CN104266829A - 微振动隔振器的测试方法 - Google Patents

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钟鸣
周徐斌
申军烽
周春华
蒋国伟
黄俊杰
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Abstract

本发明提供了一种微振动隔振器的测试方法，包括隔振器轴向刚度测试方法、横向刚度测试方法、弯曲刚度测试方法、扭转刚度测试方法和蠕变测试方法。本发明提供的微振动隔振器的测试方法，针对卫星典型有效载荷的金属弹簧隔振器的六方向刚度以及蠕变性能，采用成熟的拉压试验机、扭转试验机以及蠕变试验箱进行试验，测试精度高；测量的六个方向刚度无耦合，横向刚度与弯曲刚度相互无影响，测量准确度高；蠕变测试通过应变片监测蠕变量，无需打开试验箱，节约隔振器测试数量，防止频繁开闭试验箱带来的测试误差；能够为卫星上对振动敏感载荷的隔振器设计提供全面依据，具有证明隔振产品的性能以及可靠性的积极效果。

Description

微振动隔振器的测试方法
技术领域
本发明涉及卫星载荷的隔振技术领域，具体涉及一种微振动隔振器的测试方法。
背景技术
随着航天技术的发展，成像类载荷以及高分辨率光学载荷的性能和精度的不断提高，卫星搭载的高精度高稳定度载荷对卫星平台的稳定性的要求越来越高，微振动对其影响已经不能忽略，必须采取隔振的措施保证卫星载荷的正常工作。现有的卫星成熟隔振系统主要由金属弹簧隔振器组成，系统的性能取决于隔振弹簧的刚度特性，必须要通过试验的手段验证隔振器的六方向刚度设计，才能保证隔振产品的设计频率以及隔振性能。
由于航天器敏感载荷的特殊性要求，卫星发射过程中，隔振系统需要一套压紧释放装置来保证载荷的稳定性。压紧释放装置的原理是在主动段将隔振弹簧压紧，利用压紧释放装置的高刚度来提高系统的稳定性，在轨工作时，通过爆炸或者电磁解锁等方式将金属弹簧隔振器释放。然而一些载荷在轨运行时，需要先运行一段时间再进行隔振系统的解锁，往往时间长达一年，这就需要对金属弹簧隔振器压紧状态的蠕变性能进行测试。
因此，要对卫星敏感载荷的隔振性能进行验证，设计一种既考虑航天适用性又考虑设计符合性的隔振器测试方法，是解决问题的主要途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微振动隔振器的测试方法，通过使用拉压试验机、扭转试验机以及蠕变测试箱等试验设备，对金属弹簧微振动隔振器的性能进行全面测试。
为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种微振动隔振器的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：通过拉伸试验机进行轴向刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘连接；
步骤2：拉压试验机向下压缩进给，记录不同压缩位移下的压力大小；
步骤3：通过拉伸试验机进行横向刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘固定连接；
步骤4：拉压试验机向下进给，记录不同进给位移下的压力大小；
步骤5：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤3和步骤4；
步骤6：通过扭转试验机进行弯曲刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤7：向扭转试验机的扭转盘施加转矩，记录金属弹簧隔振器不同弯曲角度下的力矩大小；
步骤8：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤6和步骤7；
步骤9：通过扭转试验机进行扭转刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤10：向扭转试验机扭的转盘施加扭矩，记录金属弹簧隔振器不同扭转角度下的力矩大小；
步骤11：通过蠕变测试箱进行蠕变测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，记录金属弹簧隔振器的轴向高度；金属弹簧隔振器的下端固定于蠕变测试箱的试验箱体，在金属弹簧隔振器上粘贴应变片；金属弹簧隔振器的上端与蠕变测试箱的箱盖紧密接触，并向箱盖施加向下的压缩位移；箱盖与试验箱体固定连接将金属弹簧隔振器压紧；
步骤12：每隔一定时间记录一次应变片采集的金属弹簧隔振器应变量；
步骤13：重复步骤12，经过多次记录后，打开蠕变测试箱，记录金属弹簧隔振器回弹后的高度；
步骤14：将经过蠕变试验后的金属弹簧隔振器重复步骤1至步骤10，测试蠕变试验后金属弹簧隔振器的六向刚度。
优选地，所述转接工装的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
优选地，所述轴向刚度测试时，拉压试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
优选地，所述横向刚度测试时，拉压盘与转接工装通过螺栓固定，用于保证拉压试验时，金属弹簧隔振器仅发生横向位移，金属弹簧隔振器轴线不发生弯曲。。
优选地，所述弯曲刚度测试时，扭转盘与转接工装通过螺栓固定，用于保证弯曲试验时，金属弹簧隔振器仅发生弯曲，不发生横向位移。
优选地，所述扭转刚度测试时，扭转试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
优选地，所述蠕变测试时，蠕变试验箱的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
本发明相比于现有技术，具有以下的优点和积极效果：
1、本发明采用成熟的拉压试验机、扭转试验机以及蠕变试验箱进行试验，测试精度高；
2、本发明测量的六个方向刚度无耦合，横向刚度与弯曲刚度相互无影响，测量准确度高；
3、蠕变测试通过应变片监测蠕变量，无需打开试验箱，节约隔振器测试数量，防止频繁开闭试验箱带来的测试误差；
本发明提供的微振动隔振器的测试方法，针对卫星典型有效载荷的金属弹簧隔振器的六方向刚度以及蠕变性能，能够为卫星上对振动敏感载荷的隔振器设计提供全面依据，具有验证隔振产品的性能以及可靠性的积极效果。
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为本发明轴向刚度测试示意图；
图2为本发明横向刚度测试示意图；
图3为本发明弯曲刚度测试示意图；
图4为本发明扭转刚度测试示意图；
图5为本发明蠕变测试示意图；
图中：1为压缩试验工装，2为横向刚度试验工装，3为弯曲试验工装，4为扭转试验工装，5为应变片，6为蠕变试验箱。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。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。
请同时参阅图1至图5。
本实施例提供了一种微振动隔振器的测试方法，包括如下步骤：
步骤1：通过拉伸试验机进行轴向刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘连接；
步骤2：拉压试验机向下压缩进给，记录不同压缩位移下的压力大小；
步骤3：通过拉伸试验机进行横向刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘固定连接；
步骤4：拉压试验机向下进给，记录不同进给位移下的压力大小；
步骤5：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤3和步骤4；
步骤6：通过扭转试验机进行弯曲刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤7：向扭转试验机的扭转盘施加转矩，记录金属弹簧隔振器不同弯曲角度下的力矩大小；
步骤8：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤6和步骤7；
步骤9：通过扭转试验机进行扭转刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤10：向扭转试验机扭的转盘施加扭矩，记录金属弹簧隔振器不同扭转角度下的力矩大小；
步骤11：通过蠕变测试箱进行蠕变测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，记录金属弹簧隔振器的轴向高度；金属弹簧隔振器的下端固定于蠕变测试箱的试验箱体，在金属弹簧隔振器上粘贴应变片；金属弹簧隔振器的上端与蠕变测试箱的箱盖紧密接触，并向箱盖施加向下的压缩位移；箱盖与试验箱体固定连接将金属弹簧隔振器压紧；
步骤12：每隔一定时间记录一次应变片采集的金属弹簧隔振器应变量；
步骤13：重复步骤12，经过多次记录后，打开蠕变测试箱，记录金属弹簧隔振器回弹后的高度；
步骤14：将经过蠕变试验后的金属弹簧隔振器重复步骤1至步骤10，测试蠕变试验后金属弹簧隔振器的六向刚度。
进一步地，所述转接工装的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
进一步地，所述轴向刚度测试时，拉压试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
进一步地，所述横向刚度测试时，拉压盘与转接工装通过螺栓固定，避免试验过程中发生弯曲。
进一步地，所述弯曲刚度测试时，扭转盘与转接工装通过螺栓固定，避免试验过程中发生横向位移。
进一步地，所述扭转刚度测试时，扭转试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
进一步地，所述蠕变测试时，蠕变试验箱的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
本实施例具体为，
首先，针对圆柱形切槽金属弹簧隔振器，如图1～5所示，设计并加工试验工装，包括拉压、弯曲、扭转以及蠕变试验工装，保证与试验机的接口配合、加工精度以及足够的刚度。
然后，进行隔振器的刚度以及蠕变性能测试：
步骤1：z向刚度测试，如图1所示。将金属弹簧隔振器竖直放置，固定于两个转接工装1，一端与拉压试验机基座固定连接，另一端与拉压试验机拉压盘连接；
步骤2：拉压试验机向下匀速压缩进给，记录随压缩位移变化的压力值数据，并绘制力与位移的关系曲线；
步骤3：x向刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，固定于两个转接工装2，一端与拉压试验机基座固定连接，另一端与拉压试验机拉压盘固定连接；
步骤4：拉压试验机向下匀速进给，记录随压缩位移变化的压力值数据，并绘制力与位移的关系曲线；
步骤5：y向刚度测试，将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤3、步骤4：
步骤6：绕y轴转动刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，固定于两个转接工装3，一端与扭转试验机基座固定连接，另一端与弯曲试验机扭转盘固定连接；
步骤7：扭转试验机扭转盘匀速施加转矩，记录随隔振器弯曲角度变化的力矩值数据，并绘制转矩与转角的关系曲线；
步骤8：绕x轴转动刚度测试，将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤6、步骤7；
步骤9：绕z轴转动刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，固定于两个转接工装4，一端与扭转试验机基座固定连接，另一端与扭转试验机扭转盘固定连接；
步骤10：扭转试验机扭转盘匀速施加扭矩，记录随隔振器扭转角度变化的力矩值数据，并绘制转矩与转角的关系曲线；
步骤11：一年周期的蠕变测试，测量并记录金属弹簧隔振器的初始轴向高度，将金属弹簧隔振器竖直放置，下端固定于试验箱体6，将应变片5粘贴于金属弹簧，上端由箱盖向下压缩2mm，将箱盖与箱体固定连接将隔振器压紧；
步骤12：每隔一个月通过应变片测量值记录隔振器应变量；
步骤13：经过一年时间记录后，打开试验箱6，测量并记录金属弹簧隔振器回弹后的轴向高度并比较；
步骤14：将经过蠕变试验的金属弹簧隔振器重复步骤1～10，测试其六向刚度并比较。
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 (7)

1.一种微振动隔振器的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：通过拉伸试验机进行轴向刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘固定连接；
步骤2：拉压试验机向下压缩进给，记录不同压缩位移下的压力大小；
步骤3：通过拉伸试验机进行横向刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与拉压试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与拉压试验机的拉压盘固定连接；
步骤4：拉压试验机向下进给，记录不同进给位移下的压力大小；
步骤5：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤3和步骤4；
步骤6：通过扭转试验机进行弯曲刚度测试，将金属弹簧隔振器水平放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤7：向扭转试验机的扭转盘施加转矩，记录金属弹簧隔振器不同弯曲角度下的力矩大小；
步骤8：将金属弹簧隔振器沿轴线翻转90°，重复步骤6和步骤7；
步骤9：通过扭转试验机进行扭转刚度测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，金属弹簧隔振器的两端通过两个转接工装固定，其中，金属弹簧隔振器的一端与扭转试验机的基座固定连接，金属弹簧隔振器的另一端与扭转试验机的扭转盘固定连接；
步骤10：向扭转试验机扭转盘施加扭矩，记录金属弹簧隔振器不同扭转角度下的力矩大小；
步骤11：通过蠕变测试箱进行蠕变测试，将金属弹簧隔振器竖直放置，记录金属弹簧隔振器的轴向高度；金属弹簧隔振器的下端固定于蠕变测试箱的试验箱体，金属弹簧隔振器上粘贴应变片；金属弹簧隔振器的上端与蠕变测试箱的箱盖紧密接触，并向箱盖施加向下的压缩位移；箱盖与试验箱体固定连接将金属弹簧隔振器压紧；
步骤12：每隔一定时间记录一次应变片采集的金属弹簧隔振器应变量；
步骤13：重复步骤12，经过多次记录后，打开蠕变试验箱，记录金属弹簧隔振器回弹后的高度；
步骤14：将经过蠕变试验后的金属弹簧隔振器重复步骤1至步骤10，测试蠕变试验后金属弹簧隔振器的六向刚度。
2.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述转接工装的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
3.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述轴向刚度测试时，拉压试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
4.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述横向刚度测试时，拉压盘与转接工装通过螺栓固定，用于保证拉压试验时，金属弹簧隔振器仅发生横向位移，金属弹簧隔振器轴线不发生弯曲。
5.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述弯曲刚度测试时，扭转盘与转接工装通过螺栓固定，用于保证弯曲试验时，金属弹簧隔振器仅发生弯曲，不发生横向位移。
6.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述扭转刚度测试时，扭转试验机的轴线与金属弹簧隔振器的轴线重合。
7.根据权利要求1所述的微振动隔振器的测试方法，其特征在于，所述蠕变测试时，蠕变试验箱的刚度远大于金属弹簧隔振器的刚度。
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