CN108225705B - 一种适用于复杂应力条件的环境试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，解决了现有技术中的实验装置无法达到同时完成温度、湿度、霉菌、盐雾等复杂环境及多轴多自由度振动应力等复杂应力施加任务的问题。本发明包括具有安装口的环境强化箱体，设置在环境强化箱体内安装口位置处的设备安装基座，围绕安装口一周设置的安装固定件，内圈与设备安装基座密封连接、外圈与安装固定件密封连接的弹性密封圈，设置在环境强化箱体外部驱动设备安装基座发生振动的振动发生系统。本发明利用多层隔离、技术集成的思路设计而成，可以同时完成温度、湿度、霉菌、盐雾及多轴多自由度振动应力等复杂应力施加任务。

Description

一种适用于复杂应力条件的环境试验装置

技术领域

本发明涉及试验装置领域，具体涉及一种适用于复杂应力条件的环境试验装置。

背景技术

在科研及工程项目中，对各种环境应力作用下，如温度、湿度、霉菌、盐雾等应力施加的条件下，设备的运行特性的研究往往是检验设备能力的重要指标。由于环境较为恶劣，不符合振动试验台的工作环境，不能将振动工作台放置于该恶劣环境的试验箱内，所以以往针对这类试验，采用的试验装置在结构上是将环境试验箱放置于振动试验台上。这种结构导致设备的制造成本较高，同时试验设备的结构尺寸受限，这类设备只能针对体积较小的设备，并且在实验过程中是环境试验箱和环境试验箱内的试验装置同时运动，达不到试验装置在恶劣环境应力作用下3轴6自由度振动应力施加的试验要求。

例如专利CN 203224345提供的一种振动试验设备，该类设备通过工控机、控制台完成设备的振动试验。该设备可模拟振动环境，以分析对象开展相应性能测试试验。但是该设备在结构上限制了其自身不能完成温度、湿度、霉菌、盐雾等应力施加的功能，同时该试验设备不能直接放置于环境试验箱内进行振动应力施加，因为这样会使得该设备自身损坏。

例如专利CN105241626A提供了一种具有防凝露凝霜结构的低温振动试验系统。该设备通过将振动台过渡台面的上部与低温隔开，下部与常温隔离，大大降低了冷凝水的产生。该设备在结构上具有两个温度隔离装置，同时环境箱与振动台是分离的，在结构上，若作为3轴6自由度振动应力施加装置，其试验设备体积有限；若作为2自由度的振动应力施加装置，其不能完成3轴6自由度的试验功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中的实验装置无法达到同时完成温度、湿度、霉菌、盐雾等复杂环境及多轴多自由度振动应力等复杂应力施加任务的问题，目的在于提供了一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其通过结构的优化，能有效达到完成温度、湿度、霉菌、盐雾等恶劣应力环境施加的同时，还能有效实现对试验设备3轴6自由度试验的需求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，包括具有安装口的环境强化箱体，设置在环境强化箱体内安装口位置处的设备安装基座，围绕安装口一周设置的安装固定件，内圈与设备安装基座密封连接、外圈与安装固定件密封连接的弹性密封圈，设置在环境强化箱体外部驱动设备安装基座发生振动的振动发生系统。

由于装置的耐环境能力的振动实验过程中，振动的幅度并不会太大，因而采用弹性密封圈进行隔离后即可同时实现多自由度振动和温度、湿度、霉菌、盐雾等复杂环境的试验要求。即，本发明通过上述结构的优化能使设备在环境强化箱体内进行多轴向运动，实现多自由度的振动试验，并且在试验设备发生多轴向运动的同时环境强化箱体不会发生移动，而且，本发明结构的优化避免了环境强化箱体温度、湿度、霉菌、盐雾等环境对振动发生系统产生影响，效果十分显著。

进一步，为了更好地实现多自由度的振动试验，所述振动发生系统包括振动基座，一端固定在振动基座上，另一端固定在设备安装基座上的传动杆，设置在振动基座上分别驱动振动基座做X轴、Y轴和Z轴方向上振动的振动发生装置。

进一步，所述弹性密封圈的外圈与安装固定件的顶端密封连接，所述振动基座设置在安装固定件的底端位置处。

作为其中一种实现方式，Z轴方向上的振动发生装置包括贯穿振动基座的引导杆，安装在振动基座上的第一振动发生器，套接在引导杆上且底端与引导杆底端连接、顶端与第一振动发生器连接的第一弹簧。

更进一步，为了使振动更加顺畅有效，所述振动发生系统设置在隔离厢中，所述引导杆底端设置有滑轮，滑轮放置在隔离厢的底端位置处。

为了避免振动过量，影响试验结果，所述引导杆上还设置有限位螺母。并且通过该限位螺母的设置，能有效避免振动幅度过大导致的弹性密封圈损坏，提高实验准确度和本发明装置的使用寿命。

为了能有效且及时对振动发生器进行冷却，延长其使用寿命，所述隔离厢上设置有与隔离厢内部连通的保温隔离管，所述保温隔离管上安装有通风冷却装置。

进一步，X轴、Y轴的振动发生装置均包括对称设置在振动基座两侧的振动杆，振动杆包括一端铰接在安装固定件上的外管道，一端伸入外管道、另一端铰接在振动基座上的内管道，安装在振动基座上振动杆端部位置处的第二振动发生器，套接在内管道上且一端与第二振动发生器连接、另一端与外管道端部连接的第二弹簧。

更进一步，所述内管道上也设置有限位螺母。

为了实现自动控制的目的，所述振动发生系统上还连接有电气控制系统。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明利用多层隔离、技术集成的思路设计而成，可以同时完成温度、湿度、霉菌、盐雾及多轴多自由度振动应力等复杂应力施加任务；

2、本发明进行多自由度振动实验的三轴六向运动时，环境强化箱体不会随着被试验的设备而振动；且驱动被试验设备的振动发生系统是与温度、湿度、霉菌、盐雾等环境隔离开的，因而不会影响振动发生系统的寿命，实现本发明的耐环境能力；

3、本发明具有设计合理，成本较低，操作方便等优点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明中的结构示意图。

图2为本发明中振动发生系统位置处的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-环境强化箱体，2-设备安装基座，3-安装固定件，4-弹性密封圈，5-振动基座，6-传动杆，7-引导杆，8-第一振动发生器，9-第一弹簧，10-隔离厢，11-限位螺母，12-第二振动发生器，13-第二弹簧，14-保温隔离管，15-通风冷却装置，16-电气控制系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，如图1所示，包括具有安装口的环境强化箱体1，设置在环境强化箱体1内安装口位置处的设备安装基座2，围绕安装口一周设置的安装固定件3，内圈与设备安装基座2密封连接、外圈与安装固定件3密封连接的弹性密封圈4，设置在环境强化箱体1外部驱动设备安装基座2发生振动的振动发生系统。

本实施例中该振动发生系统包括振动基座5，一端固定在振动基座5上，另一端固定在设备安装基座2上的传动杆6，设置在振动基座5上分别驱动振动基座5做X轴、Y轴和Z轴方向上振动的振动发生装置。其中，X轴方向上的振动发生装置、Y轴方向上的振动发生装置和Z轴方向上的振动发生装置可以相同也可以不同。

本实施例中该X轴方向上的振动发生装置、Y轴方向上的振动发生装置和Z轴方向上的振动发生装置不同，具体设置如下：

X轴的振动发生装置均包括对称设置在振动基座5两侧的振动杆，振动杆包括一端铰接在安装固定件3上的外管道，一端伸入外管道、另一端铰接在振动基座5上的内管道，安装在振动基座5上振动杆端部位置处的第二振动发生器12，套接在内管道上且一端与第二振动发生器12连接、另一端与外管道端部连接的第二弹簧13。所述内管道上也设置有限位螺母11，如图2所示。本实施例中该X轴的振动发生装置与Y轴的振动发生装置结构相同。

Z轴方向上的振动发生装置包括贯穿振动基座5的引导杆7，安装在振动基座5上的第一振动发生器8，套接在引导杆7上且底端与引导杆7底端连接、顶端与第一振动发生器8连接的第一弹簧9。

所述振动发生系统设置在隔离厢10中，所述引导杆7底端设置有滑轮，滑轮放置在隔离厢10的底端位置处。滑轮可在隔离厢10的底面任意滑动，且隔离厢10的底端位置处还设置有限制滑轮脱离隔离厢10底面的限位装置。

本发明中该限位装置的结构多样，本实施例中限位装置优选采用两个倒扣的限位凹型板以及两根与引导杆7连接的限位杆构成。本实施例中该限位装置的具体结构为：该引导杆7上固定有两根限位杆，其中一根限位杆的一端固定在引导杆7上、另一端伸入到其中一个倒扣的限位凹型板的凹槽内，另一根限位杆的一端固定在引导杆7上、另一端伸入到另一个倒扣的限位凹型板的凹槽内，两根限位杆和两个限位凹型板对称设置。

本实施例中环境强化箱体内设置有电热丝、雾化水喷头、风扇、盐雾霉菌喷淋器以及电气控制系统16的测控系统等，有效实现各种复杂环境产生和测控，该电气控制系统16的测控系统包括用于监测环境强化箱体1及隔离箱10内相应状态的测量设备，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器、加速度测量仪等，有效对温度、湿度、压力、振动等动态参数进行状态监测。且电气控制系统16还包括电气控制系统，用于控制通风冷却装置及振动发生器的启闭及功率调整。

该弹性密封圈4由耐温橡胶组成，弹性密封圈4的外圈和内圈采用夹套等方式连接在设备安装基座2与安装固定件3上，通过自身的弹性形变来完成试验过程中的密封，达到隔离环境的作用。

本实施例中该振动发生器采用电磁激励方式，即为电磁振动发生器，单个电磁振动发生器包括风冷器、强力弹簧、导向器及电磁激励线圈，其结构为现有技术，在此不再赘述。通过振动发生器及配属部件的共同作用，本发明的装置可依据预设参数进行三轴六向运动。振动基座5与振动发生器相连，振动基座5又通过传动杆6与设备安装基座2固定连接，振动发生器的振动现传递到设备安装基座2上，再传递到试验设备上，弹性密封圈4在保证密封的条件下，拥有一定的伸缩能力，实现本发明的耐环境能力。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例进一步优化了振动发生系统的结构，具体设置如下：

所述弹性密封圈4的外圈与安装固定件3的顶端密封连接，所述振动基座5设置在安装固定件3的底端位置处，如图1和图2所示。并且，本实施例中该引导杆7上以及内管道上均设置有限位螺母11，有效避免振动过大超出弹性密封圈4的弹性形变而导致弹性密封圈4的损坏。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中还增加有通风冷却装置15，具体设置如下：

所述隔离厢10上设置有与隔离厢10内部连通的保温隔离管14，所述保温隔离管14上安装有通风冷却装置15。

并且，本实施例中限位装置的结构不同，本实施例中该限位装置包括设置在隔离厢10底面的球形槽，设置在球形槽内与隔离厢10底面铰接的铰接球，固定在铰接球上的水平槽钢，该滑轮在水平槽钢内滑动。

本发明的具体试验过程如下：

首先进行设备安装，利用安装固定管固定设备安装基座，通过螺栓螺母等刚性连接方式，将设备安装于设备安装基座2上。

然后进行设备试验，抽出安装固定管，设备由第一弹簧支撑。开启环境强化箱体中的电热丝、雾化水喷头、风扇、盐雾霉菌喷淋器等设备，使得箱内环境到达试验环境要求。之后通过电气控制系统控制第一振动发生器和第二振动发生器产生相应方向的振动，并利用定位螺母完成位移范围限制。同时通风冷却装置启动，利用冷空气对第一振动发生器和第二振动发生器进行冷却。试验后，插入安装固定管，将设备由设备安装基座上拆除下来。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，包括具有安装口的环境强化箱体(1)，设置在环境强化箱体(1)内安装口位置处的设备安装基座(2)，围绕安装口一周设置的安装固定件(3)，内圈与设备安装基座(2)密封连接、外圈与安装固定件(3)密封连接的弹性密封圈(4)，设置在环境强化箱体(1)外部驱动设备安装基座(2)发生振动的振动发生系统，所述振动发生系统能够实现三轴六向运动；所述振动发生系统包括振动基座(5)，一端固定在振动基座(5)上且另一端固定在设备安装基座(2)上的传动杆(6)，设置在振动基座(5)上分别驱动振动基座(5)做X轴、Y轴和Z轴方向上振动的振动发生装置；所述弹性密封圈(4)的外圈与安装固定件(3)的顶端密封连接，所述振动基座(5)设置在安装固定件(3)的底端位置处；Z轴方向上的振动发生装置包括贯穿振动基座(5)的引导杆(7)，安装在振动基座(5)上的第一振动发生器(8)，套接在引导杆(7)上且底端与引导杆(7)底端连接、顶端与第一振动发生器(8)连接的第一弹簧(9)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，所述振动发生系统设置在隔离厢(10)中，所述引导杆(7)底端设置有滑轮，滑轮放置在隔离厢(10)的底端位置处。

3.根据权利要求2所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，所述引导杆(7)上还设置有限位螺母(11)。

4.根据权利要求2所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，所述隔离厢(10)上设置有与隔离厢(10)内部连通的保温隔离管(14)，所述保温隔离管(14)上安装有通风冷却装置(15)。

5.根据权利要求1所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，X轴的振动发生装置包括对称设置在振动基座(5)两侧的振动杆，振动杆包括一端铰接在安装固定件(3)上的外管道，一端伸入外管道、另一端铰接在振动基座(5)上的内管道，安装在振动基座(5)上振动杆端部位置处的第二振动发生器(12)，套接在内管道上且一端与第二振动发生器(12)连接、另一端与外管道端部连接的第二弹簧(13)，Y轴的振动发生装置与X轴的振动发生装置结构相同。

6.根据权利要求5所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，所述内管道上设置有限位螺母(11)。

7.根据权利要求1所述的一种适用于复杂应力条件的环境试验装置，其特征在于，所述振动发生系统上还连接有电气控制系统(16)。

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