一种用于悬挂激振器的悬挂装置及使用方法与流程

本发明涉及一种悬挂激振器以实现其三向微调移动且即停即锁的悬挂装置。

背景技术：

模态分析是结构动态特性研究的一种方法，其中试验模态分析是借助一些仪器设备进行相关测试，通过采集试验过程中系统的输入信号与输出信号，再对这些信号进行参数识别就可以获得结构的模态参数，这些模态参数不仅能评估结构的特性也能为结构的优化指引方向。在试验模态分析中，常用的激励方法有锤击和激振器激励两种方法，在很多情况下激振器通过橡皮绳和固定于地面的悬挂装置连接是一种可取的激振器弹性固定于地面的方式。

目前，存在的实现三轴移动功能的悬挂装置，存在着各种各样的问题。如塔吊虽能实现三向移动，但不能实现XY两个方向的各自移动、且不能微调；三轴微调平台也能实现三向移动，也能实现微调，但结构复杂、行程小，承载能力差等。而在试验模态分析中用来悬挂激振器的悬挂装置大多不具有三向微调移动的功能，能实现即停即锁的悬挂激振器的悬挂装置更是寥若晨星，现在普遍使用的方法是慢慢移动整个悬挂装置，另外调整软绳的固定位置和长度来实现悬挂着的激振器前端顶杆与刀架被激励点处安装的力传感器的连接，这种方法受到实验者人为影响因素很大，很可能会产生力矩，使传递函数计算有误，导致实验结果误差大，其原因如下：

输入量通过力传感器测量，力传感器只能用来测量激励力，而不能测量其它物理量(如力矩)，当顶杆与力传感器的连接不准时就会引起输入变化，如因为顶杆弯曲而产生力矩，这时的输入量包括激励力和力矩，此时的输出是激励力和力矩共同作用下的响应，传递函数为：

这种方法测量计算得到的传递函数是错误的，因此在频响分析时会存在很大的误差，实验结果不准确。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种在结构试验模态分析中用于悬挂激振器且能实现其三向微调移动和即停即锁的悬挂装置及使用方法。该悬挂装置制造成本低，操作方法简单，能实现激振器前端的顶杆与结构被激励点的的精准连接。

为了实现上述目的，本发明提供的用于悬挂激振器的悬挂装置可采用如下技术方案：

一种用于悬挂激振器的悬挂装置，包括底座、安装在底座并向上延伸的直线导轨、安装在底座上的丝杆升降机、安装在丝杆升降机顶端且横向延伸的支撑台、安装在支撑台上的微调平台及安装在微调平台上的悬挂台；

所述丝杆升降机包括带有驱动轮的蜗杆与套有蜗轮的丝杆，通过转动蜗杆调整丝杆的向上或向下运动；

所述直线导轨包括固定在底座上的下直线轴承、固定在支撑台下方的上直线轴承、光轴；所述光轴的下端插入下直线轴承，光轴的上端穿过上直线轴承并穿过支撑台；

所述微调平台包括底板、承载于底板上的中间板及承载于中间板上的顶板，所述底板上表面设有第一导轨，中间板下表面设有与第一导轨配合的第一导槽，中间板的上表面设有与第一导轨正交设置的第二导轨，顶板的下表面设有与第二导轨配合的第二导槽；所述底板、中间板及顶板均具有两个侧面及两个端面；

底板的一个侧面上设有第一凸块及水平穿过第一凸块的第一螺栓，中间板的一个侧面上具有向外凸出并抵靠第一螺栓的第一承力块；底板的另一个侧面上设有第二凸块及水平穿过第二凸块的第二螺栓，顶板的另一个侧面上具有向外凸出并抵靠第二螺栓的第二承力块；当第一螺栓顶着第一承力块使中间板沿着第一导轨前移，第二承力块则顶着第二螺栓后退；

中间板的一个端面上设有第三凸块及水平穿过第三凸块的第三螺栓，顶板的一个端面上具有向外凸出并抵靠第三螺栓的第三承力块；中间板的另一个端面上设有第四凸块及水平穿过第四凸块的第四螺栓，中间板的另一个端面上具有向外凸出并抵靠第四螺栓的第四承力块；当第三螺栓顶着第三承力块使顶板沿着第二导轨前移，第四承力块则顶着第四螺栓后退。

与现有技术相比，本发明提出的方法具有以下有益效果：

1.该装置能对三向(XYZ)的每个方向进行各自移动，进行不断移动微调，从而以保证激振器前端顶杆与刀架被激励点处安装的力传感器实现精准连接，只传递力而不传递力矩。这时测量计算得到的传递函数是正确的，在后面的数据处理分析中得到的动态特性参数将是正确且可靠的。

2.该装置能实现即停即止的锁紧功能，且对三个方向都可实现。

3.整个装置所用的各个部件结构简单，部分零件可以直接买到，没有特殊工艺要求，成本低，能够以较低的成本，高标准实现功能要求。

4.根据实际需要，可对相关部件规格尺寸进行修改，满足不同空间约束和负载条件下的要求，在多种条件下，以多方式实现悬挂着的激振器前端顶杆和力传感器的精准连接。

进一步的，本发明还提供了用于悬挂激振器的悬挂装置的使用方法的技术方案：首先将挂有激振器的软绳固定在悬挂台上，并使激振器前端顶杆处于水平位置；然后观察激振器前端顶杆和刀架激励点的相对位置，通过摇转驱动轮使蜗轮带动丝杆上下运动以实现激振器前端顶杆的上下微调移动，微调平台因其特定结构通过拧转螺丝可以实现激振器前端顶杆在水平面两个方向(X向和Y向)的微调移动和锁止，最后可以达到激振器前端顶杆和结构被激励点处力传感器的精准连接。

附图说明

图1是本发明悬挂装置的整体结构立体图。

图2是本发明中底座的立体图。

图3是本发明中直线导轨的立体图。

图4是本发明中丝杆升降机的立体图。

图5是本发明中微调平台的立体图。

图6是本发明中微调平台的底板与中间板之间两个螺栓及两个承力块布置的示意图。

图7是是本发明中微调平台的中间板与顶板之间两个螺栓及两个承力块布置的示意图。

图8是本发明中悬挂台的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：

请参阅图1所示，本发明公开了一种用于悬挂激振器的悬挂装置，包括底座1、安装在底座1并向上延伸的直线导轨2、安装在底座1上的丝杆升降机3、安装在丝杆升降机3顶端且横向延伸的支撑台4、安装在支撑台4上的微调平台5及安装在微调平台5上的悬挂台51。还包括套在悬挂台上并向下延伸的软绳(未图示)，激励器悬挂在软绳上。

请结合图2所示，所述底座1包括四块铝板，两横两纵设置，其中两块铝板承载于另外两块铝板上，并用螺丝固定装配成整体；所述底座下方设有带有刹车的脚轮(未图示)。当整个悬挂装置移动到合适位置后，踩下脚轮上的刹车可以实现悬挂装置相对于地面的锁止。

请结合图3所示，所述直线导轨2包括通过安装座21固定在底座1上的下直线轴承22、固定在支撑台4下方的上直线轴承23、光轴24；所述光轴24的下端插入下直线轴承22，光轴24的上端穿过上直线轴承23并穿过支撑台4。

请结合图4所示，所述丝杆升降机3包括带有驱动轮(在本实施方式中为手轮)的蜗杆31及与蜗杆31配合的套有蜗轮(丝杠与蜗轮以螺纹副连接)的丝杆32，通过转动蜗杆31与丝杆32之间形成蜗轮蜗杆传动从而调整丝杆32的向上或向下运动。丝杆32通过法兰33固定在底座1上。而所述支撑台4在丝杠升降机3的作用下，以直线导轨2为导向实现上下移动(Z向移动)，且丝杠升降机3中的丝杠32具有自锁功能可实现支撑台4升降的即停即锁。所述丝杆32的上方通过法兰33与支撑台5连接，丝杠32的上下运动可以通过法兰33传到支撑台4带动其上下移动。

请结合图5所示，所述微调平台5包括底板6、承载于底板6上的中间板7及承载于中间板7上的顶板8，所述底板6上表面设有第一导轨61，中间板下表面设有与第一导轨61配合的第一导槽(未标号)，中间板7的上表面设有与第一导轨61正交设置的第二导轨(未图示)，顶板8的下表面设有与第二导轨配合的第二导槽81。由于第一导轨与第二导轨的正交，使微调平台5整体上能够在在水平面内两个方向(即X向、Y向)各自移动。

而进一步的，为了实现微调平台5内中间板7及顶板8的即停即锁，对微调平台5的结构进行进一步的改进。所述底板6、中间板7及顶板8均具有两个侧面及两个端面。

结合图6所示，底板6的一个侧面上设有第一凸块62及水平穿过第一凸块62的第一螺栓63。中间板7的一个侧面上具有向外凸出并抵靠第一螺栓63的第一承力块71。底板6的另一个侧面上设有第二凸块64及水平穿过第二凸块64的第二螺栓65。中间板7的另一个侧面上具有向外凸出并抵靠第二螺栓65的第二承力块72；当第一螺栓63顶着第一承力块71使中间板沿着第一导轨前移，第二承力块72则顶着第二螺栓65后退；这样通过第一螺栓63的移动会受到第二螺栓65限位的作用，反之第二螺栓65的移动也会收到第一螺栓63的限位，从而使中间板7移动的即停即锁。

结合图7所示，与上述中间板7移动的即停即锁原理相同。中间板7的一个端面上设有第三凸块73及水平穿过第三凸块73的第三螺栓74。顶板8的一个端面上具有向外凸出并抵靠第三螺栓74的第三承力块82。中间板7的另一个端面上设有第四凸块75及水平穿过第四凸块75的第四螺栓76，顶板8的另一个端面上具有向外凸出并抵靠第四螺栓76的第四承力块83。当第三螺栓74顶着第三承力块82使顶板8沿着第二导轨前移，第四承力块83则顶着第四螺栓76后退。

请参阅图8所示，悬挂台51上有穿孔也有固定螺丝，可以通过软绳在多种条件下，实现多方式悬挂激振器。

进一步的，可选的实施方式还包括，所述微调平台位于支撑台的一端，支撑台的另外一端悬挂有用以与悬挂的激励器保持平衡的配重(未图示)。

而本发明同时公开用于悬挂激振器的悬挂装置的使用方法的一个实施例，具体为：首先将挂有激振器的软绳固定在悬挂台上，并使激振器前端顶杆处于水平位置；然后观察激振器前端顶杆和刀架激励点的相对位置，通过摇转驱动轮使蜗轮带动丝杆上下运动以实现激振器前端顶杆的上下微调移动，微调平台因其特定结构通过拧转螺丝可以实现激振器前端顶杆在水平面两个方向的微调移动和锁止，最后可以达到激振器前端顶杆和结构被激励点处力传感器的精准连接。即能对三向(XYZ)的每个方向进行各自移动，进行不断移动微调，从而以保证激振器前端顶杆与刀架被激励点处安装的力传感器实现精准连接，只传递力而不传递力矩。此时传递函数为：

这时测量计算得到的传递函数是正确的，在后面的数据处理分析中得到的动态特性参数将是正确且可靠的。