孔后与待测件连接，可利用已有装置先进行垂直方向上的模态测试试验，当测试完成后，利用卡绳组件卡紧悬挂绳之后将悬挂绳与垂直方向上的模态测试试验装置松开，进行水平方向上的模态试验，实现了一次吊挂两次测试。卡绳底盘上有沿径向的条形槽，能够方便地将卡绳底板安装到气浮平板中心孔内，再通过穿绳半锥卡卡紧悬挂绳，将锁紧卡合拢穿绳半锥卡后插入锁紧卡座，锁紧卡的另一端通过螺栓与卡绳底盘固定。本发明也适用于一个维度长距离运动，另一维度短距离波动的平面无摩擦吊挂装置。本发明的有益效果主要表现在平面运动基本无约束的、无摩擦力和惯性力影响。
图1是水平模态试验吊挂装置示意图。图2是水平模态试验吊挂装置气浮部分示意图 图3是气浮环安装板示意图。图4是气浮环反面示意图。图5是气浮环正面示意图。图6是气浮平板及卡绳组件立体示意图
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图f图6，一种水平模态试验吊挂装置，包括气浮环安装板7、接近开关9、气浮环14、气浮平板10、卡绳组件、激光位移传感器13、线型导轨2和主机底座1，其中，所述卡绳组件包括卡绳底盘11、穿绳半锥卡12、锁紧卡25、锁紧卡座24。所述气浮环14通过螺栓固定在气浮环安装板7上，所述气浮环安装板7四个角上安装接近开关9，所述气浮环安装板7相邻两边中心处安装激光位移传感器13，所述气浮平板10放置在气浮环14的正上方，所述卡绳组件固定在气浮平板10的中心，所述气浮环安装板7底部与导轨滑块固定，所述导轨滑块可在线型导轨2上滑动，所述线型导轨2固定在主机底座I上，所述气浮环安装板7与用以带动气浮环安装板移动的移动驱动机构连接。所述移动驱动机构包括丝杠螺母座8、滚珠丝杆6和电机3，所述气浮环安装板7的侧面通过丝杠螺母座8与滚珠丝杆6连接，所述滚珠丝杠6通过轴承座5安装在主机底座I上，所述电机3通过联轴器4与滚珠丝杠6连接。
进一步，所述气浮环14上沿圆周方向均布节流孔20，所述节流孔20的进气口与气浮环安装板7上的凹槽17相通，所述气浮环节流孔20出气口处设有三圈环形槽23，所述环形槽23有两组相切且切点过节流孔出气口，另一个环形槽以节流孔为圆心并与另两组环形槽相通，所述气浮环节流孔进气口 20两侧有环形凹槽21，所述环形凹槽21与气浮环安装平板7上的进气凹槽17相互隔离(即不相通)，所述气浮环安装板7呈正方形，所述气浮环安装板7中心有圆形通孔，所述圆形通孔的内径稍小于或等于气浮环14内径，所述气浮环安装板7上有一圈进气凹槽17，所述进气凹槽17与气浮环14上节流孔20相通，从气浮环安装板7的侧面打孔15通向进气凹槽17且与进气凹槽17内进气孔16相通，所述气浮环安装板上有螺纹孔18，所述螺纹孔18均布在进气凹槽17的两侧且与气浮环14上螺纹孔22相配合，所述气浮平板10下表面平整光滑，上表面有加强肋，气浮平板10采用轻质设计。所述气浮环安装板7也可以根据实际情况设计成其他形状，所述气浮环14上的环形凹槽23也可以开成其他形式，能够均衡气浮环上压力即可。所述卡绳底盘11与气浮平板10中心固定，所述卡绳底盘11中心有锥形通孔，所述卡绳底盘11从中心锥形通孔沿径向开有条形槽，所述穿绳半锥卡12有两只，所述两只穿绳半锥卡12合在一起与卡绳底盘11中心锥形通孔匹配，所述悬挂绳穿过穿绳半锥卡12的中心锥形孔且穿绳半锥卡12合拢时通过外锥面推力卡紧悬挂绳，所述锁紧卡座24固定在卡绳底盘11上，所述锁紧卡25合拢穿绳半锥卡12后插入锁紧卡座24，所述锁紧卡25另一端通过螺栓固定在卡 绳底盘11上。
权利要求
1.一种水平模态试验吊挂装置，其特征在于所述吊挂装置包括气浮环安装板、接近开关、气浮环、气浮平板、卡绳组件、激光位移传感器、滚珠丝杠、丝杠螺母座、线型导轨和主机底座，所述气浮环固定在气浮环安装板上，所述气浮环安装板上安装接近开关，所述气浮环安装板相邻两边中心处安装激光位移传感器，所述气浮平板放置在气浮环的正上方，所述卡绳组件固定在气浮平板的中心，所述气浮环安装板底部与导轨滑块固定，所述导轨滑块可在线型导轨上滑动，所述线型导轨固定在主机底座上，所述气浮环安装板与用以带动气浮环安装板移动的移动驱动机构连接； 所述气浮环上沿圆周方向均布节流孔，所述节流孔的进气口与气浮环安装板上的凹槽相通，所述气浮环节流孔出气口处设有三圈环形槽，所述环形槽有两组相切且切点过节流孔出气口，另一个环形槽以节流孔为圆心并与另两组环形槽相通，所述气浮环节流孔进气口两侧有环形凹槽，所述环形凹槽与气浮环安装平板上的进气凹槽相互隔离，所述气浮环安装板中心有圆形通孔，所述圆形通孔的内径小于或等于气浮环内径，所述气浮环安装板上有一圈进气凹槽，所述进气凹槽与气浮环上节流孔相通，从气浮环安装板的侧面打孔通向进气凹槽且与进气凹槽内进气孔相通，所述气浮环安装板上有螺纹孔，所述螺纹孔均布在进气凹槽的两侧且与气浮环上螺纹孔相配合。
2.如权利要求1所述的水平模态试验吊挂装置，其特征在于所述气浮环安装板呈正方形，所述气浮环安装板四个角上安装接近开关。
3.如权利要求1或2所述的水平模态试验吊挂装置，其特征在于所述移动驱动机构包括丝杠螺母座、滚珠丝杆和电机，所述气浮环安装板的侧面通过丝杠螺母座与滚珠丝杆连接，所述滚珠丝杠通过轴承座安装在主机底座上，电机通过联轴器与滚珠丝杠连接。
4.如权利要求1或2所述的水平模态试验吊挂装置，其特征在于所述气浮平板下表面平整光滑，所述气浮平板上表面有加强肋。
5.如权利要求1或2所述的水平模态试验吊挂装置，其特征在于所述卡绳组件包括卡绳底盘、穿绳半锥卡、锁紧卡、锁紧卡座，所述卡绳底盘与气浮平板中心固定，所述卡绳底盘中心有锥形通孔，所述卡绳底盘从中心锥形通孔沿径向开有条形槽，所述穿绳半锥卡有两只，所述两只穿绳半锥卡合在一起与卡绳底盘中心锥形通孔匹配，所述悬挂绳穿过穿绳半锥卡的中心锥形孔且穿绳半锥卡合拢时通过外锥面推力卡紧悬挂绳，所述锁紧卡座固定在卡绳底盘上，所述锁紧卡合拢穿绳半锥卡后插入锁紧卡座，所述锁紧卡另一端通过螺栓固定在卡绳底盘上。
全文摘要
水平模态试验吊挂装置，包括气浮环安装板、接近开关、气浮环、气浮平板、卡绳组件、激光位移传感器、线型导轨和主机底座，气浮环上沿圆周方向均布节流孔，节流孔的进气口与气浮环安装板上的凹槽相通，气浮环节流孔出气口处设有三圈环形槽，环形槽有两组相切且切点过节流孔出气口，另一个环形槽以节流孔为圆心并与另两组环形槽相通，气浮环节流孔进气口两侧有环形凹槽，环形凹槽与气浮环安装平板上的进气凹槽不相通，圆形通孔的内径稍小于或等于气浮环内径，进气凹槽与气浮环上节流孔相通，从气浮环安装板的侧面打孔通向进气凹槽且与进气凹槽内进气孔相通。本发明平面运动基本无约束的、无摩擦力和惯性力影响。
文档编号G01M7/02GK103063393SQ20121059503
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者孙建辉, 单晓杭, 周海清 申请人:浙江工业大学