一种振动台冲击力测试装置的制作方法

本发明属于振动试验，具体涉及一种振动台冲击力测试装置。

背景技术：

1、据统计，20世纪50年代以来工程产品的故障主要是结构性损伤，例如，飞机事故中有40％与振动环境有关。随着电子技术的飞速发展及广泛使用，气候环境(温度、湿度)引发产品故障的概率迅速上升，但振动依然是产品正常发挥效能的重要环境因素。因而，规范实施振动环境的实验室模拟是确认产品适应能力的重要手段。振动台是实现振动考核试验的的重要装置，其能按照振动控制器编辑的振动谱线实现不同振动环境(随机振动、正弦振动等)的构建。为全面满足苛刻的试验条件(例如大推力和低频振动)，振动台一般安装在建筑一层且需要构筑大惯性质量的混凝土基础。现实中振动台受试验任务或建筑空间限制等因素的影响需要在建筑物的不同位置(例如二层楼板上)处开展试验，但高层建筑楼板结构设计时承载能力一般。通常情况下，振动台运行过程中(特别是低频条件下)会对承载结构产生明显的冲击作用，当振动台自重加上冲击力大于楼板结构的设计承载上限时便会对楼板产生不可逆得结构破坏，从而造成难以挽回的损失。因此，开展振动台按照给定振动谱运行条件下冲击力的测量是评估振动试验能否安全开展的首要工作。

2、振动台一般配备有多个空气弹簧用于减震目的，但其减振效果受试验条件的限制非常明显，例如频率和空气弹簧内的压力等，这导致对振动台冲击力的评估变得非常不准确。而针对振动台在运行过程中对地面冲击力的测试方法未见报道。

技术实现思路

1、本发明针对振动台在运行过程中冲击力对建筑结构产生的安全隐患，提供了一种振动台冲击力测试装置，该装置具有结构简单，测试效率高，安装和拆卸方便的优点。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种振动台冲击力测试装置，包括等效负载、振动台、高强度螺栓、防松动螺母、水平调节底座、倾角传感器、空气弹簧、转接支架、环形动态力传感器和支撑轴；等效负载通过螺栓固定在振动台台体上的台面上；倾角传感器通过粘接剂固定在等效负载的中心位置；转接支架通过沉头螺栓固定在振动台的侧底部；环形动态力传感器置于支撑轴上端凹槽内，高强度螺栓依次穿过转接支架水平方向的通孔和环形动态力传感器与支撑轴的母螺纹连接，水平调节底座与支撑轴的另一端通过高强度螺栓连接，支撑轴、转接支架和水平调节底座与高强度螺栓连接处均用防松动螺母进行锁紧。

4、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，2mm≤动态力传感器的高度-支撑轴上端凹槽深度≤动态力传感器高度*1/2。

5、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，所述等效负载形状优先选用圆形，所述等效负载的直径≤振动台台面直径*1.1。

6、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，高强度螺栓的强度等级选用8.8级、10.9级或12.9级。

7、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，支撑轴长度*1/4≤支撑轴两端母螺纹深度≤支撑轴长度*1/3。

8、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，高强度螺栓外径*1.5≤支撑轴(10)直径≤支撑轴长度*2.5。

9、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，测试过程中动态力传感器输出信号的采集频率＝振动台的运行上限频率*(10～30)。

10、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，100mm≤高强度螺栓+支撑轴的总长度≤250mm。

11、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，所述高强度螺栓的直径根据所述等效负载+振动台的总质量确定，当0.6吨≤等效负载+振动台的总质量≤3.5吨时，高强度螺栓的直径选用20mm；当3.5吨≤等效负载+振动台的总质量≤5吨时，高强度螺栓的直径选用35mm。

12、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，所述环形动态力传感器选用单压型石英动态力传感器。

13、根据本发明所述的振动台冲击力测试装置，所述环形动态力传感器的冲击力测量范围上限＝振动台最大推力*(1.5～3)。

14、本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

15、(1)本发明结构简单，拆装方便，能大幅度提高测试效率。

16、(2)本发明适用范围广，可对不同推力振动台的冲击力进行准确测量。

技术特征：

1.一种振动台冲击力测试装置，包括等效负载(1)、振动台(2)、高强度螺栓(3)、防松动螺母(4)、水平调节底座(5)、倾角传感器(6)、空气弹簧(7)、转接支架(8)、环形动态力传感器(9)和支撑轴(10)；等效负载(1)通过螺栓固定在振动台台体(2)上的台面上；倾角传感器(6)通过粘接剂固定在等效负载(1)的中心位置；转接支架(8)通过沉头螺栓固定在振动台的侧底部；环形动态力传感器(9)置于支撑轴(10)上端凹槽内，高强度螺栓(3)依次穿过转接支架(8)水平方向的通孔和环形动态力传感器(9)与支撑轴(10)的母螺纹连接，水平调节底座(5)与支撑轴(10)的另一端通过高强度螺栓(3)连接，支撑轴(10)、转接支架(8)和水平调节底座(5)与高强度螺栓(3)连接处均用防松动螺母(4)进行锁紧。

2.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，2mm≤动态力传感器(9)的高度-支撑轴(10)上端凹槽深度≤动态力传感器(9)高度*1/2。

3.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，所述等效负载(1)形状优先选用圆形，所述等效负载(1)的直径≤振动台(2)台面直径*1.1。

4.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，高强度螺栓(3)的强度等级选用8.8级、10.9级或12.9级。

5.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，支撑轴(10)长度*1/4≤支撑轴(10)两端母螺纹深度≤支撑轴(10)长度*1/3。

6.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，高强度螺栓(3)外径*1.5≤支撑轴(10)直径≤支撑轴(10)长度*2.5。

7.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，测试过程中动态力传感器(9)输出信号的采集频率＝振动台(2)的运行上限频率*(10～30)。

8.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，100mm≤高强度螺栓(3)+支撑轴(10)的总长度≤250mm。

9.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，所述高强度螺栓(3)的直径根据所述等效负载(1)+振动台(2)的总质量确定，当0.6吨≤等效负载(1)+振动台(2)的总质量≤3.5吨时，高强度螺栓(3)的直径选用20mm；当3.5吨≤等效负载(1)+振动台(2)的总质量≤5吨时，高强度螺栓(3)的直径选用35mm。

10.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，所述环形动态力传感器(9)选用单压型石英动态力传感器。

11.根据权利要求1所述的振动台冲击力测试装置，其特征在于，所述环形动态力传感器(9)的冲击力测量范围上限＝振动台(2)最大推力*(1.5～3)。

技术总结
本发明提供一种振动台冲击力测试装置及方法，包括等效负载、振动台、高强度螺栓、防松动螺母、水平调节底座、倾角传感器、空气弹簧、转接支架、环形动态力传感器和支撑轴。振动台侧底部通过转接支架依次与环形动态力传感器和支撑轴连接；支撑轴下端与通过高强度螺杆与水平调节底座连接；通过水平调节底座把手的转动和倾角传感器实现振动台整体水平调节；设定空气弹簧的压力，预估试验模型及附属组件的质量并加工成等效负载并通过螺栓固定在振动台的台面上；振动台按照要求的振动谱运行，通过数据采集器采集环形动态力传感器输出冲击力值。本发明结构简单，拆卸方便，测试精度高，能准确测量大型振动台在模拟试验条件下对地面的冲击力。

技术研发人员：何大龙,武建英,刘银
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17