CN107860541B - 一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，包括振动台、力加载缸、第一静压导轨、固定支撑座、产品输出连接件、直线轴承、第二静压导轨、第二静压导轨支撑座及振动传递件；当进行振动试验时，被试产品和振动传递件在两个静压导轨之间进行上下振动，振动通过被试产品两端的第一静压导轨及第二静压导轨来耦合；力加载缸的载荷通过加载端连接件、第二静压导轨施加到被试产品上。本发明解决了现有加载方式加载载荷单一、加载力受限的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种振动条件下直线运动产品试验过程中的的力加载系统。
背景技术
传统振动条件下的直线运动产品试验过程中的力加载通常采用皮筋或图1所示的气囊加载方式，其中1为振动台、2为被试产品、3为皮囊。通过拉伸皮筋或压缩气囊，实现运动行程内的直线加载。皮囊的变化可近似为线性加载方式，其加载力可近似取f＝kx。(k-皮囊系数，f-加载力，x-皮囊变化量)。
传统振动条件下直线运动加载系统的主要缺点如下：
1.采用皮囊加载，只能实现线性载荷；
2.加载载荷较小，加载力垂直于振动台的振动部分，加载力对振动部分会造成影响，振动部分只能承受不大于10KN的侧向加载力；
3.拉伸皮筋或压缩气囊线性误差约为10％(不含振动耦合误差)，精度不高。
4.多种载荷的实现需多种拉伸皮筋或压缩气囊，成本大，实施工作量大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，以解决现有加载方式加载载荷单一、加载力受限的技术问题。
本发明的技术解决方案如下：
一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，包括振动台16及力加载组件，其特殊之处在于：
还包括第一静压导轨6、固定支撑座5、产品输出连接件14、直线轴承13或套筒、第二静压导轨7、第二静压导轨支撑座8及振动传递件4；
所述力加载组件包括力加载缸及加载端连接件10；
所述第一静压导轨6和第二静压导轨7的结构相同，均包括导轨和滑块；
所述第一静压导轨6的滑块与被试产品15的固定端连接，所述第一静压导轨6的导轨与固定支撑座5连接，
所述被试产品15的力输出端与产品输出连接件14连接，产品输出连接件14穿过直线轴承13或套筒与第二静压导轨7的滑块连接，所述第二静压导轨7的导轨与第二静压导轨支撑座8连接，所述力加载缸的力输出端通过加载端连接件10与第二静压导轨支撑座8连接；
所述振动传递件4固定设置在振动台16上，振动传递件4的一端与第一静压导轨6的滑块连接，振动传递件4的另一端与直线轴承13或套筒固定连接。
进一步地，所述力加载系统还包括固定架12和台架，所述固定支撑座5、导环9设置在固定架12上，所述固定架12与力加载缸固定在所述台架上。
进一步地，为约束力加载缸输出力的方向，所述加载端连接件10的外侧还设置有导环9。
进一步地，所述力加载缸11为气缸、油缸或伺服缸。
进一步地，所述力加载系统还包括设置在力加载缸力输出端的力传感器。
本发明与现有技术相比，优点是：
1、本发明利用力加载缸可以对被试产品施加线性载荷、恒定载荷或其他变载荷，同时可实现多种载荷的变化及任意调节，成本相对低廉，控制系统简单。
2、本发明通过在被试产品的固定端和力输出端设置静压导轨，使得振动台的振动力与力加载部分的加载力互不影响，加载力可随产品最大力来施加，不再限制在振动部分的可承受最大侧向力。
3、本发明的力加载部分不在振动范围内，力加载缸不受振动环境的影响，可实现恒定加载、线性加载等多种加载力及形式。
4、本发明的加载采用伺服缸精细控制，精度可达5％以内，优于皮囊、皮筋所能达到的10％加载精度。
5.本发明的力加载部分不参与振动，振动所产生的损伤不影响力加载部分，力加载部分的使用寿命将大大延长。
附图说明
图1为现有采用气囊的直线运动加载系统结构示意图；
图2为本发明第一静压导轨和第二静压导轨的结构图；
图3为图2的A-A剖视图；
图4为本发明实施例提供的振动条件下直线运动加载系统结构示意图；
图5为本发明实施例提供的振动条件下直线运动加载系统的力分析图；
其中附图标记为：1、16-振动台、2、15-被试产品、3-皮囊、4-振动传递件、5-固定支撑座、6-第一静压导轨、7-第二静压导轨、71-滑块、72-导轨、73-高压注液口、8-第二静压导轨支撑座、9-导环、10-加载端连接件、11-力加载缸、12-固定架、13-直线轴承、14-产品输出连接件。
具体实施方式
直线运动产品指的是产品的输出呈直线运动的产品，如气缸、油缸、伺服缸及滚珠丝杠等，这些产品有时会在振动条件下使用，所以需要知道产品在振动条件下的力输出情况，本发明中的力加载组件实质上模拟直线运动产品工作条件下的阻力。
以下结合附图对本发明进行详细说明。
图2-3所示为现有静压导轨的结构示意图，静压导轨将压力液体从高压注液口73注入到静压导轨的滑块71与导轨72之间，由于压力油膜的存在，静压导轨的滑块71与导轨72的摩擦力可忽略不计。滑块71上下运动、导轨72带动滑块71整体左右运动，实现静压导轨上下方向的力与左右方向的力的耦合作用。
本发明的第一静压导轨6和第二静压导轨7均采用的是现有结构的静压导轨。
如图4所示，本发明的振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，包括振动台16、第一静压导轨6、固定支撑座5、产品输出连接件14、直线轴承13、第二静压导轨7、第二静压导轨支撑座8、振动传递件4、伺服缸及加载端连接件10；被试产品15的固定端与第一静压导轨6的滑块连接，第一静压导轨6的导轨与固定支撑座5连接，被试产品15的力输出端与产品输出连接件14连接，产品输出连接件14穿过直线轴承13与第二静压导轨7的滑块连接，第二静压导轨7的导轨与第二静压导轨支撑座8连接，力加载缸11的力输出端通过加载端连接件10与第二静压导轨支撑座8连接；振动传递件4固定设置在振动台16上，振动传递件4的一端与第一静压导轨6的滑块连接，振动传递件4的另一端与直线轴承13固定连接。
加载端连接件10的外侧还设置有导环9，导环9限制了加载端连接件10的自由度，使其只能左右进行直线运动。导环9有足够的耐磨性，其对加载端连接件10只起到导向的作用。
本发明的固定支撑座5、导环9可以设置在一个固定架12上，固定架12与力加载缸11可以固定在一个台架上，台架能承受载荷。
本发明力加载缸11的力输出端可连接力传感器及位移传感器，力传感器及位移传感器对加载力、位移进行监控、测量。
当进行振动试验时，被试产品15的输出端做左右直线运动，产品输出端连接件14通过直线轴承13做左右直线运动，将输出力传递到第二静压导轨7上。产品输出端连接件14与第一静压导轨6同时承受振动力，将振动传递到被试产品15上。被试产品15和振动传递件4在两个静压导轨之间进行上下振动，振动通过被试产品两端的第一静压导轨6及第二静压导轨7来耦合；加载端连接件10随着力加载缸11做左右运动，力加载缸11的输出力作用到第二静压导轨7上，由于静压导轨的力耦合的作用，在不影响产品振动状态的情况下，将力施加到产品输出端连接件14上，进而施加到被试产品15的输出端上。
本发明被试产品15两端安装的第一静压导轨6及第二静压导轨7采用油膜润滑，其摩擦力几乎可忽略不计，被试产品15固定端的第一静压导轨6限制了产品固定端直线运动方向的位移，力加载缸11输出力通过固定支撑座5转化为固定架12与台架的内力，振动台16振动部分不承受侧向载荷，将直线运动载荷与振动方向的力完成分离，其力分析图如图5，产品的输出力F输出力通过第二静压导轨7与F加载力平衡，固定架12内的导环9不承受直线方向的力；第一静压导轨6产生的反作用力由固定架12的台架承受，振动台16振动传递件4不承受直线运动方向的力；振动方向的F振动力通过静压导轨导向，也不会施加到力加载组件上。
Claims (4)
1.一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，包括振动台(16)及力加载组件，其特征在于：
还包括第一静压导轨(6)、固定支撑座(5)、产品输出连接件(14)、直线轴承(13)或套筒、第二静压导轨(7)、第二静压导轨支撑座(8)及振动传递件(4)；
所述力加载组件包括力加载缸(11)、加载端连接件(10)以及设置在力加载缸(11)力输出端的力传感器和位移传感器；
所述第一静压导轨(6)和第二静压导轨(7)的结构相同，均包括导轨和滑块；
所述第一静压导轨(6)的滑块与被试产品(15)的固定端连接，所述第一静压导轨(6)的导轨与固定支撑座(5)连接，
所述被试产品(15)的力输出端与产品输出连接件(14)连接，产品输出连接件(14)穿过直线轴承(13)或套筒与第二静压导轨(7)的滑块连接，所述第二静压导轨(7)的导轨与第二静压导轨支撑座(8)连接，所述力加载缸的力输出端通过加载端连接件(10)与第二静压导轨支撑座(8)连接；
所述振动传递件(4)固定设置在振动台(16)上，振动传递件(4)的一端与第一静压导轨(6)的滑块连接，振动传递件(4)的另一端与直线轴承(13)或套筒固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，其特征在于：
所述加载端连接件(10)的外侧还设置有导环(9)。
3.根据权利要求1或2所述的一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，其特征在于：
还包括固定架(12)和台架，所述固定支撑座(5)、导环(9)设置在固定架(12)上，所述固定架(12)与力加载缸固定在所述台架上。
4.根据权利要求3所述的一种振动条件下直线运动产品试验过程中的力加载系统，其特征在于：
所述力加载缸(11)为气缸、油缸或伺服缸。
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