CN103048104A - 一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，包括夹具主体、第一接口、第二接口、上端面外壁凸台、限位块、上端面内壁凸台，其中，所述第一接口设置于所述夹具主体的底部，所述第二接口设置于所述夹具主体的顶部，所述夹具主体的上端面设置有所述上端面外壁凸台和上端面内壁凸台，所述限位块安装于所述上端面外壁凸台，所述限位块用于限制产品的横向滑动。本发明解决了实体式大型振动试验夹具在扩大接口的情况下，质量大、强度低、刚度弱、一阶基频低等缺陷。本发明的夹具结构形式采用筋板式，大幅提高了大型振动试验夹具的刚度与强度，使得夹具的一阶频率高于航天器的3-5倍，大大提高了振动试验的安全与可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及振动试验夹具，尤其是大接口的振动试验夹具，具体涉及一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具。
背景技术
振动试验是环境试验的重要组成部分，夹具在振动试验中发挥着极为重要的作用。振动试验夹具从振动台把机械连接的振动能量传递给试件，在传递能量过程中不能失真。在振动台整个试验频率范围内，要使其动圈的振动能量不失真的传递到台面上，是比较困难的。不合理的夹具设计、制造及安装使用容易产生“过振动”与“欠振动”，即使勉强达到控制谱的要求，也必将加重控制系统的负载，尤其在振动台的动态响应范围较小时，矛盾会更加突出。振动夹具的设计原则要求在满足试件安装的前提下，使夹具尽可能质量小、刚度大、在试验频段不出现或少出现共振。振动夹具一阶共振频率是衡量其设计质量的一个重要参数，它的高低直接关系到试验的成功与否。为了让振动夹具把振动台的激励不失真的传递给试件，理论上振动夹具在试验频带内应无谐振峰；振动夹具的一阶共振频率大于试件的一阶共振频率3-4倍。对于一些大型的、复杂的振动夹具，很难达到上述要求，尤其当高度大于500mm时，如夹具仍以实体式出现，则其质量将会相当大，在试验中会过度消耗振动台的推力，很可能导致因推力不足而无法试验的情况。
发明内容
针对现有技术中实体式大型振动试验夹具在接口扩展近一倍，同时要求夹具高度不小于900mm的情况下夹具结构强度低、刚度弱、一阶频率低，质量大等缺陷，本发明的目的是提供一种大接口筋板式振动试验夹具。利用本发明的技术方案，可以在不增加高度的情况下，保证夹具的强度、刚度，使得夹具在振动试验过程中安全、可靠。
根据本发明的一个方面，提供一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，包括夹具主体、第一接口、第二接口、上端面外壁凸台、限位块、上端面内壁凸台，其中，所述第一接口设置于所述夹具主体的底部，所述第二接口设置于所述夹具主体的顶部，所述夹具主体的上端面设置有所述上端面外壁凸台和上端面内壁凸台，所述限位块安装于所述上端面外壁凸台，所述限位块用于限制产品的横向滑动。
优选地，结构为筋板加减轻孔的形式，还包括加强筋A、加强筋B、中心减轻孔、以及夹具壁减轻孔，所述加强筋A和加强筋B设置于所述夹具主体的内侧壁，所述夹具主体上设置有所述中心减轻孔和夹具壁减轻孔，中心减轻孔尺寸为φ880mm，夹具壁减轻孔主要16个φ380mm、16个φ250mm、16个φ100mm夹具壁通孔组成，夹具壁通孔中心在曲面的法线上。
优选地，所述第一接口包括φ990mm接口和φ1600mm的接口，所述第二接口包括φ3134mm的接口。
优选地，一阶共振频率高于130Hz。
优选地，高度和质量分别为900mm和2100Kg。
优选地，所述夹具主体的壁面角度两次过渡。
优选地，所述限位块的连接孔为腰型孔，尺寸为12*14mm。
优选地，所述上端面内壁凸台和上端面外壁凸台的形式为梯形，梯形的锐角为45°。
优选地，所述加强筋A的高度为450mm，所述加强筋B的高度为720mm，所述加强筋A和加强筋B的厚度均为60mm。
优选地，所述加强筋A和加强筋B上通孔的尺寸均为60*80mm。
本发明采用的结构形式舍弃实体式采用筋板式，通过16个φ380mm、φ250mm、φ100mm和一个φ880mm的夹具壁通孔在将接口扩大到φ3134mm时有效地减轻了夹具的质量，若采用实体式结构，在满足刚度、强度、一阶频率要求的情况下将大大增加夹具的重量，会过多消耗振动台的有效推力；夹具壁面角度经过两次过渡，在不增加夹具高度的情况下有效地避让了试验产品，优选例中的夹具高度仅为900mm，夹具太高会导致水平向试验产生较大倾覆力矩，垂直向则会产生较大偏矩，引起控制难度增大，严重时会导致设备损坏，通过16个加强筋增强了夹具的刚度与强度，使用12个限位块限制产品的横向滑动，为了限位块与产品接触紧密，限位块的连接孔采用3个腰形孔；为了加强夹具与振动台的连接刚度与强度，夹具φ1600mm的接口共有32个φ18mm的孔与振动台，故在加强筋上开了通孔便于夹具与振动台的连接。
与现有技术相比，本发明解决了实体式大型振动试验夹具在扩大接口的情况下，质量大、强度低、刚度弱、一阶基频低等缺陷。本发明的夹具结构形式采用筋板式，大幅提高了大型振动试验夹具的刚度与强度，使得夹具的一阶频率高于航天器的3-5倍，大大提高了振动试验的安全与可靠性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为根据本发明提供的一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具的结构示意图；
图2为图1所示一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具的截面示意图。
图中：1为振动试验夹具，2.为第一接口，3.为第二接口，4为上端面外壁凸台，5为限位块，6为上端面内壁凸台，7为加强筋A，8为加强筋B，9为中心减轻孔，10为夹具壁减轻孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，具体地，根据本发明提供的一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具1主要用于在大型空间飞行器振动试验中将振动台φ990mm、φ1600mm的接口尺寸扩展近一倍以适应φ3000mm以上大接口产品的安装，所述振动试验夹具1的一阶共振频率达137Hz可满足大型空间飞行器振动试验的要求。所述振动试验夹具1的夹具结构通过筋板加减轻孔的形式在控制高度与质量的情况下，将原有φ990mm、φ1600mm的第一接口2扩展到φ3134mm的第二接口3,并保证了较高的刚度和频率，解决了大型振动夹具在扩大接口而又要求降低高度的情况下，导致频率、刚度及强度大幅下降的缺陷。夹具上端面外壁凸台4主要用来安装限位块5，限位块5限制产品横向滑动，夹具上端面内壁凸台6用来支撑产品，增加夹具与产品的接触面，防止产品在振动过程中由于悬臂而产生损坏，加强筋A7高度低于加强筋B8有效地解决了产品与夹具干涉问题，中心减轻孔9及夹具壁减轻孔10降低了夹具的质量，减少夹具对振动台的有效推力的消耗。
更为具体地，如图1所示，大型空间航天器在进行振动试验时，所述振动试验夹具1通过底部φ990mm、φ1600mm的第一接口2安装在振动台上，产品通过夹具顶部φ3134mm的第二接口3安装于振动试验夹具1上，通过12个限位块5压紧产品。所述振动试验夹具1结构采用加强筋形式，高度为900mm，最大外形尺寸为φ3300mm，质量为2100Kg，一阶共振频率高达137Hz，大大超过了大型空间航天器要求的最高频率。
进一步地，如图2所示，所述振动试验夹具1的上端面外壁凸台4主要用来安装限位块5，限位块5用于限制产品横向滑动，所述振动试验夹具1的上端面内壁凸台6用来支撑产品，增加夹具与产品的接触面，防止产品在振动过程中由于悬臂而产生损坏，所述振动试验夹具1的壁面角度两次过渡，且加强筋A7高度低于加强筋B8有效地解决了产品与夹具干涉问题，中心减轻孔9及夹具壁减轻孔10降低了夹具的质量，减少夹具对振动台的有效推力的消耗。
所述振动试验夹具1结构强度高、刚度大、承载能力强、响应均匀，解决了大型振动试验夹具设计的技术难点，制造成本低、适用性强取得了良好的经济效应。所述振动试验夹具1的一阶频率高于航天器的3-5倍，大大提高了大型航天器振动试验的安全与可靠性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，包括夹具主体、第一接口、第二接口、上端面外壁凸台、限位块、上端面内壁凸台，其中，所述第一接口设置于所述夹具主体的底部，所述第二接口设置于所述夹具主体的顶部，所述夹具主体的上端面设置有所述上端面外壁凸台和上端面内壁凸台，所述限位块安装于所述上端面外壁凸台，所述限位块用于限制产品的横向滑动。
2.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，结构为筋板加减轻孔的形式，还包括加强筋A、加强筋B、中心减轻孔、以及夹具壁减轻孔，所述加强筋A和加强筋B设置于所述夹具主体的内侧壁，所述夹具主体上设置有所述中心减轻孔和夹具壁减轻孔，中心减轻孔尺寸为φ880mm，夹具壁减轻孔主要16个φ380mm、16个φ250mm、16个φ100mm夹具壁通孔组成，夹具壁通孔中心在曲面的法线上。
3.根据权利要求2所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述第一接口包括φ990mm接口和φ1600mm的接口，所述第二接口包括φ3134mm的接口。
4.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，一阶共振频率高于130Hz。
5.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，高度和质量分别为900mm和2100Kg。
6.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述夹具主体的壁面角度两次过渡。
7.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述限位块的连接孔为腰型孔，尺寸为12*14mm。
8.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述上端面内壁凸台和上端面外壁凸台的形式为梯形，梯形的锐角为45°。
9.根据权利要求2所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述加强筋A的高度为450mm，所述加强筋B的高度为720mm，所述加强筋A和加强筋B的厚度均为60mm。
10.根据权利要求1所述的用于大型空间飞行器地面振动试验夹具，其特征在于，所述加强筋A和加强筋B上通孔的尺寸均为60*80mm。
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