一种隔振器多向阻抗矩阵及刚度测试试验装置和试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及隔振器试验技术领域，具体设及一种隔振器多向阻抗矩阵及刚度测试 试验装置和试验方法。
【背景技术】
[0002] 隔振器被广泛应用于机械设备的隔振中。决定隔振器隔振性能的动态刚度及阻抗 是其关键参数，动态刚度及阻抗不仅和材料、结构有关，也和承受的载荷、频率有关。从理论 建模的角度只能够预测隔振器刚度、阻抗的量级，准确的数值需要通过测试获得。从动力学 响应的角度来看，隔振器工作在=向横向变形和复杂的弯曲变形状态，其横向阻抗、阻抗和 弯曲刚度、阻抗都对隔振器的隔振性能有重要影响。因此，准确获取隔振器的横向刚度、阻 抗和弯曲刚度、阻抗对于指导隔振器的选型与应用有重要参考价值。
[0003] 隔振器阻抗和刚度的测试方法有直接测试方法和间接测试方法。直接测试 方法女曰阻抗台等【Dickens, J. , Norwood, C. Universal method to measure dynamic perform曰nee of vibration isol曰tors under st曰tic lo曰d.Journ曰1 of Sound曰nd Vibration, 244(4) :685-696, 2001.】。目前，国外瑞典皇家技术学院化TH)建立了不同载 荷下隔振器6个自由度方向动刚度的测量方法，最高测量频率能够达到1000化。芬兰技 术中屯、（VTT)参与制定了IS010846隔振器动刚度测量国际标准。俄罗斯克雷洛夫研究院 化SRI)编制了隔振器机械阻抗、声阻抗的测试章程，测量频率甜Z~1000化，最大测量从、 载荷近100吨。国内建立了单向加载状态下隔振器的=向阻抗测试方法。在测量的载荷覆 盖范围、测量频率上限及测量参数多样性方面存在一定差距，缺乏20吨W上隔振器机械阻 抗测试能力，上限频率为1000化。间接测试方法有导纳辨识方法【[13]Kim，S.，Sin曲，R. Multi-dimensional characterization of vibration isolators over a wide range of frequencies. Journal of Sound and Vibration, 245 (5): 877-913, 2001.】，但是该方法无 法施加静载。
【发明内容】
[0004] 为了解决W上问题，本发明提出了一种隔振器试验装置和试验方法，用于检测加 载状态下所述待测隔振器的纵横向和弯曲阻抗及刚度。 阳0化]本发明的技术方案如下：
[0006] 一种隔振器多向阻抗矩阵及刚度测试试验装置，用于检测加载状态下所述待测隔 振器的纵横向和弯曲阻抗及刚度，包括左端质量块、右端质量块、左端弹性细绳索、左端空 气弹黃、左端支撑架、浮动平台、右端弹性细绳索、右端空气弹黃、右端支撑架、激振器、阻抗 头、加速度传感器、数据采集仪和计算机，其中，
[0007] 所述待测隔振器的两端分别连接左端质量块和右端质量块；
[0008] 所述左端质量块的上部通过所述左端弹性细绳索自由悬挂，且所述左端质量块的 左端连接所述左端空气弹黃，所述左端空气弹黃固定于所述左端支撑架的侧部，所述左端 支撑架固定于所述浮动平台上；
[0009] 所述右端质量块的上部通过所述右端弹性细绳索自由悬挂，且所述右端质量块的 右端连接所述右端空气弹黃，所述右端空气弹黃固定于所述右端支撑架的侧部，所述右端 支撑架固定于所述浮动平台上；
[0010] 所述浮动平台上设置有滑槽，所述滑槽内设有左右两个滑块，其中，左滑块和右滑 块分别连接所述左端支撑架和右端支撑架；
[0011] 所述激振器通过悬挂件自由悬挂，用于依次在左端质量块和右端质量块上的传感 器位置施加激励；
[0012] 所述数据采集仪连接所述阻抗头、加速度传感器；
[0013] 所述计算机用于根据所述数据采集仪收集的数据进行分析，得到所述待测隔振器 的纵横向和弯曲阻抗及刚度。
[0014] 进一步的，所述左端质量块和右端质量块采用长方形结构。
[0015] 进一步的，所述左端质量块和右端质量块的水平中屯、线共线。
[0016] 进一步的，所述左端支撑架和右端支撑架通过所述滑槽内的左滑块和右滑块调整 隔振器的局度，W及左端至气弹黄和右端至气弹黄的充气局度。
[0017] 进一步的，所述左端空气弹黃和右端空气弹黃的数量均为4-12个。
[0018] 进一步的，对所述左端至气弹黄和右端至气弹黄施加静载时，所述左端至气弹黄 和右端空气弹黃的刚度相等。
[0019] 本发明同时提出了一种隔振器多向阻抗矩阵及刚度测试试验方法，用于检测加载 状态下所述待测隔振器的纵横向和弯曲阻抗及刚度，采用上述的试验装置进行检测，其中 隔振器阻抗在xoy平面内的=向自由度的具体测试流程步骤如下：
[0020] 第一步，通过理论计算或实际测试获得左端质量块和右端质量块的导纳矩阵；
[0021] 第二步，采用隔振器试验装置对左端空气弹黃和右端空气弹黃充气，待达到额定 的静载荷，利用激振器在右端质量块上的某些激励点进行激励，通过布置在特定位置处的 加速度传感器、激振器顶杆处的阻抗头对振动和激励力进行测试，通过激励力和加速度响 应获得加速度导纳；
[0022] 第=步，通过公式计算隔振器左右两端的导纳矩阵；
[0023] 第四步，由测得的导纳矩阵求逆即可求得隔振器的阻抗矩阵；
[0024] 第五步，由测得的阻抗矩阵可W进一步识别出隔振器的刚度，隔振器的阻抗可W 表示为Z=K-?2M，式中K为隔振器刚度，M为隔振器的驻波质量，《为角频率，由随频率 变化的阻抗特性曲线，通过数值拟合可W拟合出K和M。
[00巧]进一步的，第一步中，所述的导纳矩阵包含左端质量块与隔振器的连接点、右端质 量块与隔振器的连接点W及左端质量块和右端质量块上传感器连接点之间的导纳矩阵； [00%] 令左端质量块左部测点为点1，左端质量块与隔振器的连接点为点2,右端质量块 与隔振器的连接点为点3,右端质量块右部测点为点4 ;左端质量块和右端质量块导纳矩阵 分别记为aU(i,j= 1，2)和丫U(i,j= 3, 4)，其中原点导纳为a…a22或丫 33, 丫 44表示， 跨点导纳采用a12,a21或丫 34, 丫 43表示，另外规定由激励点到左端质量块和右端质量块上 与隔振器连接点的导纳记为a12或丫 43,由左端质量块和右端质量块上与隔振器连接点到 激励点的导纳记为a21或丫 34,左端质量块和右端质量块的纵向导纳为2X2的矩阵，横向 导纳为4X4的矩阵，可W通过刚体理论得到左端质量块和右端质量块原点导纳和跨点导 纳的解析表达式：
[
阳02引式中Xi，为激励点和响应点的坐标，X。，y。为刚体质屯、坐标，激励点、响应点与刚 体质屯、之间的相对位置分别可W表示为{AXk=Xi-X。，A心=yi-y。}(i= 1, 2)。
[0029] 进一步的，所述第二步中，测试系统中特定点的导纳矩阵记为M，原点导纳记为M。 和M44,跨点导纳记为Mi4和M41，
[0030] 所述原点导纳和跨点导纳均为3X3的矩阵，通过测试=个方向激励下的测试数 据，得W获取=向导纳矩阵Mi，，所述测试=个方向的激励对应=种不同的测试工况，所述= 种不同的工况使用了相同的测试系统和装置，其中，原点导纳Mil的测试过程的步骤如下： [00川工况1中，测试纵向导纳，在点1处施加单位纵向力测得点1的纵向加速度 响应Vyu，下标中第一项XI代表点1处X方向的力或位移，第2项中的数字1代表测试工 况； 阳03引工况2中，在点1处施加单位横向力fyi,2,横向激励同时会激发出弯曲变形，需 要同时测量运两个方向的响应，受到试验条件的限制，无法直接测得点1位置的转角，通 过对相邻的1、2号测点的垂向响应Vyl,2、Vy2,进行差分，近似计算点1处的转角0Zl,2 = (Vyl,厂Vyi,2)/Lxl;
[0033] 工况3中，测试系统在弯矩作用下的响应，由于无法直接在点1位置上施加弯矩， 同样采用近似的方法，在点2处施加单位横向激励fy2, 3,将其等效为作用在1号点的绕.轴 弯矩化及作用在2号点的横向力，测得系统在该激励下的横向位移Vyi,3和近似转角0Z1,3;
[0034] 系统的原点导纳Mil,可W将其表示为：
CN1051巧690A 说明书 4/8页
[0040] 进一步的，所述第S步中，假设隔振器的导纳矩阵为0，其原点导纳记为0 22、 033,跨点导纳记为023和032,则可W通过W下公式进行计算：
[0045] 进一步的，隔振器阻抗在XOZ平面内的=向自由度的具体测试流程步骤与在XOZ 平面内的=向自由度的具体测试流程步骤一致，或者将所述隔振器绕X轴旋转90度后进行 测试。
[0046]与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0047] 1.本发明基于子结构导纳分解的辨识方法，利用已知质量块的导纳和测试得到的 系统导纳来获得待测隔振器的导纳，测试原理简单明确，测试装置简单。 W48] 2.由于空气弹黃可W实现高静刚度低动刚度非线性刚度特性，因此可W提供较大 的静载荷，同时提供较低的支撑频率，运样既可W实现加载，也可W避免对隔振器性能的影 响。
[0049] 3.本发明提供的隔