CN103148869A - 一种大过载与线振动复合测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种大过载与线振动复合测试设备，包括离心机、离心工作台、激振器、振动梁、垂直导向装置、变方向夹具、平衡块和仪表，离心工作台安装在离心机上，激振器安装于圆盘离心机的中心部位，振动梁通过垂直导向装置与离心工作台固定连接，变方向夹具分别与振动梁和离心工作台的左端和连接，变方向夹具上设有仪表。本发明满足大过载与线振动复合环境的测试要求，设备结构精简，零部件的标准化率高，制造工艺性好以及调试维护方便；激振器安装定位在离心机中心轴线上，经过调心减小偏心载荷，激振器外壳随同离心机一起转动，从而解决了激振器在大过载下纠偏问题；可在不改变激振器安装位置的条件下，输出水平振动或垂直振动。

Description

一种大过载与线振动复合测试设备

技术领域

本发明涉及惯性导航测试技术领域，具体涉及一种大过载与线振动复合测试设备。 

背景技术

目前，很多惯性仪表的环境试验中都有对产品进行大过载与线振动复合环境试验的要求。因为飞行器、导弹、卫星和宇宙飞船等在发射阶段和再入阶段都要经受的大过载与线振动的复合环境作用，因此研究复合环境对惯性仪表的影响至关重要。但是长期以来，由于没有大过载与线振动的复合测试设备，对此类问题均采用单项环境试验代替，即先对受试产品利用振动台实现振动实验，再用离心机实现大过载实验，但是受试产品在单项振动及线加速度环境分别实验与振动与过载复合环境作用下进行实验，对受试产品的影响肯定是存在差异的，只有复合环境才是产品受到的真正环境条件，因此研制复合环境的测试设备对评定产品性能非常重要。我国在复合环境试验设备研究方面起步较晚，与世界先进水平有较大的差距。目前的已有的方案都是以臂式离心机为主体的复合环境模拟试验设备，这种设备的一般做法是在离心机大臂的一端安装一个吊篮，在吊篮中安装振动设备，但是这种设备结构复杂，体积庞大，主要应用于土木工程和结构力学研究领域，并不适合惯性仪表测试领域，另外一般采用这种方案的设备需要解决大过载下电磁振动设备如何正常工作问题，否则就会出现大过载下电磁动圈发生偏斜，甚至烧毁。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种大过载与线振动复合测试设备。 

本发明的目的是这样实现的：一种大过载与线振动复合测试设备，包括离心机、离心工作台、激振器、振动梁、垂直导向装置、变方向夹具、平衡块和仪表，离心工作台安装在离心机上，激振器安装于圆盘离心机的中心部位，激振器可以通过调心装置调心，离心机的转速和激振器的振动频率均可调整，振动梁通过垂直导向装置与离心工作台固定连接，变方向夹具分别与振动梁和离心工作台的左端和连接，振动梁的右端和离心工作台的右端设有平衡块，变方向夹具上设有仪 表。 

本发明还有这样一些技术特征： 

所述的变方向夹具内设有倾斜沟槽，倾斜沟槽内安装有滚动轴承、连接体分别与滚动轴承和振动梁连接。 

所述的变方向夹具通过燕尾导轨与离心工作台连接。 

本发明满足大过载与线振动复合环境的测试要求，设备结构精简，零部件的标准化率高，制造工艺性好以及调试维护方便；激振器安装定位在离心机中心轴线上，经过调心减小偏心载荷，激振器外壳随同离心机一起转动，从而解决了激振器在大过载下纠偏问题；可在不改变激振器安装位置的条件下，输出水平振动或垂直振动。 

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图； 

图2为变方向夹具结构示意图； 

图3为变方向夹具的剖面图； 

图4为变方向夹具与离心工作台的连接部位示意图。 

具体实施方式

下面结合上说明书附图对本发明作进一步说明： 

如图1所示，一种大过载与线振动复合测试设备，包括离心机1、离心工作台2、激振器3、振动梁4、垂直导向装置5、变方向夹具6、平衡块7和仪表8，离心工作台2安装在离心机1上，激振器3安装于圆盘离心机1的中心部位，激振器3可以通过调心装置调心，离心机1的转速和激振器3的振动频率均可调整，振动梁4通过垂直导向装置5与离心工作台2固定连接，变方向夹具6分别与振动梁4和离心工作台2的左端和连接，振动梁4的右端和离心工作台2的右端设有平衡块7，变方向夹具6上设有仪表8。 

实施例1：结合图3，本发明一种大过载与线振动复合测试装置，它是由圆盘式离心机和振动梁，变方向夹具等组成的，变向夹具安装在圆盘式离心机边缘上，激振器安装于圆盘离心机的中心部位，激振器可以通过调心装置调心，圆盘式离心机的转速和激振器的振动频率都可以调整。 

1、受试产品水平振动——大过载复合运动 

如图1所示，激振器垂直安装在离心机中心位置，振源经振动梁上的夹具传递给受试产品。该夹具具有变向导槽将振动器的垂直振动改变成为受试产品的水平振动。 

变方向振动夹具通过导槽中的滚动轴承，在槽中的斜向移动来实现受试产品的水平振动。受试产品与其固定安装的夹具重量由离心机工作台承受，振动梁只承受重量很小的夹具变向部件，在满足振动梁刚度的条件下，振动梁的惯性矩较小，离心机功耗相应也较小。 

过载加速度由离心机的转动来实施，可以达到50g以上，从而实现了受试产品的水平振动——大过载复合环境。 

2、受试产品垂直振动——大过载复合运动 

如图1所示，这种环境只需一个定位、固定的简单夹具将受试产品安装在振动梁上，振动器的垂直振动通过振动梁直接把垂直振动传递给受试产品，以实现产品的垂直振动。同样大过载加速度由离心机转动实施。 

本发明的线振动与过载组合测试方法，步骤如下：将被测惯性仪表安装在变方向夹具上，被测惯性仪表可以通过安装夹具的调整角度，实现输入轴高精度初始对准，惯性仪表的测试信号通过滑环可以传到地面监控计算机与测试信号多参量数据采集系统；给圆盘式离心机和激振器通电后，开启圆盘式离心机和激振器的控制程序，根据测试需要调整圆盘式离心机的转速以及激振器的振动频率，将圆盘式离心机以及激振器的产生输入信号作为参考信号，和被测惯性仪表的输出信号进行比较，就可以分析出被测惯性仪表在不同激励信号下的响应情况，从而据此可以分析被测惯性仪表的实际性能。 

根据复合环境的要求，在保证实验设备性能和精度的条件下，力争该设备结构精简，零部件的标准化率高，制造工艺性好以及调试维护方便等，其设计特点主要有： 

1、设备的总体布局紧凑，不仅减小运动部件的转动惯量；而且可以满足较高速度是运转的平稳性、可靠性及安全性。 

2、将重量较大的激振器置于该实验设备的中心部位，使其转动惯量最小，无需增加大重量的配重，从而提高了设备的综合刚度和运动精度。此外，考虑激振器高度较大，为降低整体高度和运动稳定性，将激振器置于夹具之中。为了使 激振器能够调中和夹紧，在夹具四角设计四个V型夹头，并通过具有防振作用的螺栓来调中及夹紧。为隔绝激振器的振动传递至离心机，在激振器原有的具有减振作用的框架底部附加隔振橡胶垫，做到双层隔振。 

3、设备可以实现两种振动形式，即垂直振动和水平振动。以往采用的改变激振器方位的方法，实施振动方向的改变，这种方法是不合理的，因为激振器尺寸较大，重量较重，改变安装位置不仅夹具的结构复杂，而且变向精度也难以保证。为此我们设计了一个“振动变向器”，在不改变激振器安装位置的条件下，输出水平振动或垂直振动。为提高“振动变向器”的效率，其中的支承环节采用滚动轴承，特别是选用滚针轴承，可进一步提高变向精度和减少变向器尺寸。 

4、离心机转动轴系采用角接触球轴承，上支承为双轴承固定端，并通过预紧提高轴系的回转精度，下支承为深沟径向轴承的自由端，以容纳主轴轴向变形。 

5、离心机工作台采用盘形结构，其优点是静止空间形状和体积与转动占据的空间形状和体积相差无几，不仅风阻小而稳定；而且结构刚度要比臂式结构大。 

6、盘式工作台除去掉振动梁占有空间之外，尚留有两块月牙形空间，可以用作其他元件的离心实验。此外，盘式离心机工作台可以承受部分实验产品的重量减轻振动梁的振动负荷。 

7、用振动梁实现大过载与振动复合环境，以减小复合运动的驱动功率。此外，振动梁两侧面罩有水滴状薄板，以避免空气涡流及减小空气阻力。 

8、激振器选用标准产品，不仅质量稳定，体积较小；而且缩短了研制周期和降低了成本。 

9、考虑激振器在工作中发热，在其夹具上装有抽风机以降低温度，保证激振器工作正常。 

10、平衡装置由定量块和微调机构组成，以提高配重精确度。 

主要性能指标：负载重量：25Kg；最大过载：50g；线振动频率：0～100Hz。 

Claims (3)

1.一种新的大过载与线振动复合测试设备，包括离心机(1)、离心工作台(2)、激振器(3)、振动梁(4)、垂直导向装置(5)、变方向夹具(6)、平衡块(7)和仪表(8)，其特征在于：离心工作台(2)安装在离心机(1)上，激振器(3)安装于圆盘离心机(1)的中心部位，激振器(3)可以通过调心装置调心，离心机(1)的转速和激振器(3)的振动频率均可调整，振动梁(4)通过垂直导向装置(5)与离心工作台(2)固定连接，变方向夹具(6)分别与振动梁(4)和离心工作台(2)的左端和连接，振动梁(4)的右端和离心工作台(2)的右端设有平衡块(7)，变方向夹具(6)上设有仪表(8)。

2.根据权利要求1所述的一种新的大过载与线振动复合测试设备，其特征在于：所述的变方向夹具(6)内设有倾斜沟槽，倾斜沟槽内安装有滚动轴承(10)、连接体(9)分别与滚动轴承(10)和振动梁(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种新的大过载与线振动复合测试设备，其特征在于：所述的变方向夹具(6)通过燕尾导轨与离心工作台(2)连接。

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