CN112229613B - 隔振器力学参数测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种隔振器力学参数测试装置，旨在提供一种测试成本低、测试效率高的测试装置。本发明通过下述技术方案实现：底座悬臂平台上设置通过门架的施力螺杆，将缸体、振动传感器和配重质量块、隔振器、矩形承力座、T形阶梯轴和缺口锁盘，固定在门架横梁与底座悬臂平台之间，振动台通过垂向可动卡箍配合的振动筒顶部连接的振动传感器，经T形阶梯轴和矩形承力座连接隔振器，隔振器通过配重质量块连接振动传感器，振动传感器与穿过配重质量块并接触矩形承力座上表面的位移传感器一起电连接数据采集仪器，通过数据采集仪器与振动传感器、位移传感器形成闭环回路，构成测试隔振器静、动力学参数的装置。本发明避免了传统四只隔振器组合测试的刚度耦合问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于快速测试隔振器的静力学、动力学性能参数是隔振器力学参数测试装置。
背景技术
振动现象无处不在，振动效应对结构造成的影响是难以避免。安装在运动平台或设施上的各类设备总是处于振动环境中，除非是利用振动来实现某种功能，一般而言振动总是有害的，它会引起动态变形和动态应力，这些变形和应力会引设备结构、组件的强度损伤和疲劳破坏，因此通常需要对设备安装隔振器进行减振，降低振动带来影响和破坏，因此需要测试和掌握隔振器的静力学、动力学性能参数，才能为不同设备对象和振动环境中选择合适的隔振器。隔振器是机器设备与机器基础提供连接功能的弹性元件，能够有效的减少设备在运动过程中传递到机器基础，以及机器基础传递到机器设备上的振动力的装置。而隔振器结构在各种设备器件使用过程中能够有效的减少设备本体结构上的高频扰动震动能量传递。常用的振动控制方法有吸振、隔振和阻尼减振三种类型。现有的振动控制包含以下两方面：主动控制和被动控制。主动控制具有控制效果好，控制效率高等优势，但是对于结构的要求较高，并不是所有结构都能满足主动控制的要求。被动控制具有结构简单，不依赖外界能源而且减振性能良好等优点，因此被广泛采用。隔振是被动控制中使用较为广泛的一种方法。隔振效果的好坏在于隔振器性能的设计。在隔振器设计分析和使用中，阻尼系数和刚度系数是隔振设计中分析隔振器性能的重要参数，其测试技术是确定相应数值的有效途径。因此对于隔振器阻尼系数的测试，测试***的完善与否，测试方法的合理与否是评估测试结果是否准确的重要标准。在隔振器的设计与使用过程中，针对阻尼系数测试的设备机械一般包括万能材料试验机、凸轮试验***以及高频率疲劳试验机等诸多机械。当前阶段针对隔振器使用过程中的阻尼系数以及刚度系数等动力学参数在具体的测试方法中却一直存在着测试流程较为复杂、测试结果精度较低的现象，对于隔振器性能的精确设计和使用造成了一定的影响。以往的隔振器阻尼系数以及刚度系数的测量检测过程中，针对隔振器相关动力学参数的测试却存在着工艺流程较为繁复、测试结果不够标准的问题，对于隔振器设备的动力学参数测试结果和最终应用范围造成了较为不利的影响。针对隔振器动力学参数的传统测试方法，主要是根据隔振器结构使用过程中的内在隔振原理，采取实验机械阻抗曲线拟合获取方法来完成对隔振器结构阻尼系数以及刚度系数的测试工作，但是实验机械阻抗曲线拟合获取方法只能针对隔振器动力学参数中的阻尼以及刚度数值进行单一的验算，在具体验算的过程中没有充分的考虑到粘性流体的阻尼和刚度会随着振动频率的变化而出现变化，进而对隔振器的隔振性能产生影响这一状况。
目前隔振器的静力学、动力学性能参数测试是分别采用不同测试仪器或测试装置来实现的。传统隔振器的静力学性能参数测试通常是采用如图4所示的材料试验机或数显测力***来实现，将隔振器6放置在材料试验机的基座26上，驱动压力臂23挤压隔振器产生变形，数据采集装置25通过安装在基座26上的位移传感器27和力臂23上的力传感器24测试出变形量和压力大小，对测试数据进行二次处理获取隔振器的额定压力、额定变形、最大压力和最大变形等静力学性能参数。
传统隔振器的动力学性能参数测试则一般采用如图5的测试***来实现，将四个隔振器6与配重件28、夹具29分别固定连接，夹具29与振动台2固定连接，传感器7、19分别安装在配重件28和夹具29上并与数据采集仪16连接，当振动控制仪21产生预定的振动\冲击信号输入到振动台2时，驱动夹具29带动四个隔振器6与配重件28产生加速度响应，数据采集仪16通过传感器7、19分别获取两个位置的响应数据，通过对这些响应数据处理来获取隔振器的共振频率、减振效率、共振放大率等动力学性能参数。
由于静力学、动力学性能测试需要用到不同的测试装置或***，不仅带来了测试效率低的问题，而且不同测试人员对不同测试***、仪器功能和性能参数熟悉和操作准确性程度不一，还会带来过程测试误差难控制的问题；传统隔振器的动力学性能参数测试***需要四个隔振器一起进行测试，存在多个隔振器的刚度耦合风险，需要进行精心配重和安装，费时费力；当需要对隔振器进行多组预压力状态下的动力学性能参数测试时，必须制作多个配重件，使得测试时间和实物成本均很高。
在本领域已知的实施方式中，中国专利申请公开号CN201811646049.9公开了一种隔振器测试装置，包括基座、测试组件、波形发生器和主导向柱，其中测试组件由测试台、隔振器和力传感器和外部负载构成，该测试装置只能测试跌落冲击条件下隔振器的动力学性能参数；中国申请专利公开号CN201810822719.1、CN201811086115.1分别公开了两种汽车隔振器测试装置，包括工作台、地面模拟装置、含隔振器在类的测试装置，均是基于偏心轮或偏心轴作为振动激励源的原理，来测试汽车弹簧隔振器动力学参数，具有结构复杂、测试参数少、测试用途单一、测试效率低等局限性；中国专利申请CNCN201911078284.5公开了一种隔振器测试装置，包括固定端、线性作动器、力传感器和隔振器，主要用于铁道车辆***的抗蛇形减振器测试，具有通用性差，测试振动条件单一等局限性。
面对通用型隔振器的静力学、动力学的多性能参数测试和高效测试等需求，上述专利申请公开的隔振器测试装置均难以满足。
发明内容
本发明的目的是针对目前用型隔振器的静力学、动力学的多性能参数测试存在的不足之处，提供一种结构简单易行、实用性强、测试仪器少，测试成本低、测试效率高、同时适用于静态和动态测量，测量精度较高的隔振器力学参数测试装置。
本发明是通过以下方式给予实现的：一种隔振器力学参数测试装置，包括一个制有悬臂平台的底座1，分别安装在底座1悬臂平台下两侧壁底部基座平台上的阻尼器15，座落在阻尼器15槽腔中的固定振动台2，位于底座1悬臂平台下方并固定在振动台2两侧板上并连接振动控制仪21的垂向可动卡箍14，其特征在于：底座1的悬臂平台上设有通过门架4横梁的施力螺杆9，施力螺杆9将缸体8、第一振动传感器7和质量块11、连接隔振器6、矩形承力座5、T形阶梯轴3和缺口锁盘22，从上至下固定在门架4横梁与底座1悬臂平台之间，振动台2通过垂向可动卡箍14配合的振动筒顶部连接的第二振动传感器13，经T形阶梯轴3和矩形承力座5连接隔振器6，隔振器6通过配重质量块11连接第一振动传感器7,第一振动传感器7与穿过配重质量块11并接触矩形承力座5上表面的位移传感器10电连接数据采集仪器16，通过数据采集仪器16与第二振动传感器13形成闭环回路，从而构成一个完整的测试隔振器静、动力学参数的装置。
本发明相比于现有测试装置技术具有如下有益效果：
结构简单易行、实用性强、测试仪器少。本发明采用一个制有悬臂平台的底座1，分别安装在底座1悬臂平台下两侧壁底部基座平台上的阻尼器15，座落在阻尼器15槽腔中的固定振动台2，位于底座1悬臂平台下方并固定在振动台2两侧板上并连接振动控制仪21的垂向可动卡箍14，利用底座1的悬臂平台上设置通过门架4横梁的施力螺杆9，将缸体8、第一振动传感器7和质量块11、连接隔振器6、矩形承力座5、T形阶梯轴3和缺口锁盘22，从上至下固定在门架4横梁与底座1悬臂平台之间，振动台2通过垂向可动卡箍14配合的振动筒顶部连接的第二振动传感器13，结构简单易行、实用性强、测试仪器少，制造成本低。本发明新增制造成本很低
测试成本低。本发明经T形阶梯轴3和矩形承力座5连接隔振器6，隔振器6通过配重质量块11连接第一振动传感器7，第一振动传感器7与穿过配重质量块11，接触矩形承力座5上表面的位移传感器10电连接数据采集仪器16，通过数据采集仪器16与第二振动传感器13形成闭环回路，构成一个完整的测试隔振器静、动力学参数的装置。实现了在一个装置上测试通用型隔振器的多种静力学、动力学性能参数，这种充分利用目前各测试单位/厂商已有的振动台、数据采集仪、传感器等成熟仪器、设备，再巧妙地加装辅助测试结构，实现通用型隔振器的多种静力学、动力学性能参数，不需材料试验机等其他测试仪器，显著减少了静力学、动力学性能参数测试过程的人员、仪器转换成本，能够明显降低测试周期。
测试效率高。本发明采用第一振动传感器7与穿过配重质量块11，接触矩形承力座5上表面的位移传感器10电连接数据采集仪器16，通过数据采集仪器16与第二振动传感器13形成闭环回路，消除了多只隔振器组合测试的刚度解耦操作，不需要测试人员操作多种测试仪器，能够在一个装置上单独测试隔振器的静力学、动力学性能参数，而且可以方便实现多种静压力作用时的隔振器动力学响应特性测试，测试操作难度低，可胜任多测试任务的类型。不仅避免了传统四只隔振器组合测试带来的刚度耦合问题，并解决了多种仪器切换操作经验不足带来误差问题，大大降低了测试操作难度。
本发明的隔振器测试装置有胜任的测试任务类型多、涉及的专用测试仪器少、测试效率高、测试成本低、能消除隔振器组合测试带来的刚度耦合问题、测试误差容易控制等诸多优点。满足了通用型隔振器的多种静力学、动力学性能参数的高效率、低成本测试需求。
附图说明
图1是本发明实施1的隔振器力学参数测试装置结构图。
图2是图1的非预压力的动力学性能参数测试状态图。
图3是实施例2的隔振器力学参数测试装置结构图。
图4是传统的隔振器静力学参数测试装置图。
图5是传统的隔振器动力学参数测试装置图。
图中：1底座，2振动台，3T形阶梯轴，4门架，5矩形承力座，6隔振器，7第一振动传感器，8缸体，9施力螺杆，10位移传感器，11配重质量块，12紧固螺母，13第二振动传感器，14垂向可动卡箍，15阻尼器，16数据采集仪器，17力传感器，18配重块，19隔振器，20L型支座，21振动控制仪，22缺口锁盘，23力臂，24力传感器，25采集装置，26底座，27位移传感器，28配重件，29夹具。
为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，下面结合附图给出最佳实施例，从而使本发明的细节和优点变得更为明显。
具体实施方式
参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种隔振器力学参数测试装置，包括一个制有悬臂平台的底座1，通过分别安装在底座1悬臂平台下两侧壁和底部基座平台上的阻尼器15，座落在阻尼器15槽腔中的固定振动台2，位于底座1悬臂平台下方并固定在振动台2两侧板上并连接振动控制仪21的垂向可动卡箍14，其特征在于：底座1的悬臂平台上设有通过门架4横梁的施力螺杆9，将缸体8、第一振动传感器7和质量块11、连接隔振器6、矩形承力座5、T形阶梯轴3和缺口锁盘22，从上至下固定在门架4横梁与底座1悬臂平台之间，振动台2通过垂向可动卡箍14配合的振动筒顶部连接的第二振动传感器13，经T形阶梯轴3和矩形承力座5连接隔振器6，隔振器6通过配重质量块11连接第一振动传感器7，第一振动传感器7与穿过配重质量块11并接触矩形承力座5上表面的位移传感器10电连接数据采集仪器16，通过数据采集仪器16与第二振动传感器13形成闭环回路，从而构成一个完整的测试隔振器静、动力学参数的装置。
所述的悬臂平台制有固定门架4的滑槽，门架4通过悬臂平台下方的两个紧固螺母12滑动固定在底座1的悬臂平台的滑槽中；.门架4横梁上的螺纹通孔伸入到缸体8的导向盲孔中，缸体8和门架4之间设置有防止缸体8从门架4上脱落的限位结构，施力螺杆9通过门架4横梁螺接缸体8。
第一振动传感器7通过配重质量块11与隔振器6固定连接，平行于第一振动传感器7的位移传感器10贯穿配重质量块11后与下部的矩形承力座5的上端平面无虚位接触，隔振器6固定安装在矩形承力座5上表平面，固定连接在矩形承力座5下表平面的T形阶梯轴3贯穿底座1的悬臂平台。
所述的悬臂平台制有导向槽，T形阶梯轴3的轴上制有导向肋，通过所述的导向槽-导向肋配合安装，完全限制T形阶梯轴3的周向转动，缺口锁盘22插装在T形阶梯轴3和底座1的悬臂平台上表平面之间，限制T形阶梯轴3的垂直上下运动。
振动台2通过阻尼器15和垂向可动卡箍14固定在底座1的U腔的凹槽内，垂向可动卡箍14在振动台2轴线方向是柔性结构，在非轴线方向是刚性结构。
在门架4设有两个导向柱与缸体8两个导向孔滑动连接，矩形承力座5分别与T形阶梯轴3、隔振器6固定连接，矩形承力座5的三个面上制有固定连接T形阶梯轴3和固定连接隔振器6的安装孔，通过矩形承力座5在T形阶梯轴3端面上的换轴向安装，实现隔振器6的X、Y、Z三轴向力学参数测试。
使用时，旋动施力螺杆9驱动缸体8向下直线运动并挤压第一振动传感器7和配重质量块11，施加静压力在隔振器6上；然后，通过振动控制仪21驱动振动台2提供振动激励施加在T形阶梯轴3、第二振动传感器13和矩形承力座5，使得隔振器6产生振动响应，静压力、激励力/加速度输入、振动响应等信号通过第一振动传感器7、位移传感器10、第二振动传感器13采集并输入数据采集仪器16，对数据采集仪器16提供数据处理，即可获得隔振器的静力学、动力学性能参数。
静力学测试时，首先使得缺口锁盘22处于锁合状态，完全限制T形阶梯轴3上下运动，然后扭动施力螺杆9的旋钮，驱动缸体8挤压第一振动传感器7和配重质量块11施加静压力在隔振器6上，隔振器6受力发生变形，并使得配重质量块11与矩形承力座5相对距离发生变化，数据采集仪器16通过位移传感器10和力第一振动传感器7获取隔振器受力和变形数据，通过对这些数据后处理可以获得额定载荷、静态变形等隔振器静力学参数。
动力学测试时，首先取下缺口锁盘22，使得T形阶梯轴3能够上下运动，松开紧固螺母12，将门架4沿着底座1悬臂平台上的导向槽移动到远离T形阶梯轴3的另一侧，拧紧紧固螺母12；然后，将振动条件输入振动控制仪21输出激励电流驱动振动台2产生振动力激励，施加在T形阶梯轴3、第二振动传感器13和矩形承力座5，使得隔振器6产生振动响应，振动激励力输入、振动响应等信号通过力第一振动传感器7、加速度第二振动传感器13采集并输入数据采集仪器16，对数据采集仪器16输出的测试数据进行处理，即可获得隔振器的共振频率、共振放大率、减振效率等动力学性能参数。
参阅图3。本实施例与上述实施例1的不同点在于，去除缺口锁盘22，将门形结构的门架4修改为直接固定安装底座1悬臂平台上的反向门座，施力螺杆9旋钮螺杆通过门架4的反向门座螺接缸体8连接位移传感器10，新增的力传感器17与配重块18、缸体8与L型支座20之间固定连接，安装在L型支座20上的新增隔振器19与力传感器17无虚位接触，第一振动传感器7通过隔振器6连接矩形承力座5，矩形承力座5通过T形阶梯轴3贯入底座1的悬臂平台连接第二振动传感器13，数据采集仪器16连接在位移传感器10、力传感器17、第一振动传感器7和第二振动传感器13之间，组成可实现隔振器的静力学和动力学参数同时测试的装置。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，凡是依据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
在本发明的描述中提到的“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”等指示方位或位置关系的术语，目的是方便说明附图所示的元件间方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件在具体实施时必须具有特定方位、位置和操作，不能理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种隔振器力学参数测试装置，包括一个制有悬臂平台的底座(1) ，且所述底座（1）的两侧壁和底部均安装阻尼器(15)，座落在阻尼器槽腔中的固定振动台(2)通过垂向可动卡箍（14）约束在底座（1）的悬臂平台下方，振动台（2）连接振动控制仪(21)，其特征在于：
底座(1)的悬臂平台上设有穿过门架(4)横梁的施力螺杆(9)，施力螺杆(9)将缸体(8)、第一振动传感器(7)、配重质量块(11)、隔振器(6)、矩形承力座(5)、T形阶梯轴(3)和缺口锁盘(22)从上至下固定在门架(4)横梁与底座(1)悬臂平台之间，振动台(2)通过与垂向可动卡箍(14)配合的振动筒顶部连接的第二振动传感器(13)，经T形阶梯轴(3)、矩形承力座(5)连接隔振器(6)，安装了第一振动传感器（7）的配重质量块（11）通过隔振器（6）与矩形承力座（5）连接，穿过配重质量块（11）并与矩形承力座上表面接触的位移传感器（10）、第一振动传感器（7）和第二振动传感器（13）与数据采集仪器（16）连接而形成一侧测试闭环回路，从而构成一个完整的测试隔振器静、动力学参数的装置；
第一振动传感器(7)通过配重质量块(11)与隔振器(6)固定连接，平行于第一振动传感器(7)的位移传感器(10)贯穿配重质量块(11)后与下部的矩形承力座(5)的上端平面无虚位接触，隔振器(6)固定安装在矩形承力座(5)上表平面，固定连接在矩形承力座(5)下表平面的T形阶梯轴(3)贯穿底座(1)的悬臂平台；
所述的悬臂平台制有导向槽，T形阶梯轴(3)的轴上制有导向肋，通过所述的导向槽-导向肋配合安装，完全限制T形阶梯轴(3)的周向转动，缺口锁盘(22)插装在T形阶梯轴(3)和底座(1)的悬臂平台上表平面之间，限制T形阶梯轴(3)的垂直上下运动。
2.如权利要求1所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：所述的悬臂平台制有固定门架(4)的滑槽，门架(4)通过悬臂平台下方的两个紧固螺母(12)滑动固定在底座(1)的悬臂平台的滑槽中；门架(4)横梁上的螺纹通孔伸入到缸体(8)的导向盲孔中，缸体(8)和门架(4)之间设置有防止缸体(8)从门架(4)上脱落的限位结构，施力螺杆(9)通过门架(4)横梁螺接缸体(8)。
3.如权利要求1所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：振动台(2)通过阻尼器(15)和垂向可动卡箍(14)固定在底座(1)的U腔的凹槽内，垂向可动卡箍(14)在振动台(2)轴线方向是柔性结构，在非轴线方向是刚性结构。
4.如权利要求1所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：在门架(4)设有两个导向柱与缸体(8)两个导向孔滑动连接，矩形承力座(5)分别与T形阶梯轴(3)、隔振器(6)固定连接，矩形承力座(5)的三个面上制有固定连接T形阶梯轴(3)、隔振器（6）的安装孔，通过矩形承力座(5)在T形阶梯轴(3)端面上的换轴向安装，实现隔振器(6)的X、Y、Z三轴向力学参数测试。
5.如权利要求1所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：使用时，旋动施力螺杆(9)驱动缸体(8)向下直线运动并挤压第一振动传感器(7)和配重质量块(11)，施加静压力在隔振器(6)上；然后，通过振动控制仪(21)驱动振动台(2)提供振动激励施加在T形阶梯轴(3)、第二振动传感器(13)和矩形承力座(5)，使得隔振器(6)上产生振动加速度、振动速度、振动位移、静压力、激励力信号通过第一振动传感器(7)、位移传感器(10)、第二振动传感器(13)采集并输入数据采集仪器(16)，对数据采集仪器(16)提供数据处理，即可获得隔振器的静力学、动力学性能参数。
6.如权利要求5所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：静力学测试时，将缺口锁盘(22)处于锁合状态，完全限制T形阶梯轴(3)上下运动，然后扭动施力螺杆(9)的旋钮，驱动缸体(8)挤压第一振动传感器(7)和配重质量块(11)施加静压力在隔振器(6)上，隔振器(6)受力发生变形，并使得配重质量块(11)与矩形承力座(5)相对距离发生变化，数据采集仪器(16)通过位移传感器(10)和力第一振动传感器(7)获取隔振器受力和变形数据，通过对这些数据后处理获得隔振器（6）的额定载荷、静态变形静力学参数。
7.如权利要求2所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：动力学测试时，取下缺口锁盘(22)，使得T形阶梯轴(3)能够上下运动，松开紧固螺母(12)，将门架(4)沿着底座(1)悬臂平台上的导向槽移动到远离T形阶梯轴(3)的另一侧，拧紧紧固螺母(12)；然后，将振动条件输入振动控制仪(21)输出激励电流驱动振动台(2)产生振动力激励，施加在T形阶梯轴(3)、第二振动传感器(13)和矩形承力座(5)，使得隔振器(6)产生振动响应，振动激励力输入、振动响应信号通过第一振动传感器(7)、第二振动传感器(13)采集并输入数据采集仪器(16)，对数据采集仪器(16)输出的测试数据进行处理，获得隔振器（6）的共振频率、共振放大率、减振效率的动力学性能参数。
8.如权利要求1所述的隔振器力学参数测试装置，其特征在于：去除缺口锁盘(22)，将门形结构的门架(4)改为直接固定安装底座(1)悬臂平台上的反向门座，施力螺杆(9)旋钮螺杆通过门架(4)的反向门座螺接缸体(8)连接位移传感器(10)，新增的力传感器(17)与配重块(18)、缸体(8)与L型支座(20)之间固定连接，安装在L型支座(20)上的新增隔振器(19)与力传感器(17)无虚位接触，第一振动传感器(7)通过隔振器(6)连接矩形承力座(5)，矩形承力座(5)通过T形阶梯轴(3)贯入底座(1)的悬臂平台连接第二振动传感器(13)，数据采集仪器(16)连接在位移传感器(10)、力传感器(17)、第一振动传感器(7)和第二振动传感器(13)之间，组成可实现隔振器的静力学和动力学参数同时测试的装置。
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