一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置的制作方法

文档序号:19151025发布日期:2019-11-16 00:05阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:主要由冲击激励结构、碰撞系统、运动支撑系统和底座(7)组成;

所述冲击激励结构包括电磁力锤(1)、空气力锤(2)和精密丝杠电机(3)机构;所述电磁力锤(1)和空气力锤(2)并列安装在所述精密丝杠电机(3)上,通过精密丝杠电机(3)实现激励结构定位准确的自动切换,得到较宽的冲击加速度和脉宽的测量范围;

冲击激励结构采用电磁力锤(1)和空气力锤(2)组合的方式构成,电磁力锤(1)是采用电磁力激励的电磁锤,空气力锤(2)是采用压缩空气激励的空气锤;电磁力锤(1)由于激励电压有限,所能提供的冲击能量大小受限制,空气力锤(2)用于弥补电磁力锤(1)冲击能量大小受限制的不足;通过上述两种方式的激励源的结合,能够满足不同量程及精度的冲击加速度校准及测试;

所述碰撞系统主要由锤体(11)、砧体(9)和波形发生器(5)构成,所述锤体(11)和砧体(9)用于实现对心自由碰撞,锤体(11)和砧体(9)的运动限位部分采用一体化加工成形的法兰设计以提高整体的谐振频率;

所述较宽的冲击加速度和脉宽的测量范围指加速度范围(2~1000)g、冲击脉宽时间范围(0.5~10)ms。

2.如权利要求1所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:所述运动支撑系统包括锤体运动支撑系统和砧体运动支撑系统;

所述锤体运动支撑系统包括高精密空气轴承(14)、空气轴承安装套(12)、轴承端盖(13)和安装套压环(4),所述高精密空气轴承(14)安装在所述空气轴承安装套(10)中,所述轴承端盖(13)用于对所述高精密空气轴承(14)进行固定和限位,所述锤体(11)在所述空气轴承安装套(10)中由所述高精密空气轴承(14)支撑;

所述砧体运动支撑系统包括高精密空气轴承(15)、空气轴承安装套(10)、轴承端盖(16)和安装套压环(6),所述高精密空气轴承(15)安装在所述空气轴承安装套(10)中,所述轴承端盖(16)用于对所述高精密空气轴承(15)进行固定和限位,所述砧体(9)在所述空气轴承安装套(10)中由所述高精密空气轴承(15)支撑;

所述运动支撑系统采用高精密空气轴承(14、15)的支撑方式,保证砧体(9)始终受到对称力的作用,解决在锤体(11)和砧体(9)运动过程中由于非对称里的作用而导致出现转动或者其他非轴向运动分量的问题。

3.如权利要求1或2所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:所述冲击激励结构的电磁力锤(1)、空气力锤(2)均采用直线导轨列阵为活塞的运动提供精确导向,有效的减少因摩擦、结构偏摆导致的能量损失,提高冲击力输出的重复性和可控性。

4.如权利要求3所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:为了保证高精密空气轴承(14、15)的压缩空气能够进气畅通,在高精密空气轴承(14、15)内壁对应的位置设有匹配的进出气口,以保证气流能够顺利进入高精密空气轴承(14、15)各部分,有效均匀地支撑锤体(11)和砧体(9),进而避免机械结构部分的谐振以及外界环境的干扰对冲击运动部分的不利影响。

5.如权利要求4所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:所述波形发生器(5)安装在所述锤体(11)端面,在锤体(11)和砧体(9)的碰撞面之间起缓冲作用,避免锤体(11)和砧体(9)直接碰撞产生的强烈谐振现象的影响,所述波形发生器(5)选用材料包括毛毡、硅胶、聚氨酯,不同材料的冲击脉冲波形发生器(5)会产生不同的冲击加速度脉冲波形。

6.如权利要求5所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:所述底座(7)采用v型槽的结构,所述运动支撑系统通过安装套压环(4、6)固定在所述底座(7)的v型槽中间。

7.如权利要求6所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:所述空气力锤(2)采用快开球形气阀,提高械阀门响应速度。

8.如权利要求7所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:砧体(9)是受电磁力锤(1)或空气力锤(2)撞击而产生加速度脉冲激励的机械实体部件,加速度传感器(8)安装在砧体(9)端面的轴心处,砧体(9)端面留有安装用的螺孔,采用钢螺栓连接提高其连接刚度。

9.如权利要求7所述的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,其特征在于:工作方法为,根据所要产生的冲击加速度范围和脉宽时间范围,主控电脑通过控制器给激励装置电磁力锤(1)和空气力锤(2)发送指令以准确设定冲击激励能量的大小并启动冲击击打过程,根据控制器指令启动精密丝杠电机(3),切换产生所需加速度范围和脉宽时间范围的电磁力锤(1)或空气力锤(2),当激励装置的电磁力锤(1)或空气力锤(2)撞击冲击锤体(11)后,锤体(11)在高精密空气轴承(14)中水平运动一段距离后,再撞击另一高精密空气轴承(15)中的直径相同、长度相同的砧体(9),安装在被撞击的砧体(9)另一端的加速度传感器(8)受到机械冲击加速度脉冲信号的激励,从而输出对应的加速度信号,从而产生半正弦的冲击加速度波形;因为电磁力锤(1)或空气力锤(2)不直接撞击砧体(9),凭借高精密空气轴承(14)中锤体(11)的过渡作用以及砧体(9)受撞击后在高精密空气轴承(15)中的惯性运动,显著减少横向运动和其他可能的谐振成分,产生的波形基本没有畸变或毛刺;高精密空气轴承(14)对锤体(11)起支承和导向的作用;高精密空气轴承(15)对砧体(9)起支承和导向的作用;在锤体(11)和砧体(9)的对心碰撞及其前后运动过程中,除了冲击力及空气轴承产生的摩擦力的作用外,几乎不存在任何其他的耦合方式;锤体(11)被法兰限位反向弹回,安装在被撞击的砧体(9)另一端的加速度传感器(8)受到机械冲击加速度脉冲信号的激励,从而输出对应的加速度信号;所述高精度低g值冲击加速度波形发生装置能够产生要求的冲击加速度波形,即根据需要实现在加速度范围(2~1000)g、冲击脉宽时间范围(0.5~10)ms加速度波形发生。


技术总结
本发明公开的一种高精度低g值冲击加速度波形发生装置,属于冲击设备技术领域。本发明主要由冲击激励结构、碰撞系统、运动支撑系统和底座组成;冲击激励结构包括电磁力锤、空气力锤和精密丝杠电机机构;电磁力锤和空气力锤并列安装在所述精密丝杠电机上,通过精密丝杠电机实现激励结构定位准确的自动切换,得到较宽的冲击加速度和脉宽的测量范围;碰撞系统主要由锤体、砧体和波形发生器构成,锤体和砧体用于实现对心自由碰撞,锤体和砧体的运动限位部分采用一体化加工成形的法兰以提高整体的谐振频率。本发明能够实现在加速度范围(2~1000)g、冲击脉宽时间范围(0.5~10)ms加速度波形发生。本发明具有控制精度高、加速度波形重复性好、结构简单等优点。

技术研发人员:孙浩琳;张大治
受保护的技术使用者:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
技术研发日:2019.08.29
技术公布日:2019.11.15
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