CN104646261A - 一种振动台动圈反向承载装置及包含此装置的振动台 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种振动测试技术，具体是一种振动台动圈反向承载装置及包含此装置的振动台。反向承载装置反向承载振动台动圈，其特征在于，包括：导向轴（4）、导向轴轴承（5）、动圈（3）、上法兰（1.3）和承压弹簧；导向轴（4）在上下方向上贯穿振动台台体（2），通过导向轴轴承（5），在上下方向相对于台体（2）滑动；在导向轴（4）下端，安装与台体（2）平行的动圈（3），动圈（3）下端的台面用于安装负载；在导向轴（4）上端，固定安装上法兰（1.3）；在上法兰（1.3）和台体（2）之间，安装承压弹簧。振动台，包含所述的振动台动圈反向承载装置。本发明的有益效果是，可根据需要使振动台既可正向振动，又可倒置振动。

Description

一种振动台动圈反向承载装置及包含此装置的振动台

技术领域

本发明属于一种振动台及其动圈承载装置，具体涉及一种可正向、倒置工作的振动试验系统及该系统使用的动圈反向承载装置。

背景技术

电动振动台是根据电磁感应原理设计的振动发生装置，作为一种进行产品振动强度与冲击环境试验等可靠性试验的试验设备，电动振动台与功率放大器、控制仪配套使用可以完成正弦、随机、冲击等可靠性试验，从而模拟产品真实使用环境的振动情况。

电动振动台台体一般由励磁线圈、动圈、磁体、动圈承载装置、动圈上下导向装置、台体隔振气囊、支架等几部分组成。工作时，励磁线圈通入直流电流，气隙处将产生恒定磁场，当位于气隙处的驱动线圈（动圈）通过交流电流时，动圈将受到交变电动力—激振力，这个激振力使振动台运动部件带动试件作往复运动，实现试件的振动。

振动台工作时，试件通过夹具安装于振动台台面，为了抵消振动台运动部分（包括负载）的重量，使动圈台面处于平衡位置，振动台一般具有承载装置，以保证振动台安装负载后能通过对中系统调整振动台动圈台面维持在平衡位置。目前常用的承载装置包括薄膜气囊、空气弹簧等结构。以往振动台空气弹簧承载结构可在上部或下部，但是均只能承受正向（试件在振动台台面之上）单方向的重量，这决定了振动台工作时工作台面仅能完成正向振动试验。当振动台倒置（动圈台面翻转180°，试件在振动台台面之下）时，承载系统将无法保证振动台运动部分维持在平衡位置，振动台无法工作。

而一些特殊的试验件如挂架，其实际工作时处于挂装状态，要在试验室最真实的模拟其振动情况，应该尽量使其安装状态与实际工作状态一致，即在振动台进行振动试验时，试件需要采用同类挂装方式，这就要求振动台实现倒置振动，目前振动台受结构限制无法满足倒置振动试验要求，为了实现挂架类产品试验只能通过大型夹具转接，这样一方面对试验设备提高了要求，另一方面夹具的模态特性将影响试件的测试结果。因此，有必要研制一种振动台来满足此类产品倒置振动的试验要求。

发明内容

本发明的目的是为了满足某些特殊试件倒置振动的试验需求，解决以往通过大型夹具转接进行挂架类产品试验对设备的高要求，同时减小大型夹具模态特性对试件测试结果的影响，并进一步扩大振动台系统的应用范围。本发明提供了一种可倒置工作的振动台，并提供一种动圈反向承载装置设计方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种振动台动圈反向承载装置，反向承载振动台动圈，其中，包括：导向轴、导向轴轴承、动圈、上法兰和承压弹簧；导向轴在上下方向上贯穿振动台台体，通过导向轴轴承，在上下方向相对于台体滑动；在导向轴下端，安装与台体平行的动圈，动圈下端的台面用于安装负载；在导向轴上端，固定安装上法兰；在上法兰和台体之间，安装承压弹簧。

如上所述的一种振动台动圈反向承载装置，其中，在动圈和台体之间，安装承压弹簧。

如上所述的一种振动台动圈反向承载装置，其中，所述承压弹簧使用空气弹簧。

如上所述的一种振动台动圈反向承载装置，其中，所述空气弹簧为环形结构或包含多个普通圆柱形空气弹簧，围绕导向轴设置。

一种振动台，其中，包含如上所述的振动台动圈反向承载装置。

如上所述的振动台，其中，台体安装于支架，且可在竖直面内相对支架转动，在台体和支架之间，设置台体反向承载弹簧和台体正向承载弹簧。

如上所述的振动台，其中，在台体外侧面包括台体上法兰、台体下法兰，在支架内侧，包括台体中法兰，支架中法兰位于台体上法兰和台体下法兰之间，在台体上法兰和支架中法兰之间，设置台体正向承载弹簧，在台体下法兰和支架中法兰之间，设置台体反向承载弹簧。

本发明在振动台原有工作原理及结构基础上，采用一种新的结构设计思路，改变振动台动圈、导向轴、风罩等的结构形式，设计振动台的动圈反向承载装置，该装置采用特殊定制的单曲或多曲环形空气弹簧（也可采用两个或两个以上普通空气弹簧均布，但相同安装空间承载力将降低）作为主要承载元件，为了不影响台体磁场强度的条件下进一步加大承载力，该装置的安装位置与以往安装于台体下部的承载装置不同，其安装于台体底部位置，为了满足动圈反向承载装置安装要求，风罩采用环形结构。该振动台的结构变化不影响振动台台体上部安装正向承载装置，使振动台能同时满足正向及倒置振动要求。也可根据使用要求仅安装反向承载装置，仅实现倒置振动功能。

该结构使用简单、可靠，维修、调试方便，在不影响磁场等性能指标前提下，能满足倒置振动工作要求，其中使用的动圈反向承载装置及安装结构比普通结构具有更大承载力，所研制的振动台能完成大型试件的倒置振动试验。

以往受设备及技术水平限制，一些挂架类试件采用的试验手段与实际使用情况存在偏差。近几年，随着对试件可靠性要求的不断提高，越来越多的试件要求更真实的模拟工件实际振动时的振动环境，而其中一些挂装类零部件因此对倒置振动台提出了使用需求。这种形式或结构的振动台目前在国内空白。

本发明的有益效果是，在不影响振动台磁场等基本性能指标前提下，通过改变振动台结构、设计振动台动圈反向承载装置等手段，使振动台满足大型试件倒置振动工作要求；同时，还可根据需要使振动台既可正向振动，又可倒置振动，以进一步提高振动台应用范围和试验能力。

附图说明

图1（a）动圈反向承载装置结构，（b）为环形空气弹簧横截面示意图，（c）为四个普通空气弹簧横截面示意图；

图2倒置工作的振动台结构；

图3可倒置、可正向工作的振动台结构。

其中动圈反向承载装置安装于台体底部，图1、图2中台体图示为倒置摆放，图3中台体图示为正向摆放。

图1中，1.1承载空气弹簧 1.2a下卷边2 1.2b上卷边2 1.3上法兰1.4a下卷边1 1.4b上卷边1 1.5下法兰 1.6进出气阀 2台体3动圈 4导向轴 4.1导向轴安装钉 4.2导向轴锁紧螺母 5导向轴承

图2中，1动圈反向承载装置 2台体 3动圈 4导向轴 5导向轴承 6底盖 7.1台体反向承载弹簧 7.2台体正向承载弹簧 8支架 9夹具及试件 10加高支架

图3中，1动圈反向承载装置 2台体 3动圈 4导向轴 5导向轴承 6底盖 7.1台体反向承载弹簧 7.2台体正向承载弹簧 8支架 9夹具与试件10加高支架 11动圈正向承载装置 20台体上法兰 21台体下法兰 22支架中法兰

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。

1、动圈反向承载装置具体方案

见图1，动圈反向承载装置主要包括环形空气弹簧1.1、上卷边2（1.2b）、上卷边1（1.4b）、下卷边2（1.2a）、下卷边1（1.4a）、上法兰1.3、下法兰1.5及固定螺钉组成。

上卷边2（1.2b）、上卷边1（1.4b）与上法兰1.3连接，下卷边2（1.2a）、下卷边1（1.4a）与下法兰1.5连接，以保证空气弹簧的密封性；上法兰1.3通过导向轴4与动圈3连接，下法兰1.5与振动台的台体2固定一体。通过保证加工精度和安装精度调整导向轴4能自如在轴承5的导向作用下做直线运动。工作时负载安装在振动台动圈3台面，通过进出气阀1.6调整空气弹簧压力保证振动台动圈处于平衡位置。

其中空气弹簧可采用中空环形空气弹簧，见图A-A（环形空气弹簧），根据承载大小要求及台体尺寸特殊定制，可以是单曲或多曲空气弹簧，以保证振动台相关性能，当承载力要求小、安装空间较大时也可采用两个或两个以上普通空气弹簧均布实现承载，见图A-A（四个普通空气弹簧），经分析，图示相同安装空间时的两种不同方案比较，采用环形空气弹簧承载是四个普通空气弹簧承载大小的1.65倍。

动圈反向承载装置设计主要包括环形空气弹簧（或两个以上均布的普通空气弹簧）结构、空气弹簧密封方式、空气弹簧连接形式、反向承载装置在振动台上的安装位置、安装结构、安装方式设计。

2、采用动圈反向承载装置的可倒置工作振动台

见图2、图3，振动台的台体翻转180度，试件安装台面朝下，振动台安装于加高支架10上，以保证台面以下预留较大空间安装试件。动圈反向承载装置1安装在振动台台体2底部的中心位置，需要对影响动圈反向承载装置的结构进行改进设计，台体结构基本保持不变。其中振动台底盖6设计为环形，以便台体2底部中心位置预留出安装动圈反向承载装置的空间；振动台动圈3的中心专门设计空心孔，使振动台动圈导向轴4能够从动圈3中心穿过，并通过导向轴承5导向，一端与振动台动圈3连接，另一端与动圈反向承载装置1的上法兰1.3连接。工作时，试件9可通过动圈3上的动圈连接螺孔3.1吊装于动圈3的工作台面，此时导向轴4受到向下拉力，通过动圈反向承载装置1的进出气阀1.6充放气可调整动圈3的位置到平衡位置，从而实现动圈的反向承载。对于台体有隔振功能的振动台，要实现振动台的倒置振动，必须安装台体反向承载弹簧7.1，图2的工作状态即可实现振动台倒置振动。

具体实现方式为：在台体2外侧面包括台体上法兰20、台体下法兰21，在支架8内侧，包括支架中法兰22，支架中法兰位于台体上法兰20和台体下法兰21之间，在台体上法兰20和支架中法兰22之间，设置台体正向承载弹簧7.2，在台体下法兰21和支架中法兰22之间，设置台体反向承载弹簧7.1。

见图3，当振动台安装动圈反向承载装置1的同时，在动圈3上部安装动圈正向承载装置11，振动台动圈将具有正、反向承载功能，则该振动台将同时具有正向振动和倒置振动的功能，可通过对动圈正向承载装置11和动圈反向承载装置1的空气弹簧分别充泄气使振动台动圈能分别在承受两个相反方向载荷时处于平衡位置，即需进行正向振动试验时，将动圈反向承载装置1的空气弹簧1.1的气体排空降低压力，通过动圈正向承载装置11的空气弹簧的充放气调整动圈3到平衡位置，实现正向振动；需进行倒置振动试验时，动圈正向承载装置11的空气弹簧气体排空，通过动圈反向承载装置1的空气弹簧1.1的充放气调整动圈3到平衡位置，实现倒置振动。

采用动圈反向承载装置的可倒置工作振动台设计主要包括：加高支架、动圈结构、导向轴结构、导向轴与动圈反向承载装置及动圈的连接方式、风罩结构等，其中动圈反向承载装置包括单曲或多曲的环形空气弹簧、上法兰、下法兰、上卷边1、上卷边2、下卷边1、下卷边2、进出气阀等。

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

例如，虽然本实施例中选用了空气弹簧，但是，选择普通压簧等也不脱离本发明的主旨。

在实现振动台台体的正、反双向承载时，也不一定要采用本实施例所述结构，例如，还可以在台体侧面设置一个法兰，在支架设置两个法兰，只要能够在正反两个状态下均可以实现对台体的支撑即可。

Claims (9)

1.一种振动台动圈反向承载装置，反向承载振动台动圈，其特征在于，包括：导向轴（4）、导向轴轴承（5）、动圈（3）、上法兰（1.3）和承压弹簧；导向轴（4）在上下方向上贯穿振动台台体（2），通过导向轴轴承（5），在上下方向相对于台体（2）滑动；在导向轴（4）下端，安装与台体（2）平行的动圈（3），动圈（3）下端的台面用于安装负载；在导向轴（4）上端，固定安装上法兰（1.3）；在上法兰（1.3）和台体（2）之间，安装承压弹簧。

2.如权利要求1所述的一种振动台动圈反向承载装置，其特征在于，在动圈（3）和台体（2）之间，安装承压弹簧。

3.如权利要求1或者2所述的一种振动台动圈反向承载装置，其特征在于，所述承压弹簧使用空气弹簧（1.1）。

4.如权利要求3所述的一种振动台动圈反向承载装置，其特征在于，所述空气弹簧（1.1）为环形结构或包含多个普通圆柱形空气弹簧，围绕导向轴（4）设置。

5.一种振动台，其特征在于，包含如权利要求1、2、4中任一项所述的振动台动圈反向承载装置。

6.如权利要求5所述的振动台，其特征在于，台体（2）安装于支架（8），且可在竖直面内相对支架（8）转动，在台体（2）和支架（8）之间，设置台体反向承载弹簧（7.1）和台体正向承载弹簧（7.2）。

7.如权利要求5所述的振动台，其特征在于，在台体（2）外侧面包括台体上法兰（20）、台体下法兰（21），在支架（8）内侧，包括支架中法兰（22），支架中法兰位于台体上法兰（20）和台体下法兰（21）之间，在台体上法兰（20）和支架中法兰（22）之间，设置台体正向承载弹簧（7.2），在台体下法兰（21）和支架中法兰（22）之间，设置台体反向承载弹簧（7.1）。

8.一种振动台，其特征在于，包含如权利要求3所述的振动台动圈反向承载装置。

9.如权利要求8所述的振动台，其特征在于，在台体（2）外侧面包括台体上法兰（20）、台体下法兰（21），在支架（8）内侧，包括支架中法兰（22），支架中法兰位于台体上法兰（20）和台体下法兰（21）之间，在台体上法兰（20）和支架中法兰（22）之间，设置台体正向承载弹簧（7.2），在台体下法兰（21）和支架中法兰（22）之间，设置台体反向承载弹簧（7.1）。