CN108680324A - 振动测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种振动测试台，属于振动试验设备技术领域，解决现有技术中的振动测试台其中低频能量不足的技术问题，本案的振动测试台包括机架、通过一弹性装置支撑在机架上的振动台、给振动台提供激振能量的至少一个激振气锤，激振气锤与一气源相通，振动台包括上台面、位于上台面下侧的下台面和介于上下台面之间的夹芯层，夹芯层由非金属材料制成，非金属材料的弹性模量为1.14～1.42Gpa，由于夹芯层由非金属材料制成且其具有弹性，使得气锤击打下台面而产生的应力波通过夹芯层传递到上台面的时间被延长，从而改变了上台面的主振频率，使该频率处于所需的中低频频域之内，进而振动台的中低频的振动能量得到提高。

Description

振动测试台

技术领域

本发明涉及振动试验设备技术领域，特别涉及一种振动测试台。

背景技术

振动台在振动试验过程中，振动台整体相对弹簧支座会产生振动，振动台自身也会产生振动，一般来讲振动台相对于弹簧支座的振动其频率较低，振幅较大但加速度较低，故而能量较低，其振动频率处于中低频频域；而振动台自身的振动其能量较高并处于高频频域。也就是说，振动台在振动试验过程中会同时产生高中低频三种能量（为了便于说明，我们把振动台自身的振动称为主振，其频率称为主振频率，其能量称为主振能量。）振动台通常包括上台面、下台面以及介于上、下台面之间的夹芯层，现有技术中，夹芯层采用金属材料制成，由于振动台利用金属来传导能量，振动台产生的高频能量很容易传导上去，而中低频能量的损耗会很大。

在这种情况下，为了克服现有振动台产生的中低频能量的不足，通常是通过加大气锤的供气压力使得振动台整体的振动能量（此处的整体的振动能量包含高中低频三种能量）相应提高，来间接提高中低频能量，但是由于受气锤空气动力系统压力不能太高的限制，其效果并不明显。若在中低频频域需用20G加速度值来做的试验，由于现有振动台其中低频能量的不足而需将振动台加速度值提高到60G来做。因此当中低频频域所需加速度值超过20G时，会由于设备能力的限制而无法满足，此时只能采取延长试验时间的方法来解决，这样的结果导致试验效率低下，试验成本大大提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够提高中低频能量的振动测试台。

为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种振动测试台，包括：

机架；

振动台，其通过一弹性装置支撑在所述的机架上，所述的振动台包括上台面、位于所述上台面下侧的下台面和介于所述上、下台面之间的夹芯层；以及

至少一个激振气锤；其固定设置在所述下台面的下侧且与一气源相连通；

所述的夹芯层由非金属材料制成，所述非金属材料的弹性模量为1.14～1.42Gpa。

上述技术方案中，优选的，所述夹芯层具有多个沿上下延伸的镂空孔，带有多个所述镂空孔的所述夹芯层呈蜂窝状。

上述技术方案中，优选的，所述夹芯层的厚度与所述镂空孔的孔径之间的比值为2～3。

上述技术方案中，优选的，多个所述的镂空孔均匀间隔的布置在所述的夹芯层内。

上述技术方案中，优选的，所述镂空孔的水平截面呈圆形或多边形。

上述技术方案中，优选的，所述的上、下台面的厚度均为10～15㎜，所述的上、下台面均为金属材料制成，所述夹芯层的厚度为10～40㎜。

上述技术方案中，优选的，所述的非金属材料为聚四氟乙烯。

上述技术方案中，优选的，所述的上、下台面之间设置有用于紧固所述夹芯层的紧固件。

本发明与现有技术相比获得如下有益效果：本案通过在振动台的上、下台面之间设置夹芯层，夹芯层为非金属材料制成且其具有弹性，使得气锤击打下台面而产生的应力波通过夹芯层传递到上台面的时间被延长，从而改变了上台面的主振频率，使该频率处于所需的中低频频域之内，进而振动台的中低频的振动能量得到提高。

附图说明

附图1为现有技术的振动测试台的结构示意图；

附图2为现有技术的振动测试台信号功率随频率的变化关系示意图；

附图3为现有技术中通过加大激振气锤供气压力来提升中低频能量的示意图；

附图4为本发明振动测试台的主视示意图；

附图5为本发明振动测试台的仰视示意图；

附图6为本发明振动测试台夹芯层为弹性体的结构示意图；

附图7为本发明振动测试台中低频能量和夹芯层材料的弹性模量关系示意图；

附图8为本发明振动测试台夹芯层带有多孔结构的示意图；

附图9为本发明振动测试台夹芯层镂空孔的水平截面呈矩形的结构示意图；

附图10为本发明振动测试台夹芯层镂空孔的水平截面为圆形的结构示意图；

附图11为本发明振动测试台夹芯层的水平截面呈蜂窝形的结构示意图；

附图12为本发明振动测试台的信号功率随频率的变化关系示意图；

其中：11、上台面；12、金属垫条；13、下台面；14、激振气锤；141、锤体；142、锤垫；143、锤头；2、振动台；21、上台面；22、下台面；23、夹芯层；231、镂空孔；3、激振气锤；31、锤体；32、锤垫；33、锤头；4、弹性装置；41、支承弹簧。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。其中，现有技术的振动测试台的结构以及中低频能量的分布情况如附图1～3所示。

根据附图1所示，现有技术的振动测试台包括机架、振动台、激振气锤14。其中，振动台通过支承弹簧安装在机架上，振动台包括上台面11、下台面13以及安装在上、下台面之间的金属垫条12，激振气锤14安装在下台面13的下侧。激振气锤14包括安装在下台面13的锤体141、设置在锤体141内的锤垫142和锤头143以及一为锤头143击打锤垫142提供动力的气源，锤头143击打锤垫142并产生激振能量，激振能量通过下台面13传递给金属垫条12，再通过金属垫条12传递到上台面11。结合附图2所示，其中，高频能量的传递是很快的，振动台的能量主要集中在高频区域，但是中低频能量的损耗很大，导致振动台的中低频能量不足。结合附图3，通过加大激振气锤的供气压力来提升中低频能量，但由于压力受到限制，所以效果并不明显。

本发明通过对振动台结构的改进，减少中低频能量的损耗、削弱高频能量的传递，使得振动台自身的主振频率处于所需的中低频频域，从根本上提高振动台的中低频能量。具体如附图4～附图12所示。

根据附图4和附图5所示，本发明的振动测试台包括机架、振动台2、激振气锤3。其中，振动台2通过一弹性装置4安装在机架上，该弹性装置4可以是设置在机架和振动台2之间的支承弹簧41。振动台2包括上台面21、下台面22以及介于上、下台面之间的夹芯层23，上、下台面通过螺栓等紧固件将夹芯层23紧固在二者之间。

激振气锤3包括锤体31、锤头33和锤垫32，锤体31内设有气腔，锤垫32和锤头33设置在锤体31的气腔内，锤头33在气腔内移动并击打锤垫32，气腔与一外部气源相通并为锤头33提供击打动力，激振气锤3有8个，8个激振气锤3组成8个激振源，其激振能量的传递是通过这8个激振气锤3对下台面22的随机冲击，再通过夹芯层23向上台面21进行传递。

根据附图6和附图7所示，振动台2的振动频率和夹芯层23所选用材料的弹性模量有很大关系，应该选用弹性模量较低的非金属材料，其弹性模量为1.14～1.42Gpa，例如聚四氟乙烯。夹芯层23可以是由聚四氟乙烯制成的弹性体，由于夹芯层23由非金属材料制成，振动台2在振动过程中产生的高频能量在经过夹芯层23时会有衰减，而中低频能量的损耗大大减小，这样一来，其主振频率将处于中低频区域，使得中低频能量提升效果明显。

另外，上、下台面的材料和厚度对中低频能量的传递有着重要的影响，具体的，根据附图8至附图11所示，上台面和下台面均为金属材料制成，上台面21和下台面22的厚度为10～15㎜，夹芯层23的厚度为10～40㎜。在本实施例中，上、下台面均为铝合金制成，且其厚度均为10㎜，夹芯层的厚度为40㎜。

夹芯层23上可设置有多个沿上下延伸的镂空孔231，多个镂空孔231均匀间隔布置，带有这些镂空孔231的夹芯层23呈蜂窝状，其中，镂空孔231的截面形状可以是矩形或是多边形。夹芯层23采用多孔结构时，应使得夹心层23的厚度和镂空孔231的孔径之比增大，一般可取2～3，这样有助于增大夹芯层23在轴向上受到激振气锤3冲击产生的应变量，就像弹簧增加圈数来降低刚度一样，也就有助于应力波传递的时间被延长。

由于应力波在金属之间传递的时间周期极短，故可忽略锤体31与下台面22之间传递周期。此时由锤头33撞击锤垫32到上台面21产生振动，其应力波传导的时间周期为T=T1+T2。其中，T1为激振气锤3作用于下台面22的时间周期，T2为冲击力通过夹芯层23的时间周期。因此激振能量更加偏向低频频域。同时由于夹心层23呈多孔结构后亦减小了振动台2整体的刚度，也就降低了振动台2振动时的阻尼，有利于延长应力波从出现到消失的时间周期，使得振动台2的主振频率下降的同时获得较大的振幅，最终能够使得激振能量集中分布在中低频频域附近，也就提高了振动台2的中低频能量。

根据附图12所示，通过对振动台结构的改进，本发明振动测试台的主振能量主要集中于中低频频域，其中低频能量可获得显著提升。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种振动测试台，包括：

机架；

振动台（2），其通过一弹性装置（4）支撑在所述的机架上，所述的振动台（2）包括上台面（21）、位于所述上台面（21）下侧的下台面（22）和介于所述上、下台面之间的夹芯层（23）；以及

至少一个激振气锤（3）；其固定设置在所述下台面（22）的下侧且与一气源相连通；

其特征在于：所述的夹芯层（23）由非金属材料制成，所述非金属材料的弹性模量为1.14～1.42GPa。

2.根据权利要求1所述的振动测试台，其特征在于：所述夹芯层（23）具有多个沿上下延伸的镂空孔（231），带有多个所述镂空孔（231）的所述夹芯层（23）呈蜂窝状。

3.根据权利要求2所述的振动测试台，其特征在于：所述夹芯层（23）的厚度与所述镂空孔（231）的孔径之间的比值为2～3。

4.根据权利要求2所述的振动测试台，其特征在于：多个所述的镂空孔（231）均匀间隔的布置在所述的夹芯层（23）内。

5.根据权利要求2所述的振动测试台，其特征在于：所述镂空孔（231）的水平截面呈圆形或多边形。

6.根据权利要求1或2所述的振动测试台，其特征在于：所述的上、下台面的厚度均为10～15㎜，所述的上、下台面均为金属材料制成，所述夹芯层（23）的厚度为10～40㎜。

7.根据权利要求1所述的振动测试台，其特征在于：所述的非金属材料为聚四氟乙烯。

8.根据权利要求1所述的振动测试台，其特征在于：所述的上、下台面之间设置有用于紧固所述夹芯层（23）的紧固件。