CN105716811A - 具有组合台面的双台并激水平振动试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双台并激水平振动试验系统，其包括：两台振动台台体、两个外支撑座、一个内支撑座、两个连接件、水平滑台基座、轴承安装板、轴承结构、油槽框、水平滑板A、水平滑板B，其中，内支撑座设置在两个外支撑座的中间，两个振动台台体分别支撑在内外支撑座之间，两个振动台台体分别通过连接件与支撑在轴承结构上方的水平滑板A,B可拆卸连接，轴承结构为使水平滑板整体沿激振方向单向振动的轴承结构，轴承结构固定在轴承安装板上，轴承安装板固定于水平滑台基座上。本发明的双台并激水平振动试验系统既可以进行组合试验，也可以分析水平滑板，进行单台振动试验，具备匹配性强，频率传递特性好，节约试验成本的优点。

Description

具有组合台面的双台并激水平振动试验系统

技术领域

本发明属于航天器力学环境试验技术领域，具体涉及一种用于大型航天器振动试验的双台并激水平振动试验系统。

背景技术

在航天、航空、车辆等工程技术领域，产品都是在一定的振动环境中工作的，结构共振是其运行过程中发生故障的主要原因之一。振动试验作为检验产品可靠性、动强度的一种有效手段，已经广泛应用于产品性能考核和动强度鉴定中。完成振动试验的主要设备是振动台。随着航天技术的发展，航天器产品的尺寸越来越大，单独振动台的推力难以满足试验要求，单独的水平滑板难以加工到满足要求的尺寸，因此考虑设计双台并激试验系统，而采用组合台面的方法来设计并激试验系统，成为大型振动试验设备发展的趋势。

并激振动试验系统主要包括双台并激振动试验系统和垂直并激振动试验系统两种。多台并机试验系统多用于大型产品振动试验中，国内最早使用的多台并机试验系统是北京卫星环境工程研究所的LING公司产的2×160kN水平垂直一体振动试验系统水平滑台为2.5m×2.5m，随着近些年科技的发展，国内对于多台并激的需求越来越大，苏州试验仪器公司研发了一套3×200kN垂直振动试验系统，最大垂直扩展台面尺寸直径为2.7m。

国外由于单台推力一般不超过200kN，对于大型振动试验系统，多采用多台并激技术，如欧空局的2×160kN水平振动试验系统，台面尺寸为3m×3m，和4×160kN垂直振动试验系统，台面尺寸为3m×3m。

目前国内外的这些多台并激试验系统的台面都是采用焊接或者铸造的形式加工而成，对于某些航天器产品的重量超过25T，要求台面尺寸超过4m×4m，如果采用镁合金板焊接则，需要三块以上的母材进行焊接，焊接后引起的变形量不容易控制，且不能拆分为单台使用，因此研制了一套抗倾覆力矩要求大于4000kNm的组合式水平滑台的双台并激试验系统非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于大型航天器振动试验的双台并激水平振动试验系统。该系统与航天器振动试验夹具配合进行航天水平向振动试验。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

双台并激水平振动试验系统，其包括：两台振动台台体、两个外支撑座、一个内支撑座、两个连接件(即牛头连接件)、水平滑台基座、轴承安装板、轴承结构、油槽框、水平滑板A、水平滑板B，其中，内支撑座设置在两个外支撑座的中间，两个振动台台体分别支撑在内外支撑座之间，两个振动台台体分别通过连接件与支撑在轴承结构上方的水平滑板A,B可拆卸连接，轴承结构为使水平滑板A，B整体沿激振方向单向振动的轴承结构，轴承结构固定在轴承安装板上，轴承安装板固定于水平滑台基座上。

其中，水平滑板A与水平滑板B平齐的另一侧面上还可通过斜螺纹连接有同样支撑在轴承结构上方的水平滑板C，轴承结构同样可使水平滑板C沿着激振方向单向振动。

其中，支撑区域(A)、支撑区域(B)以及支撑区域(C)中距离激振方向最近的两排安装位置处轴对称或非轴对称地设置单自由度的轴承，其中，至少沿着激振方向在支撑区域(A)、支撑区域(B)的首尾安装位置上设置有对称设置的单自由度轴承，且至少沿着激振方向(D)在支撑区域(C)的尾端安装位置轴对称地设置有单自由度的轴承，而其余安装位置轴对称或非轴对称地设置双自由度的轴承或支撑块。

其中，轴承安装板上开油槽保证回油，轴承安装板的上表面设置有轴承安装接口，轴承安装板的侧面设置为轴承提供油源的进油口和回油口。

其中，油槽框与轴承安装板机械连接并进行密封处理，以在水平滑板和轴承安装板之间形成油槽，防止漏油，

其中，水平滑板A和水平滑板B呈相互对称的结构形状。

进一步地，水平滑板A、B、C和连接件由镁合金加工而成；

进一步地，内支撑座和外支撑座的箱体内需浇注混凝土增加支撑座的支撑强度。

其中，水平滑板C上开设有若干斜台阶孔，水平滑板A,B上同样开设有若干斜螺纹孔及台阶，若干螺钉穿过水平滑板C上的斜台阶孔螺旋进入水平滑板A,B上对应开设的斜螺纹孔及台阶中固定连接三个滑板。

本发明的双台并激水平振动试验系统既可以进行组合试验，也可以分析水平滑板，进行单台振动试验，具备匹配性强，频率传递特性好，节约试验成本的优点。

附图说明

图1为本发明的双台并激水平振动试验系统的俯视图；

图2为本发明双台并激水平振动试验系统的正视图；

其中，1、外支撑座2、内支撑座3、连接件4、水平滑板A5、水平滑板B6、水平滑板C7、轴承安装板8、基座框9、油槽框C1、振动台台体C2、轴承。

图3为本发明的双台并激水平振动试验系统中的T型轴承俯视图；

图4为本发明的双台并激水平振动试验系统中的水平滑板A、B示意图；

图5为水平滑板C上开设的供与其他滑板相连接的斜台阶孔示意图；

图6为水平滑板A,B上开设的供与其他滑板相连接的斜螺纹孔及台阶示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的双台并激水平振动试验系统进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。

图1显示的是本发明的双台并激水平振动试验系统的俯视图。图2是本发明的双台并激水平振动试验系统的正视图。本发明的双台并激水平振动试验系统，包括两台振动台台体C1、两个外支撑座1、一个内支撑座2、两个连接件3(即牛头连接件)、水平滑台基座8、轴承安装板7、轴承C2、油槽框9、水平滑板A、水平滑板B，其中，内支撑座2设置在两个外支撑座1的中间，两个振动台台体C1分别支撑在内外支撑座2之间，两个振动台台体C1分别通过连接件3与支撑在轴承C2(即轴承结构)上方的水平滑板A,B可拆卸连接，轴承结C2为使水平滑板A，B整体沿激振方向单向振动的轴承结构，轴承结构C2固定在轴承安装板7上，轴承安装板7固定于水平滑台基座8上，基座8还可在其外围设置基座框，以通过螺钉连接到地基上为水平振动试验系统提供支撑。

在一具体实施方式中，基座框的内部空腔内浇注混凝土，提高自重，提高系统的固有频率，上表面提供与轴承安装板连接的螺纹孔。

在又一具体实施方式中，油槽框用于在水平滑板和轴承安装板之间形成油槽，可以有效的防止漏油，油槽框通过螺钉和轴承安装板连接，并进行密封处理。

本发明的上下文中，振动台台体是为振动试验系统提供激振力的部件，两侧有与支撑座连接的轴和法兰盘，内外支撑座的主要作用是为振台提供支撑作用，底面通过螺钉与地基连接，空腔部分填充混凝土增加重量及稳定型，提高系统的一阶频率。水平振动试验时，振动台体通过连接件与水平滑板连接，通过内部运动，推动水平滑板带动轴承往复运动，进行振动试验；本发明中可以脱开水平滑板A、B、C之间的连接螺钉，进行单台水平向振动试验，单台垂直向试验时，脱开与连接件的连接螺钉，翻转振动台到垂直位置，进行垂直向振动试验。

在再一具体实施方式中，轴承安装板是为轴承提供安装接口和安装面的装置，优选的在轴承安装板上开油槽保证回油，轴承安装板上表面有与轴承安装接口，优选的要求因此表面平面度要求高，平面度误差小于0.05mm；轴承安装板侧面有为轴承提供油源的进油口和回油口。

图3是本发明的双台并激水平振动试验系统中的T型轴承俯视图，该轴承结构例如参见中国专利CN201410721276.9中公开的轴承结构，该轴承结构包括支撑区域(A)、支撑区域(B)以及支撑区域(C)中距离激振方向最近的两排安装位置处轴对称或非轴对称地设置单自由度的轴承，其中，至少沿着激振方向在支撑区域(A)、支撑区域(B)的首尾安装位置上设置有对称设置的单自由度轴承，且至少沿着激振方向(D)在支撑区域(C)的尾端安装位置轴对称地设置有单自由度的轴承，而其余安装位置轴对称或非轴对称地设置双自由度的轴承或支撑块。其中，要实现双台并激水平振动试验系统的双台并激试验和单台试验，则单自由度轴承应相邻布局，且轴承之间的间距不得超过允许范围。根据本发明的一具体实施方式，采用了T型轴承，T型轴承分为单自由度轴承和双自由度轴承，单自由度轴承是仅能在运动方向有自由度的轴承，该种轴承的作用是为水平振动试验系统提供滑台导向功能和抗偏转力矩承载的能力。双自由度轴承，有运动方向和侧向的自由度，该种轴承的作用是为水平振动试验系统提供竖直向上的静承载能力和抗倾覆力矩的能力。

图4显示了本发明的双台并激水平振动试验系统中的水平滑板A、B示意图，水平滑板A、B可以独立为两个单独的滑板，其形状可以为长方形，优选正方形，特别适合的，在与水平滑板C的连接面上，对称地设置有从正方形的中间向两端倾斜的截角斜面。水平滑板A、B、C使用镁合金加工而成，滑板之间通过斜螺钉连接，组合成一个大型的整体台面，能够完成大型产品的振动试验；拆除滑板之间的连接螺钉，进行较小尺寸产品的振动试验，实现了一台多用的功能。振动试验的航天器通过夹具直接与水平滑板连接，水平滑板的平面度直接影响到水平滑台的工作性能，水平滑板下表面(与轴承连接表面)的平面度要求达到0.05mm，水平滑板上表面(与夹具连接表面)的平面度要求达到0.1mm

图5为水平滑板C上开设的供与其他滑板相连接的斜台阶孔示意图；图6为水平滑板A,B上开设的供与其他滑板相连接的斜螺纹孔及台阶示意图。其中，为了将水平滑板C固定连接到水平滑板A和水平滑板B上，在水平滑板C的顶面开设有斜台阶孔，在水平滑板A和水平滑板B的对应位置开设有供螺钉穿过的斜螺纹孔以及台阶，若干的螺钉穿过水平滑板C中的斜台阶孔最终螺旋拧入水平滑板A和水平滑板B的对应位置的斜螺纹孔和台阶中以将三者进行固定连接。

本发明建立了一套能够进行大型航天器振动试验的双台并激水平振动试验系统，实现了双台并激水平振动试验系统的设计可能，具有以下试验效果。

轴承个数：11×12个；

能够实现的组合台面尺寸4650mm×4780mm，独立使用台面尺寸2380mm×2650mm；

最大激振方向抗倾覆力矩为5846.9kNm；

最大横向抗倾覆力矩为6835.3kNm；

静承载大于40T；

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.双台并激水平振动试验系统，其包括：两台振动台台体、两个外支撑座、一个内支撑座、两个连接件(即牛头连接件)、水平滑台基座、轴承安装板、轴承结构、油槽框、水平滑板A、水平滑板B，其中，内支撑座设置在两个外支撑座的中间，两个振动台台体分别支撑在内外支撑座之间，两个振动台台体分别通过连接件与支撑在轴承结构上方的水平滑板A,B可拆卸连接，轴承结构为使水平滑板A，B整体沿激振方向单向振动的轴承结构，轴承结构固定在轴承安装板上，轴承安装板固定于水平滑台基座上。

2.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，水平滑板A与水平滑板B平齐的另一侧面上还可通过斜螺纹连接有同样支撑在轴承结构上方的水平滑板C，轴承结构同样可使水平滑板C沿着激振方向单向振动。

3.如权利要求1或2所述的双台并激水平振动试验系统，其中，水平滑板A对应的支撑区域(A)、水平滑板B对应的支撑区域(B)以及水平滑板C对应的支撑区域(C)中距离激振方向最近的两排安装位置处轴对称或非轴对称地设置单自由度的轴承，其中，至少沿着激振方向在支撑区域(A)、支撑区域(B)的首尾安装位置上设置有对称设置的单自由度轴承，且至少沿着激振方向(D)在支撑区域(C)的尾端安装位置轴对称地设置有单自由度的轴承，而其余安装位置轴对称或非轴对称地设置双自由度的轴承或支撑块。

4.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，轴承安装板上开油槽保证回油，轴承安装板的上表面设置有轴承安装接口，轴承安装板的侧面设置为轴承提供油源的进油口和回油口。

5.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，油槽框与轴承安装板机械连接并进行密封处理，以在水平滑板和轴承安装板之间形成油槽，防止漏油。

6.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，水平滑板A和水平滑板B呈相互对称的结构形状。

7.如权利要求6所述的双台并激水平振动试验系统，其中，水平滑板A、B、C和连接件由镁合金加工而成。

8.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，内支撑座和外支撑座的箱体内需浇注混凝土增加支撑座的支撑强度。

9.如权利要求1所述的双台并激水平振动试验系统，其中，水平滑板C上开设有若干斜台阶孔，水平滑板A,B上同样开设有若干斜螺纹孔及台阶，若干螺钉穿过水平滑板C上的斜台阶孔螺旋进入水平滑板A,B上对应开设的斜螺纹孔及台阶中固定连接三个滑板。