CN102735413B - 一种四振动台两方向联合振动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四振动台两方向联合振动装置，包括被试件、水平和竖直方向各两个振动台、可双向加载的试验夹具、机械解耦装置及其悬挂装置、振动台转接调整装置和振动台支座。通过本发明可以实现对被试件同时施加水平和竖直两个方向的振动激励，并且两方向的运动可以通过机械解耦装置及其悬挂装置实现较好的解耦而不会对振动台产生偏心力矩，同时振动台转接调整装置还解决了振动台两方向位置自由调整的问题，从而实现进行四振动台两方向联合振动试验的目的。

Description

一种四振动台两方向联合振动装置

技术领域

本发明涉及振动试验技术，特别涉及一种四振动台两方向联合振动装置。

背景技术

振动试验是产品力学环境试验和可靠性试验的重要组成部分，是模拟产品真实使用环境的一种手段，是产品设计和评定中的一种有效的方法。现行的振动试验绝大部分是在单方向振动试验***上进行的，但实际上产品在使用和运输过程中所处的振动环境都不是单方向的，而是多方向的，各方向振动之间具有相互耦合的关系。但是一直以来，受到振动试验设备和技术的限制，在试验室中无法实现多方向的振动环境，只能假定各方向振动彼此独立，依次进行的单方向振动试验来模拟使用过程中的多方向振动环境。这样的模拟试验无法暴露某些对振动方向较敏感的故障模式，无法实现不同方向振动载荷的准确迭加，使被试件出现过试验或欠试验，影响了受试产品的可靠性评估。

发明内容

本发明是针对上述问题提出的，其目的在于提供一种可以分别从两个方向对被试件施加激励的振动台，来模拟实际情况中多方向振动环境。

为了达到上述目的，本发明提供了一种四振动台两方向联合振动装置，包括被试件、振动台、可双向加载的试验夹具、机械解耦装置及其悬挂装置和振动台支座：

所述振动台包括水平方向振动台和竖直方向振动台各两个；

所述机械解耦装置包括水平方向的机械解耦装置和竖直方向的机械解耦装置各两个，其分别与所述两个水平方向振动台和两个竖直方向振动台的一端连接，所述水平方向的机械解耦装置重心处卡有一机械解耦悬挂装置；

所述试验夹具可双向加载，包括上卡环和下卡环，所述上卡环和下卡环将所述被试件卡紧固定，所述下卡环底部有一底部转接块，用紧固件将其与所述竖直方向的机械解耦装置的另一端连接，所述上卡环和下卡环一侧面分别通过一连接装置与所述水平方向的机械解耦装置的一端连接；所述水平方向的机械解耦装置另一端与所述水平方向振动台台面连接；

所述水平方向振动台放置于所述振动台支座上。

进一步的还包括若干个振动台转接调整装置，所述振动台转接调整装置为凸形，其两侧各有一个纵向位置调节孔与所述振动台支座连接，用以调节所述振动台转接调整装置和所述振动台支座之间相对位置，所述振动台转接调整装置中间为若干个横向位置调节孔，其与所述水平方向振动台底部连接，用以调节所述水平方向振动台和所述振动台转接调整装置之间相对位置。

所述机械解耦悬挂装置包括吊挂和左、右半圆形卡环，所述左、右半圆形卡环卡紧所述水平方向的机械解耦装置的重心处，其上下端分别用紧固件将其紧固，其上端还有一通孔与所述吊挂通过紧固件连接，使所述吊挂将所述左、右半圆形卡环吊起。所述连接装置包括一对上、下转接块，所述上、下转接块一端为弧面分别与所述上卡环和下卡环贴合，另一端为半圆形拼成圆形的连接面，通过紧固件与所述水平方向的机械解耦装置的一端连接。

所述连接装置的上、下转接块另一端可以任意形状拼成连接面与所述水平方向的机械解耦装置的一端连接。

所述底部转接块为圆形可直接固定于所述下卡环上。

所述底部转接块可以为任意形状。

所述吊挂可以为弹性绳索或弹簧。

所述机械解耦装置为双铰链静压球头式。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明由于设计了可双向加载的试验夹具，所以可以提供水平和竖直两方向的振动台，可以实现对被试件同时施加水平和竖直两个方向的振动激励，并且试验夹具可以同时与两个方向上的机械解耦装置相连，进而实现对两个方向上振动激励的传递。两方向的运动可以通过机械解耦装置及其悬挂装置实现较好的解耦而不会对振动台产生偏心力矩；

(2)机械解耦保证了在振动传递方向上拥有足够的刚度，又能在非振动传递方向上，不对运动自由度产生约束。

(3)机械解耦的悬挂装置，配以弹性绳索，用以抵消机械解耦的自重，解决了水平方向的机械解耦装置，其自重会使水平向振动台的动圈产生偏心力矩，影响振动台的激振的问题。

(4)振动台转接调整装置，既能实现把振动台固定在支架上，又能实现一定范围内位置上的调整，解决了振动台两方向位置自由调整的问题，从而实现进行四振动台两方向联合振动的目的。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是四振动台两方向联合振动装置示意图；

图2是主要发明部件在***中的示意图；

图3是试验夹具的上卡环的三视图；

图4是试验夹具的下卡环的三视图；

图5是机械解耦的悬挂装置的三视图；

图6是连接装置上、下转接块的三视图；

图7是振动台转接调整装置的三视图。

其中：

1.被试件 2.振动台 3.夹具 4.水平方向机械解耦的悬挂装置 5.振动台支座6a.试验夹具的上卡环 6b.试验夹具的下卡环 7.底部转接块 8.振动台转接调整装置9a.水平向解耦装置 9b竖直向解耦装置 10.水平向振动台 11.振动台转接调整装置横向位置调节孔 12.振动台转接调整装置纵向位置调节孔 13.连接装置 14.左、右半圆型卡环 15.吊挂 16.竖直向振动台

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。

在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

下面参照附图对本发明的实施例进行说明。

如图1和图2所示，本发明包括被试件1、振动台2、可双向加载的试验夹具3、机械解耦装置，振动台支座5。四振动台两方向联合振动装置允许同时使用四个振动台2，四个振动台分为前后两组，每组包括两个振动台，分别提供水平方向和垂直方向的振动激励。振动台2可采用普通商用的电磁振动台。振动试验夹具的作用是对被试件进行约束和固定，并且将振动台的激励传递给被试件。

振动试验的机械解耦是振动台与夹具之间的连接环节，保证在振动传递方向上拥有足够的刚度，又能在非振动传递方向上，不对运动自由度产生约束。所述机械解耦装置包括水平方向的机械解耦装置9a和竖直方向的机械解耦装置9b各两个，其一端分别与所述两个水平方向振动台10和两个竖直方向振动台16一端连接。机械解耦装置采用普通商用的双铰链静压球头式解耦装置。所述机械解耦装置装置另一端与试验夹具3连接。

为了实现四振动台两方向联合振动试验，本发明设计了可双向加载的试验夹具3，一方面具有和被试件外壁贴合的内表面，实现对被试件约束和固定，另一方面能够同时实现与水平和竖直方向上的机械解耦装置相连，进而实现对两个方向上振动激励的传递。所述试验夹具3可双向加载，包括如图3和图4所示的上卡环6a和下卡环6b和一连接装置13，所述上卡环6a和下卡环6b内表面与被试件1外壁贴合，将被试件1卡紧固定，如图4所示所述下卡环6b底部有一底部转接块7，用紧固件将其与所述竖直方向的机械解耦装置9b的另一端连接，所述上卡环6a和下卡环6b同一侧面分别通过一连接面装置13与所述水平方向的机械解耦装置9a的一端连接。

可选的，如图6所示，所述连接装置13，包括一对上、下半圆形转接块，所述上、下半圆形转接块一端为弧面分别与所述上、下卡环贴合，另一端上下半圆拼成圆形的连接面，通过紧固件与所述水平方向的机械解耦装置的一端连接。所述连接装置13的上、下转接块另一端可以是任意形装拼成连接面与所述水平方向的机械解耦装置的一端连接。

可选的，底部转接块7的转接面可以为圆形，固定在所述下卡环6b上，也可以通过紧固件连接。

可选的，底部转接块7的转接面可以为任意形状，如方形。

可选的，由于要进行水平向激振，水平方向的机械解耦要水平放置，其自重会使水平向振动台的动圈产生偏心力矩，影响振动台的激振，所以本发明设计了如图5所示的水平方向机械解耦的悬挂装置4，用以抵消机械解耦的自重。所述悬挂装置4包括吊挂15和左、右半圆形卡环14，所述左、右半圆形卡环14卡紧所述水平方向的机械解耦装置9a的重心处，其上下端分别用紧固件将其紧固，其上端还有一通孔与所述吊挂15通过紧固件连接，使所述吊挂15将所述左、右半圆形卡环14吊起。所述吊挂15可以为弹性绳索或弹簧。

可选的，水平方向的振动台10须安装在振动台支座5之上，在固定和位置调整时都需要转接装置。本发明设计了如图7所示的振动台转接调整装置8，该装置既能实现把振动台固定在支架上，又能实现一定范围内位置上的调整。所述振动台转接调整装置8为凸形，其两侧各有一个纵向位置调节孔12与所述振动台支座5连接，用以调节所述振动台转接调整装置8和所述振动台支座5之间相对位置，所述振动台转接调整装置8中间为若干个横向位置调节孔11，其与所述水平方向振动台10底部连接，用以调节所述水平方向振动台10和所述振动台转接调整装置8之间相对位置。

上述提到的紧固件可以为螺栓等任意起紧固作用的零件。

本发明的工作原理：采用多输入多输出振动控制仪同时给水平和竖直方向的振动台发出激励信号，振动台产生相应的水平和竖直轴向的振动，振动首先传递到机械解耦装置，机械解耦装置将非指定轴向的运动滤去，再通过转接装置和夹具将运动传递给试验件。

采用上述发明，可以实现对被试件同时施加两方向的振动激励，并且两方向的运动可以实现较好的解耦而不会对振动台产生偏心力矩，同时还解决了振动台两方向位置自由调整的问题，实现了进行四振动台两方向联合振动试验的目的。

本发明中描述的这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。

Claims (8)

1.一种四振动台两方向联合振动装置，其特征在于包括被试件(1)、振动台(2)、可双向加载的试验夹具(3)、机械解耦装置及其悬挂装置和振动台支座(5)：

所述振动台(2)包括水平方向振动台(10)和竖直方向振动台(16)各两个；

所述机械解耦装置包括水平方向的机械解耦装置(9a)和竖直方向的机械解耦装置(9b)各两个，其分别与所述两个水平方向振动台(10)和两个竖直方向振动台(16)的一端连接，其中，竖直方向的机械解耦装置(9b)的一端与竖直方向振动台(16)的一端连接，所述水平方向的机械解耦装置(9a)重心处卡有一机械解耦悬挂装置(4)；

所述试验夹具(3)可双向加载，包括上卡环(6a)和下卡环(6b)，所述上卡环(6a)和下卡环(6b)将所述被试件(1)卡紧固定，所述下卡环(6b)底部有一底部转接块(7)，用紧固件将其与所述竖直方向的机械解耦装置(9b)的另一端连接，所述上卡环(6a)和下卡环(6b)一侧面分别通过一连接装置(13)与所述水平方向的机械解耦装置(9a)的一端连接；所述水平方向的机械解耦装置(9a)另一端与所述水平方向振动台(10)台面连接；所述水平方向振动台(10)放置于所述振动台支座(5)上。

2.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于还包括若干个振动台转接调整装置(8)，所述振动台转接调整装置(8)为凸形，其两侧各有一个纵向位置调节孔(12)与所述振动台支座(5)连接，用以调节所述振动台转接调整装置(8)和所述振动台支座(5)之间相对位置，所述振动台转接调整装置(8)中间为若干个横向位置调节孔(11)，其与所述水平方向振动台(10)底部连接，用以调节所述水平方向振动台(10)和所述振动台转接调整装置(8)之间相对位置。

3.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述机械解耦悬挂装置(4)包括吊挂(15)和左、右半圆形卡环(14)，所述左、右半圆形卡环(14)卡紧所述水平方向的机械解耦装置(9a)的重心处，其上下端分别用紧固件将其紧固，其上端还有一通孔与所述吊挂(15)通过紧固件连接，使所述吊挂(15)将所述左、右半圆形卡环(14)吊起。

4.根据权利要求3所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述吊挂(15)可以为弹性绳索或弹簧。

5.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述连接装置(13)包括一对上、下转接块，所述上、下转接块一端为弧面分别与所述上卡环(6a)和下卡环(6b)贴合，另一端为半圆形拼成圆形的连接面，通过紧固件与所述水平方向的机械解耦装置(9a)的一端连接。

6.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述底部转接块(7)为圆形可直接固定于所述下卡环(6b)上。

7.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述底部转接块(7)可以为任意形状。

8.根据权利要求1所述的四振动台两方向联合振动装置，其特征在于所述机械解耦装置为双铰链静压球头式。