專利名稱：多軸振動復合試驗工作臺面的平衡結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及力學環(huán)境試驗設備，具體涉及二軸向和三軸向振動復合試驗臺中工作臺面的平衡結構。
背景技術：
振動試驗的目的是在試驗室內人工模擬產品在運輸、儲存、使用過程中可能經(jīng)受到的振動載荷及其對試件產生的影響，并考核其適應性。常規(guī)的試驗方式是使用單軸向振動試驗設備對產品的某一個方向進行激勵。但是在實際自然環(huán)境中，產品所遭受的振動和沖擊是多方向同時存在的復合振動環(huán)境，常規(guī)的單軸向振動試驗對這些復雜環(huán)境條件下的多軸向復合振動還原性較差，不能反映出產品在實際環(huán)境中遭受的真實情況，于是人們開
發(fā)出了二軸向或三軸向同時激勵的振動復合試驗臺。二軸向或三軸向振動復合試驗臺通常在二維或三維軸向均設有振動發(fā)生器，而每個振動發(fā)生器均通過一個傳振解耦裝置與工作臺面進行連接，比如中國專利CN101487765B、CN102478449A等等。這些試驗設備在振動復合試驗中，當?shù)谝惠S向振動發(fā)生器發(fā)出振動時通過該第一軸向的傳振解耦裝置傳遞振動頻率和推力，當?shù)诙S向振動發(fā)生器發(fā)出振動時第一軸向的傳振解耦裝置通過解耦進行配合，從而實現(xiàn)了同軸傳振異軸解耦的目標，最終將來自不同軸向的振動通過工作臺面復合施加到試件上。在振動試驗設備中，工作臺面的作用是用來承載試驗物品，但在二軸向或三軸向振動復合試驗設備中，由于工作臺面在各振動方向上均通過傳振解耦裝置與振動發(fā)生器進行連接，因此對于工作臺面來說存在一個振動平衡問題，具體說就是理論上要求工作臺面的幾何中心與重心至少在同一條重力垂線上，而實踐中盡管設計人員都利用幾何對稱的原理來保證工作臺面的幾何中心與重心在重力垂線方向的一致性，比如采用立方體、圓柱體、圓錐體以及框架結構等等，但是在工作臺面的側部連接傳振解耦裝置后，重心將會發(fā)生移偏，導致振動平衡問題。據(jù)申請人了解，以往在振動試驗過程中由于試驗的量級較低(比如試驗推力在試驗臺最大推力的30%以下，移位在最大移位的30%以下，振動頻率80Hz以下)，技術人員往往忽視振動平衡問題。但當試驗的量級較高，特別是振動頻率在80-200Hz時，振動平衡問題開始突顯。具體表現(xiàn)是試驗振動波形失真大，當失真度超出允許誤差范圍時，導致試驗中斷或異常停止(比如出現(xiàn)過電流或過電壓保護系統(tǒng)迫使試驗臺停止工作)，最終使振動試驗系統(tǒng)無法正常工作。于是，如何解決這一問題是本領域技術人員研究的課題。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種多軸振動復合試驗工作臺面的平衡結構，其目的是要解決工作臺面因連接傳振解耦裝置而引起的重心與幾何中心發(fā)生偏移的振動平衡問題。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種多軸振動復合試驗工作臺面的平衡結構，包括一個用來承載試驗物品的工作臺面，該工作臺面在X軸向或/和Y軸向連接有傳振解耦裝置，傳振解耦裝置中的第一滑動部件與工作臺面固定連接，其創(chuàng)新在于針對X軸向或/和Y軸向傳振解耦裝置中的第一滑動部件，在工作臺面的側部或底部固定設置有平衡配重塊，平衡配重塊為剛性質量體，所述工作臺面、第一滑動部件和平衡配重塊三者形成剛性整體,該剛性整體的重心與工作臺面的幾何中心位于同一條重力垂線上。上述技術方案中的有關內容解釋如下
I.上述方案中，所述多軸是指二軸和三軸兩種情況，其中，三軸是指X軸、Y軸和Z軸；二軸有三種情況，第一種是X軸和Y軸，第二種是X軸和Z軸，第三種是Y軸和Z軸。所述X軸、Y軸和Z軸是指三維座標中的X軸、Y軸和Z軸方向，參見圖I中的三維座標示意。2.上述方案中，所述傳振解耦裝置是指在多軸振動復合試驗臺中用于連接工作臺面與振動發(fā)生器的裝置，該裝置的作用是同軸傳振，異軸解耦。3.上述方案中，所述第一滑動部件是指傳振解耦裝置中與工作臺面固定連接的部件。在傳振解耦裝置中通常存在兩個相對滑動的部件，其中一個部件用來與工作臺面固定連接，而另一個部件用來與振動發(fā)生器。所述振動發(fā)生器可以采用電動振動臺、機械振動臺、液壓振動臺或機械振動機構，其中機械振動機構是指能夠產生機械振動的機構。4.上述方案中，與工作平面連接的每個軸向的傳振解耦裝置和振動發(fā)生器可以由一個傳振解耦裝置和一臺振動發(fā)生器來實現(xiàn)，也可以由兩個傳振解耦裝置和兩臺振動發(fā)生器并列來實現(xiàn)，甚至可以由三個或三個以上傳振解耦裝置和三臺或三臺以上振動發(fā)生器并列來實現(xiàn)。具體的選擇可以根據(jù)實際需要來確定。本發(fā)明的設計原理和效果是在振動試驗設備中，除了單軸向振動試驗臺而外，多 軸向振動復合試驗臺的工作臺面由于在X軸向或/和Y軸向需要通過傳振解耦裝置與振動發(fā)生器進行連接，使工作臺面形成了非對稱性結構，導致工作臺面的重心發(fā)生偏移。如果這種偏移發(fā)生在X軸方向，不僅影響X軸向的傳振效果，而且影響Y軸向的傳振效果，同理如果偏移發(fā)生在Y軸方向，不僅影響Y軸向的傳振效果，而且影響X軸向的傳振效果。這種振動平衡問題在以往多軸向振動復合試驗臺中普遍存在，但不容易被發(fā)現(xiàn)，因此常常被技術人員所忽視。隨著振動試驗量級的提高，振動平衡問題會呈現(xiàn)突顯的特征，最終使振動試驗系統(tǒng)出現(xiàn)中斷或異常停止，無法正常工作。本發(fā)明人經(jīng)過深入研究以及試驗論證發(fā)現(xiàn)了這一問題，并針對X軸向或/和Y軸向出現(xiàn)的重心偏移問題，采取了加裝平衡配重塊的措施，調整工作臺面的重心位置，使工作臺面、第一滑動部件和平衡配重塊三者形成剛性整體的重心與工作臺面的幾何中心位于同一條重力垂線上，從而有效的解決了工作臺面的振動平衡問題。本發(fā)明的特點是1.方法簡單，措施有效，以四兩拔千斤；2.利用平衡配重原理，克服了本領域長期存在的技術問題，具有非顯而易見性；3.大大提高了 X、Y、Z三個軸向頻率響應一致性，為實現(xiàn)高量級振動試驗提供了振動平衡方面的保障。
附圖I為本發(fā)明三軸向振動復合試驗臺立體 附圖2為本發(fā)明實施例工作臺面與三軸向傳振解耦裝置及平衡配重塊的連接關系示意 附圖3為本發(fā)明實施例工作臺面、三軸向傳振解耦裝置及平衡配重塊裝配后的主視
圖；附圖4為本發(fā)明實施例工作臺面、三軸向傳振解耦裝置及平衡配重塊裝配后的俯視
附圖5為本發(fā)明實施例工作臺面、三軸向傳振解耦裝置及平衡配重塊裝配后的剖視
附圖6為本發(fā)明三軸向振動復合試驗臺中傳振解耦裝置及振動發(fā)生器的布局變化圖。以上附圖中1.工作臺面；2. Z軸傳振解耦裝置；3. X軸傳振解耦裝置；4. Y軸傳振解耦裝置；5. Z軸振動發(fā)生器；6. X軸振動發(fā)生器；7. Y軸振動發(fā)生器；8.滑動塊；9.滑動座；10.平衡配重塊。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例I :一種三軸向振動復合試驗臺
如圖1-5所示,該三軸向振動復合試驗臺具有一個用來承載試驗物品的工作臺面I,該工作臺面I在底部垂直的Z軸方向上經(jīng)一個Z軸傳振解耦裝置2連接一個Z軸振動發(fā)生器5，在側部水平的X軸方向上經(jīng)一個X軸傳振解耦裝置3連接一個X軸振動發(fā)生器6，在側部水平的Y軸方向上經(jīng)一個Y軸傳振解耦裝置4連接一個Y軸振動發(fā)生器7。所述X軸振動發(fā)生器6、Y軸振動發(fā)生器7和Z軸振動發(fā)生器5可以采用電動振動臺、機械振動臺、液壓振動臺或機械振動機構，其中機械振動機構是指能夠產生機械振動的機構。所述Z軸傳振解耦裝置2、Χ軸傳振解耦裝置3和Y軸傳振解耦裝置4的結構均相同，且為平面靜壓式傳振解耦裝置。所述平面靜壓式傳振解耦裝置由滑動塊8和滑動座9兩部分滑動連接構成，其中，滑動塊8為第一滑動部件與工作臺面I固定連接。本實施例三軸向振動復合試驗臺的工作臺面I的外形為一個立方體，其自身的幾何中心與重心位于同一條重力垂線上。但在X軸向和Y軸向固定連接滑動塊8 (即第一滑動部件)后，重心在X軸向和Y軸向均發(fā)生偏移。為了解決X軸向和Y軸向的重心偏移問題(Ζ軸向不存在振動平衡問題)，針對X軸向和Y軸向的滑動塊8 (第一滑動部件)，在工作臺面I的側部(也可以是底部)對應X軸向和Y軸向的滑動塊8分別設置一個X軸向的平衡配重塊10和一個Y軸向的平衡配重塊10 (見圖2所示)。X軸向的平衡配重塊10用來平衡X軸向的滑動塊8，Y軸向的平衡配重塊10用來平衡Y軸向的滑動塊8。兩個平衡配重塊10分別固定在工作臺面I的不同側部(也可以是底部)，使工作臺面I、第一滑動部件和平衡配重塊10三者形成剛性整體。平衡配重塊10為剛性質量體，其質量能夠使剛性整體的重心與工作臺面I的幾何中心位于同一條重力垂線上。圖6為三軸向振動復合試驗臺中傳振解耦裝置及振動發(fā)生器的布局變化圖。從圖6中可以看出，該三軸向振動復合試驗臺在X軸向由兩臺X軸振動發(fā)生器6并列設置構成，在Y軸向也由兩臺Y軸振動發(fā)生器7并列設置構成。因此，在X軸向存在兩個X軸傳振解耦裝置3，在Y軸向存在兩個Y軸傳振解耦裝置4。為了解決X軸向和Y軸向的重心偏移問題，在工作臺面I的側部(也可以是底部)對應X軸向和Y軸向的滑動塊8分別設置兩個X軸向的平衡配重塊10和兩個Y軸向的平衡配重塊10 (見圖6所示)，使剛性整體的重心與工作臺面I的幾何中心位于同一條重力垂線上。
在本實施例中，平衡配重塊10可以由一個獨立配重單元構成，也可以由多個獨立配重單元組成。實施例2 : —種X軸向和Y軸向振動復合試驗臺
本實施例未給出圖示，但本領域技術人員可以在實施例I提供的圖示基礎上，想象出X軸向和Y軸向振動復合試驗臺結構。即將圖I中的Z軸傳振解耦裝置2和Z軸振動發(fā)生器5移除，然后在工作臺面I的底部提供一個水平滑動支撐即可實現(xiàn)。這種振動復合試驗臺同樣存在X軸向和Y軸向的重心偏移問題，解決問題的措施與實施例I相同，這里不再重復描述。這里需要指出的是當振動復合試驗臺同時出現(xiàn)X軸向和Y軸向的重心偏移問題時，平衡配重塊10可以對應X軸傳振解耦裝置3和Y軸傳振解耦裝置4中的滑動塊8 (第一滑動部件)設在工作臺面I靠近第一側部和第二側部交叉的區(qū)域位置，而非同軸設置。但這種方案往往計算比較復雜，最終效果仍然是使剛性整體的重心與工作臺面I的幾何中心位于同一條重力垂線上。
實施例3 : —種X軸向和Z軸向振動復合試驗臺
本實施例未給出圖示，但本領域技術人員可以在實施例I提供的圖示基礎上，想象出X軸向和Z軸向振動復合試驗臺結構。即將圖I中的Y軸傳振解耦裝置4和Y軸振動發(fā)生器7移除即可實現(xiàn)。這種振動復合試驗臺僅存在X軸向的重心偏移問題，解決問題的措施僅針對X軸傳振解耦裝置3中的滑動塊8在工作臺面I的X軸向側部或底部固定設置平衡配重塊10即可。具體可參見實施例I中有關X軸向設置平衡配重塊10的內容，Z軸向不存在振動平衡問題。實施例4 : 一種Y軸向和Z軸向振動復合試驗臺
本實施例未給出圖示，但本領域技術人員可以在實施例I提供的圖示基礎上，想象出Y軸向和Z軸向振動復合試驗臺結構。即將圖I中的X軸傳振解耦裝置3和X軸振動發(fā)生器6移除即可實現(xiàn)。這種振動復合試驗臺僅存在Y軸向的重心偏移問題，解決問題的措施僅針對Y軸傳振解耦裝置4中的滑動塊8在工作臺面I的Y軸向側部或底部固定設置平衡配重塊10即可。具體可參見實施例I中有關Y軸向設置平衡配重塊10的內容，Z軸向不存在振動平衡問題。總之，關于平衡配重塊的質量、數(shù)量和安裝位置可以根據(jù)具體需要來確定，目的是為了使工作臺面的幾何中心與實際剛性整體的重心位于同一條重力垂線上。如果在X軸向和Y軸向由三個或三個以上傳振解耦裝置和三臺或三臺以上振動發(fā)生器并列來實現(xiàn)，也可以按照本發(fā)明原理來調整實際剛性整體的重心位置，實現(xiàn)振動平衡。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種多軸振動復合試驗工作臺面的平衡結構，包括一個用來承載試驗物品的工作臺面(I )，該工作臺面(I)在X軸向或/和Y軸向連接有傳振解耦裝置，傳振解耦裝置中的第一滑動部件與工作臺面(I)固定連接，其特征在于針對X軸向或/和Y軸向傳振解耦裝置中的第一滑動部件，在工作臺面(I)的側部或底部固定設置有平衡配重塊(10)，平衡配重塊(10)為剛性質量體，所述工作臺面(I)、第一滑動部件和平衡配重塊(10)三者形成剛性整體，該剛性整體的重心與工作臺面(I)的幾何中心位于同一條重力垂線上。
2.根據(jù)權利要求I所述的平衡結構，其特征在于所述傳振解耦裝置包含X軸傳振解耦裝置(3)，該X軸傳振解耦裝置(3)設在工作臺面(I)側部的X軸方向上，所述平衡配重塊(10)對應X軸傳振解耦裝置(3)中的第一滑動部件設在工作臺面(I)對稱的另一側部或底部。
3.根據(jù)權利要求I所述的平衡結構，其特征在于所述傳振解耦裝置包含Y軸傳振解耦裝置(4)，該Y軸傳振解耦裝置(4)設在工作臺面(I)側部的Y軸方向上，所述平衡配重塊(10)對應Y軸傳振解耦裝置(4)中的第一滑動部件設在工作臺面(I)對稱的另一側部或底部。
4.根據(jù)權利要求I所述的平衡結構，其特征在于所述傳振解耦裝置包含X軸傳振解耦裝置(3)和Y軸傳振解耦裝置(4)，X軸傳振解耦裝置(3)設在工作臺面(I)側部的X軸方向上，Y軸傳振解耦裝置(4)設在工作臺面(I)側部的Y軸方向上，所述平衡配重塊(10)對應X軸傳振解耦裝置(3)和Y軸傳振解耦裝置(4)中的第一滑動部件分別設在工作臺面(I)對稱的另一側部或底部。
5.根據(jù)權利要求2-4之一所述的平衡結構，其特征在于所述平衡配重塊(10)由一個獨立配重單元或多個獨立配重單元組成。
6.根據(jù)權利要求I所述的平衡結構，其特征在于所述傳振解耦裝置包含X軸傳振解耦裝置(3)和Y軸傳振解耦裝置(4)，X軸傳振解耦裝置(3)設在工作臺面(I)側部的X軸方向上，Y軸傳振解耦裝置(4)設在工作臺面(I)側部的Y軸方向上，所述平衡配重塊(10)對應X軸傳振解耦裝置(3)和Y軸傳振解耦裝置(4)中的第一滑動部件設在工作臺面(I)靠近第一側部和第二側部交叉的區(qū)域位置。
全文摘要
一種多軸振動復合試驗工作臺面的平衡結構，包括一個用來承載試驗物品的工作臺面(1)，該工作臺面(1)在X軸向或/和Y軸向連接有傳振解耦裝置，傳振解耦裝置中的第一滑動部件與工作臺面(1)固定連接，其特征在于針對X軸向或/和Y軸向傳振解耦裝置中的第一滑動部件，在工作臺面(1)的側部或底部固定設置有平衡配重塊(10)，平衡配重塊(10)為剛性質量體，所述工作臺面(1)、第一滑動部件和平衡配重塊(10)三者形成剛性整體，該剛性整體的重心與工作臺面(1)的幾何中心位于同一條重力垂線上。本方案解決了工作臺面因連接傳振解耦裝置而引起的重心與幾何中心發(fā)生偏移的振動平衡問題。
文檔編號G01M7/06GK102865986SQ201210343050
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權日2012年9月17日
發(fā)明者鄭建洲, 武元楨 申請人:蘇州蘇試試驗儀器股份有限公司