CN201218773Y - 三轴振动试验装置 - Google Patents

Abstract

一种三轴振动试验装置，其特征在于：包括一个试件工作台、三个振动发生器以及三个或三组单向传振连接器；以试件工作台的重心为基准，在Z方向上第一振动发生器的振动体与试件工作台底面经第一或第一组单向传振连接器连接；在X方向上第二振动发生器的振动体与试件工作台的对应侧面经第二或第二组单向传振连接器连接；在Y方向上第三振动发生器的振动体与试件工作台的对应侧面经第三或第三组单向传振连接器连接；第一或第一组、第二或第二组、第三或第三组单向传振连接器的单向传振方向分别为Z方向、X方向、Y方向。本实用新型能模拟出真实环境下两个轴向或三个轴向同时作用的复合振动环境，更准确复现真实工况，最接近自然真实的环境，大幅提升振动试验结果的准确性。

Description

三轴振动试验装置

技术领域

本实用新型涉及力学环境试验设备，具体涉及一种X、Y、Z三轴向振动试验装置。该三轴向振动试验装置可用于模拟X、Y、Z三个轴向单独作用的振动环境，也可用于模拟X、Y、Z三个轴向同时作用的复合振动环境。

背景技术

产品在实际工况下经受的自然振动是X、Y、Z三轴向的复合振动，目前因试验设备及手段的限制，振动试验装置只能模拟出单轴向的振动。因此，现有振动试验的一般做法是：先后分别对某一产品进行单轴向的振动试验，然后以产品所承受三个单轴向的振动来综合评价产品的抗振动性能。以三向电动振动台为例(该三向电动振动台一般由一个电动振动台和一个水平滑台组成)，先将产品定位于电动振动台的工作台面上对产品做垂直Z方向的振动试验，水平滑台不使用，然后将电动振动台的台体翻转至水平方向并与水平滑台连接，将产品定位于水平滑台上做水平X方向的振动试验，最后再将产品在水平滑台上转向90°定位完成水平Y方向的振动试验。

上述振动试验的不足：a、现有振动试验需先后进行三个单轴向的试验，三次试验间都需要专业人员进行高要求的调整和定位，耗时长，操作很烦琐；b、现有振动试验是让产品先后经受三个单轴向的振动来评定产品的性能，这与真实的复合振动环境不符，存在很大误差，不能真实反应产品的抗振性能。

因此，如何开发出一种能模拟出三轴向同时作用的复合振动环境的振动试验装置，克服上述振动试验的不足，是本实用新型研究的重点。

发明内容

本实用新型提供一种全新的三轴振动试验装置，其目的是要解决现有技术从事三向振动试验时，需多次调整，操作烦琐费时，而且不能模拟出两个轴向或三个轴向同时作用的复合振动环境，导致对产品抗振性能评价不准确的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的第一技术方案是：一种三轴振动试验装置，包括一个试件工作台、三个振动发生器以及三个或三组单向传振连接器；

以试件工作台的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器，第一振动发生器的振动体与试件工作台底面经第一或第一组单向传振连接器连接；在X方向上布置第二振动发生器，第二振动发生器的振动体与试件工作台的对应侧面经第二或第二组单向传振连接器连接；在Y方向上布置第三振动发生器，第三振动发生器的振动体与试件工作台的对应侧面经第三或第三组单向传振连接器连接；

所述每个单向传振连接器由第一连接座、第二连接座和中间连接件组成，其中，中间连接件位于第一连接座与第二连接座之间，中间连接件的一端与第一连接座导向滑动连接，构成第一导向滑动副，中间连接件的另一端与第二连接座导向滑动连接，构成第二导向滑动副，第一导向滑动副与第二导向滑动副在空间中相互垂直，并构成单向传振连接器的自由滑动平面，而中间连接件相对于第一连接座和第二连接座在垂直于所述自由滑动平面的方向上定位连接，并构成单向传振连接器的单向传振方向；

第一或第一组单向传振连接器的单向传振方向为Z方向，第二或第二组单向传振连接器的单向传振方向为X方向，第三或第三组单向传振连接器的单向传振方向为Y方向；所述单向传振连接器的第一连接座和第二连接座两者中，一个与试件工作台固定连接，另一个与振动发生器的振动体固定连接。

为达到上述目的，本实用新型采用的第二技术方案是：一种三轴振动试验装置，包括一个试件工作台、两个振动发生器以及两个或两组单向传振连接器；

以试件工作台的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器，第一振动发生器的振动体与试件工作台底面经第一或第一组单向传振连接器连接；在X或Y方向上布置第二振动发生器，第二振动发生器的振动体与试件工作台的对应侧面经第二或第二组单向传振连接器连接；

所述每个单向传振连接器由第一连接座、第二连接座和中间连接件组成，其中，中间连接件位于第一连接座与第二连接座之间，中间连接件的一端与第一连接座导向滑动连接，构成第一导向滑动副，中间连接件的另一端与第二连接座导向滑动连接，构成第二导向滑动副，第一导向滑动副与第二导向滑动副在空间中相互垂直，并构成单向传振连接器的自由滑动平面，而中间连接件相对于第一连接座和第二连接座在垂直于所述自由滑动平面的方向上定位连接，并构成单向传振连接器的单向传振方向；

第一或第一组单向传振连接器的单向传振方向为Z方向，第二或第二组单向传振连接器的单向传振方向为X或Y方向；所述单向传振连接器的第一连接座和第二连接座两者中，一个与试件工作台固定连接，另一个与振动发生器的振动体固定连接。

上述两个技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述两方案中，所述振动发生器可以采用电动振动台、机械振动台、液压振动台或机械振动机构，其中机械振动机构是指能够产生机械振动的机构。

2、上述两方案中，三轴振动试验装置包括试件工作台、振动发生器以及单向传振连接器采用了开放式描述，其含义在于还可以包括其它装置、部件或***，比如当振动发生器采用电动振动台时需要配置控制和驱动***，当采用液压振动台时需要配置液压***。

3、上述两方案中，为了使单向传振连接器在传递振动的方向保持刚性连接效果，减少失真度，更好地传递振动，可以在单向传振连接器的第一连接座和第二连接座中设置压力注油孔道，在导向滑动副中形成静压油膜，该静压油膜在单向传振方向上构成静压支承。

4、上述两方案中，所述每组单向传振连接器由至少两个单向传振连接器并列构成。

5、上述两方案中，为了减少试件工作台在安装试件后重心偏移所带来的影响，可以在试件工作台Z方向上设有弹性支承或悬挂结构，其中弹性支承结构从下方支撑试件工作台，弹性悬挂结构从上方悬挂试件工作台。所述弹性支承结构比较典型的是气囊或弹簧。

本实用新型有以下三种使用情况：

第一种：X、Y或Z方向单独作用的振动试验；如进行Z方向振动试验时，只要起动第一振动发生器发出Z方向的振动，因试件工作台与振动发生器间经第一单向传振连接器连接，单向传振方向正是Z方向，而X方向和Y方向为自由滑动配合，第一振动发生器发出的振动经第一单向传振连接器传递给试件工作台，实现单Z方向的振动试验。进行X方向和Y方向振动时也只要起动相对应方向上的振动发生器即可，工作过程与上述相似。单方向振动发生器以正弦振动时，试件工作台的运动轨迹是一条直线。

第二种：两个方向同时作用的复合振动试验；虽产品应用中的振动环境本质上是三轴同时发生的，当其中一个方向与其余两向相比振动很小以至于可以忽略，或者其中一个方向对振动试验的结果影响不大，我们可以对试件使用两个方向同时振动试验，相比两个方向分开振动，它可以更准确地复现真实工况。使用时，起动相对应的两个方向上的振动发生器即可，它们发出的振动会经单向传振连接器传递至试件工作台上迭加作用，实现两方向复合振动试验。两个方向上的振动发生器发出正弦的同频振动时，试件工作台的运动轨迹是一个椭圆。

第三种：三个方向同时作用的复合振动试验；三轴向复合振动，能准确复现真实工况，最接近自然真实的环境。使用时，起动三个振动发生器，三个振动发生器发出的振动经单向传振连接器同时迭加作用在试作工作台上，实现三方向复合振动试验。三方向上的振动发生器均发出正弦的同频振动时，试作工作台的运动轨迹是一个椭球。

与现有技术相比，本实用新型的优点有：

1、由于本实用新型的特殊结构，当进行分次单向振动试验时，可快速地在X、Y和Z三方向振动试验间切换，省去中间的旋转台体，调整***等工序，提高了振动试验效率。

2、由于本实用新型的特殊结构，可通过协调各振动发生器的振动波，模拟出真实环境下两个轴向或三个轴向同时作用的复合振动环境，更准确复现真实工况，最接近自然真实的环境，大幅提升振动试验结果的准确性。

3、由于本实用新型采用的单向传振连接器结构特殊，该单向传振连接器具有两个相垂直的自由滑动副构成自由滑动平面，并且在垂直于所述自由滑动平面的方向上是刚性连接，因此可以完全真实可靠地传递振动推力；并且，本实用新型是将多个单向传振连接器和振动发生器与工作台面进行组合连接，使各方向上振动发生器对工作台面的驱动作用互不干涉，传递的振动信号真实可靠，从而保证试验的精度。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一结构示意图；

附图2为本实用新型实施例一单向传振连接器结构示意图；

附图3为本实用新型实施例一单向传振连接器局部剖视示意图；

附图4为本实用新型实施例一单向传振连接器的另一种结构的示意图；

附图5为本实用新型实施例二结构示意图。

以上附图中：1、试件工作台；2、第一振动发生器；3、第一单向传振连接器；4、第二振动发生器；5、第二单向传振连接器；6、第三振动发生器；7、第三单向传振连接器；8、第一连接座；9、第二连接座；10、中间连接件；11、压力注油孔道；12、导轨；13、滑块；14、阻挡防脱面；15、导柱；16、导向孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种三轴振动试验装置，包括一个试件工作台1、三个振动发生器以及三个单向传振连接器；以试件工作台1的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器2，该第一振动发生器2是个电动振动台，第一振动发生器2的振动体(即电动振动台中的动圈)与试件工作台1底面经第一单向传振连接器3连接；在X方向上布置第二振动发生器4，该第二振动发生器4也是个电动振动台，第二振动发生器4的振动体(即电动振动台的动圈)与试件工作台1垂直于X方向的侧面经第二单向传振连接器5连接；在Y方向上布置第三振动发生器6，该第三振动发生器6也是个电动振动台，第三振动发生器6的振动体(即电动振动台的动圈)与试件工作台1的对应侧面经第三单向传振连接器7连接。

实施例一：参见附图1～附图2所示，所述每个单向传振连接器由第一连接座8、第二连接座9和中间连接件10组成，其中，中间连接件10位于第一连接座8与第二连接座9之间，中间连接件10的一端与第一连接座8导向滑动连接，构成第一导向滑动副，中间连接件10的另一端与第二连接座9导向滑动连接，构成第二导向滑动副；第一导向滑动副与第二导向滑动副在空间中相互垂直，并构成单向传振连接器的自由滑动平面，而中间连接件10相对于第一连接座8和第二连接座9在垂直于所述自由滑动平面的方向上定位连接，并构成单向传振连接器的单向传振方向；第一单向传振连接器3的单向传振方向为Z方向，第二单向传振连接器5的单向传振方向为X方向，第三单向传振连接器7的单向传振方向为Y方向；所述单向传振连接器的第一连接座8和第二连接座9两者中，一个与试件工作台1固定连接，另一个与振动发生器的振动体(即动圈上的工作台面)固定连接。

参见附图2和附图3所示，每个单向传振连接器的第一连接座8和第二连接座9上设导轨12，中间连接件10为一杆件，其两端上设有滑块13，滑块13嵌入第一连接座8和第二连接座9上的导轨中滑动配合，以此构成两个滑动副；并且，第一连接座8第二连接座9的导轨12开口沿上向内侧设有阻挡防脱面14，该阻挡防脱面14在单向传振方向上与滑块13阻挡配合，以此在单向传振方向上定位连接。附图2中举例画出滑块13的截面为矩形，实际也可以是圆形、三角形、多边形或其它异形。为了使单向传振连接器在传递振动的方向保持刚性连接效果，减少失真度，更好地传递振动，如附图3所示，可在第一连接座8和第二连接座9中设置压力注油孔道11，在导向滑动副中(即滑块13与导轨12之间)形成静压油膜，该静压油膜在单向传振方向上构成静压支承。形成静压支承的原理是：见附图3，当滑块13受到向下的推力瞬间，滑块13下移微量挤压滑块13下侧的油膜使其变薄，而滑块13上侧的空间增大，由于液体的不可压缩性，滑块13下侧所受的压力就大于上侧的压力，在下侧压力的推动下，滑块13会很快回到中间的原位，保持刚性连接。

为了减少试件工作台1在安装试件后重心偏移所带来的影响，所述试件工作台1在Z方向上还可设有弹性支承或悬挂结构(图中未画出)，其中弹性支承结构从下方支撑试件工作台1，弹性悬挂结构从上方悬挂试件工作台1。

本实施例为举例说明，具体还可以下局部的较佳变化：

1、所述振动发生器2、4和6不一定要采用电动振动台，也可以采用机械振动台、液压振动台或机械振动机构。

2、各振动发生器2、4和6与试作工作台1的连接，可采用一组单向传振连接器即至少两个单向传振连接器并列连接。

3、单向传振连接器的滑动副不一定要采用滑块导轨配合，还可以采用现有的各种滑动导向结构，如附图4所示，即是一较佳备选方案：中间连接件10的端部设一导柱15，第一连接座8和第二连接座9为一导套，其中开设有导向孔16，以导柱15穿设于导向孔16中滑动导向。并且，这个第一连接座8和第二连接座9上也可设压力注油孔道11(图4中未画出)，使导柱与导向孔配合面间形成静压油膜，达到静压支承。

本实施例有以下三种使用方式：第一种：X、Y或Z方向单独作用的振动试验；第二种：两个方向同时作用的复合振动试验；第三种：三个方向同时作用的复合振动试验，在进行三个方向同时作用的复合振动试验时，可以通过人为设计并协调各振动发生器的振动波形，使三轴向复合振动复现出真实工况下的自然振动波形，使之达到最接近自然真实振动效果。具体：人们可将产品置于真实的工况下进行测试，以传感器检测出产品所受到的真实的复合振动波形，然后通过计算分析将该振动波形分解成X、Y或Z单方向上的振动波，将本实施例的三个振动波发生器的振动波设计地与这三方向的振动波相符，这样试验时X、Y或Z三方向上振动波同时迭加在试件上再复合，从而真实复现出真实工况下的自然振动，使振动试验结果的准确性大幅提高。

实施例二：参见附图5所示，一种三轴振动试验装置，与实施例的不同之处在于：它包括一个试件工作台1、二个振动发生器以及二个单向传振连接器；以试件工作台1的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器2，第一振动发生器2的振动体与试件工作台1底面经第一单向传振连接器3连接；在X或Y方向上布置第二振动发生器4(如图所示是X方向上布置)，第二振动发生器4的振动体与试件工作台1的对应侧面经第二单向传振连接器5连接；第一单向传振连接器3的单向传振方向为Z方向，第二单向传振连接器5的单向传振方向为X或Y方向(如图中所示是X方向)。

其他内容，如单向传振连接器的具体结构变化均同实施例一，这里不再赘述。

本实施例也有三种使用情况：但是这三种与实施例一存在不同：第一种：X、Z方向单独作用的振动试验；第二种：X、Z两个方向同时作用的复合振动试验；第三种：通过翻转试件的方式，完成Y方向的单独作用的振动试验以及Y方向和Z方向同时作用的复合振动试验。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1、一种三轴振动试验装置，其特征在于：包括一个试件工作台(1)、三个振动发生器以及三个或三组单向传振连接器；

以试件工作台(1)的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器(2)，第一振动发生器(2)的振动体与试件工作台(1)底面经第一或第一组单向传振连接器(3)连接；在X方向上布置第二振动发生器(4)，第二振动发生器(4)的振动体与试件工作台(1)的对应侧面经第二或第二组单向传振连接器(5)连接；在Y方向上布置第三振动发生器(6)，第三振动发生器(6)的振动体与试件工作台(1)的对应侧面经第三或第三组单向传振连接器(7)连接；

所述每个单向传振连接器由第一连接座(8)、第二连接座(9)和中间连接件(10)组成，其中，中间连接件(10)位于第一连接座(8)与第二连接座(9)之间，中间连接件(10)的一端与第一连接座(8)导向滑动连接，构成第一导向滑动副，中间连接件(10)的另一端与第二连接座(9)导向滑动连接，构成第二导向滑动副，第一导向滑动副与第二导向滑动副在空间中相互垂直，并构成单向传振连接器的自由滑动平面，而中间连接件(10)相对于第一连接座(8)和第二连接座(9)在垂直于所述自由滑动平面的方向上定位连接，并构成单向传振连接器的单向传振方向；

第一或第一组单向传振连接器(3)的单向传振方向为Z方向，第二或第二组单向传振连接器(5)的单向传振方向为X方向，第三或第三组单向传振连接器(7)的单向传振方向为Y方向；所述单向传振连接器的第一连接座(8)和第二连接座(9)两者中，一个与试件工作台(1)固定连接，另一个与振动发生器的振动体固定连接。

2、根据权利要求1所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述单向传振连接器的第一连接座(8)和第二连接座(9)中设置压力注油孔道(11)，在导向滑动副中形成静压油膜，该静压油膜在单向传振方向上构成静压支承。

3、根据权利要求1所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述振动发生器采用电动振动台、机械振动台、液压振动台或机械振动机构。

4、根据权利要求1所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述每组单向传振连接器由至少两个单向传振连接器并列构成。

5、根据权利要求1所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述试件工作台(1)在Z方向上还设有弹性支承或悬挂结构，其中弹性支承结构从下方支撑试件工作台(1)，弹性悬挂结构从上方悬挂试件工作台(1)。

6、一种三轴振动试验装置，其特征在于：包括一个试件工作台(1)、两个振动发生器以及两个或两组单向传振连接器；

以试件工作台(1)的重心为基准，在Z方向上布置第一振动发生器(2)，第一振动发生器(2)的振动体与试件工作台(1)底面经第一或第一组单向传振连接器(3)连接；在X或Y方向上布置第二振动发生器(4)，第二振动发生器(4)的振动体与试件工作台(1)的对应侧面经第二或第二组单向传振连接器(5)连接；

所述每个单向传振连接器由第一连接座(8)、第二连接座(9)和中间连接件(10)组成，其中，中间连接件(10)位于第一连接座(8)与第二连接座(9)之间，中间连接件(10)的一端与第一连接座(8)导向滑动连接，构成第一导向滑动副，中间连接件(10)的另一端与第二连接座(9)导向滑动连接，构成第二导向滑动副，第一导向滑动副与第二导向滑动副在空间中相互垂直，并构成单向传振连接器的自由滑动平面，而中间连接件(10)相对于第一连接座(8)和第二连接座(9)在垂直于所述自由滑动平面的方向上定位连接，并构成单向传振连接器的单向传振方向；

第一或第一组单向传振连接器(3)的单向传振方向为Z方向，第二或第二组单向传振连接器(5)的单向传振方向为X或Y方向；所述单向传振连接器(5)的第一连接座(8)和第二连接座(9)两者中，一个与试件工作台(1)固定连接，另一个与振动发生器的振动体固定连接。

7、根据权利要求6所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述单向传振连接器的第一连接座(8)和第二连接座(9)中设置压力注油孔道(11)，在导向滑动副中形成静压油膜，该静压油膜在单向传振方向上构成静压支承。

8、根据权利要求6所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述振动发生器采用电动振动台、机械振动台、液压振动台或机械振动机构。

9、根据权利要求6所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述每组单向传振连接器由至少两个单向传振连接器并列构成。

10、根据权利要求6所述的三轴振动试验装置，其特征在于：所述试件工作台(1)在Z方向上还设有弹性支承或悬挂结构，其中弹性支承结构从下方支撑试件工作台(1)，弹性悬挂结构从上方悬挂试件工作台(1)。

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