CN109269750B - 可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置 - Google Patents

Abstract

一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置；包括试件安装台面及导向支撑组件；导向支撑组件包括固定座、活动座、导向连接杆、弹性支承件及可切换导轮组件；活动座与固定座均沿X轴方向水平设置并在Z轴方向平行间隔排列；导向连接杆沿Z轴方向设置，其上端固设于活动座，下端与试件安装台面固定；固定座相对导向连接杆让位设置，并相对振动台的台体固定；弹性支承件连设于固定座与活动座之间；可切换导轮组件包括转动座及导轮，转动座可转动地装配于固定座上，通过翻转具有垂直和水平两个工作状态；垂直状态下，导轮转动支撑于活动座下方，水平状态下，导轮转动支撑于导向连接杆侧部。本发明结构设计巧妙，可根据振动方向的变化灵活更换导向方向。

Description

可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置

技术领域

本发明涉及力学环境试验设备，具体涉及一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置。该装置连接在振动测试系统内的试件安装台面上，用于对试件悬吊安装。

背景技术

振动试验的目的是在试验室内通过人工来模拟试件在运输、储存和使用过程中可能经受到的振动载荷，通过检测这些振动载荷对试件产生的影响进而考察试件的适应性。

通常，振动试验是将试件固定到振动台的动圈或水平滑台的台面上，由振动台提供激励力进行测试。固定的方式可以是直接固定，也可以是通过夹具间接固定。但在某些类型的应用中，产品使用的是悬吊的安装方式，此时要实现真实的安装环境就需要设计特殊的夹具，先将产品悬吊在夹具内部再把夹具安装到振动台上。这种夹具为笼式夹具，其设计思路决定了其想要有足够的强度就需要有较大的质量，因此会浪费较多的振动台激振力，并且悬臂结构的夹具对力的传递性较差，会影响产品测试效果。

针对这种情况，如果将电动振动台倒置安装，动圈的顶面朝下，将试件直接或间接地悬吊安装，则可以减轻夹具的重量，同时提高产品的测试效果。

附加的台面及其辅助支撑组件是在振动测试系统中常用的部件，主要作用是增加系统的试件连接面面积、提高系统最大负载及台面抗倾覆力矩。但采用常规结构的附加台面及其辅助支撑组件无法应用在倒置安装的振动测试系统中。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置；包括试件安装台面，以及连设于该试件安装台面上方的至少一组导向支撑组件；

所述试件安装台面通过所述导向支撑组件悬吊于一第一振动台的动圈下方，由该第一振动台的动圈驱动在Z轴方向振动；并且，试件安装台面通过所述导向支撑组件连设于一第二振动台的动圈侧方，由该第二振动台的动圈驱动在X轴方向振动；

其中，当所述导向支撑组件的数量为一组时，导向支撑组件沿X轴方向设于所述试件安装台面的中心线上；当所述导向支撑组件的数量大于一组时，各导向支撑组件沿X轴方向对称布置于所述试件安装台面的中心线的两侧；

所述导向支撑组件包括固定座、活动座、导向连接杆、弹性支承件以及可切换导轮组件；

所述活动座与所述固定座均沿X轴方向水平设置并在Z轴方向平行间隔排列；所述导向连接杆沿Z轴方向设置，其上端固设于所述活动座上，其下端与所述试件安装台面固定连接；

所述固定座相对所述导向连接杆让位设置，并相对两振动台的台体固定；所述活动座通过两振动台的激振力驱动分别做相对所述固定座的水平或垂直位移；

所述弹性支承件连设于所述固定座与所述活动座之间；弹性支承件的数量至少为一个，安装于固定座与活动座的支撑中心或对称布置于所述支撑中心的周部；

其中，所述可切换导轮组件包括转动座及导轮，所述转动座可转动地装配于所述固定座上，所述导轮转动连接于转动座上；可切换导轮组件通过翻转具有垂直和水平两个工作状态；在垂直工作状态下，所述导轮转动支撑于所述活动座的下方，此时活动座可做X轴方向水平位移，即，所述试件安装台面可做X轴方向水平位移；在水平工作状态下，所述导轮转动支撑于所述导向连接杆的侧部，此时活动座可做Z轴方向垂直位移，即，所述试件安装台面可做Z轴方向水平位移。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，还包括一控制电路，该控制电路电性连接两振动台动圈的驱动电路，用以控制并切换不同振动台的动圈工作，以提供不同方向的激振力；

所述可切换导轮组件还包括自动翻转驱动机构，该驱动机构电性连接所述控制电路；驱动机构的输出轴传动连接于所述转动座，通过控制所述输出轴的正反转驱动所述转动座进行水平、垂直翻转。借此设计，可在切换激振力方向的同时实现转动座的自动翻转，不仅提高了效率，避免停机时间过长，更节省了人力，同时提升了安全性。

2．上述方案中，还包括限位传感器，该限位传感器对应所述转动座翻转的两极限位置设置；当所述转动座翻转到位时，所述限位传感器给出信号关停所述驱动机构。借此设计，可保证转动座翻转不会过位移，提高了装置运行的可靠性，同时由于转动座的位置得到了准确控制，因此导轮对活动座的导向的精度及稳定性也得到了保证。

3．上述方案中，所述转动座转动连接于一底座上，该底座固设于所述固定座上；所述驱动机构具体可选用电机，电机的壳体通过第一转接板固设于底座上，电机的输出轴与转动座的转动轴同轴传动连接；

所述限位传感器通过第二转接板固设于所述底座上相对电机的另一端，所述转动座的一侧端面对应限位传感器设有一斜坡，当所述转动座转动时，所述斜坡与所述限位传感器的距离发生变化，限位传感器通过该距离的变化判断所述转动座是否翻转到位。

4．上述方案中，所述固定座上对应所述导向连接杆设有让位槽，该让位槽水平开设，其长度方向为X轴方向；所述导向连接杆穿设于所述让位槽中并与之间隙配合，当活动座做X轴方向水平位移时，导向连接杆在所述让位槽中沿其长度方向位移，其行程由让位槽的长度限定；当活动座做Z轴方向垂直位移时，导向连接杆在Z轴方向穿设于所述让位槽中。所述让位槽同时限制了所述导向连接杆在Y轴方向的位移，让位槽的长度由所述导向连接杆的宽度及系统最大位移等因素综合决定。

除此而外，所述导向连接杆还可设于所述固定座的外侧来达成让位，由于此类变化方案为本领域技术人员所能够掌握，因此不再赘述。

5．上述方案中，所述可切换导轮组件构成对所述试件安装台面的导向支撑，其数量至少设有两组，各可切换导轮组件对称布置于所述支撑中心的周部。

6．上述方案中，所述弹性支承件构成对所述试件安装台面的弹性支撑，其数量至少为两个，对称布置于所述支撑中心的周部。

7．上述方案中，所述弹性支承件为空气弹簧，所述空气弹簧包括三曲橡胶主体，该主体为内空结构，具有弹性且可充气；在一定范围内，当其受到压力、拉力或者横向的剪切力后将发生形变，当作用力撤去后，可自动回复至初始状态。空气弹簧的直径、高度等由系统所需最大负载的大小、试验最大位移量等因素综合决定。当各部件安装完毕后，调整空气弹簧充气压力，使其保持在高度中位及上下金属板同轴状态。

除此而外，所述弹性支承件也可以为诸如金属弹簧或橡胶垫等其它弹性部件。

8．上述方案中，还包括一支撑架体，该支撑架体与两振动台的台体固定，所述导向支撑组件的固定座连设于该支撑架体上。

9．上述方案中，还包括多个解耦装置，所述解耦装置可选用液压球面连接器，各所述液压球面连接器均匀连设于所述试件安装台面与第一、第二振动台的动圈台面之间，可保持试件安装台面位移时的直线位置。

10．上述方案中，所述导向连接杆设有多个，各导向连接杆沿X轴方向平行间隔设置，所述弹性支承件位于相邻两导向连接杆之间。

11．上述方案中，所述试件安装台面通过所述导向支撑组件连设于一第三振动台的动圈Y轴方向的侧方，由该第三振动台的动圈驱动在Y轴方向振动；

此时，可切换导轮组件需要由一可更换导轮组件替代，该可更换导轮组件包括第一导向结构、第二导向结构以及第三导向结构；当测试需要X轴的水平振动时，选用第一导向结构，该第一导向结构沿X轴方向支撑于所述活动座的下方，此时活动座可做X轴方向水平位移；当测试需要Y轴的水平振动时，选用第二导向结构，该第二导向结构沿Y轴方向支撑于所述活动座的下方，此时活动座可做Y轴方向水平位移；当测试需要Z轴的垂直振动时，选用第三导向结构，该第三导向结构沿Z轴方向支撑于所述导向连接杆的侧方，此时活动座可做Z轴方向垂直位移；

其中，第一导向结构、第二导向结构以及第三导向结构均可包括转动座及导轮，转动座装配定位于固定座上，导轮转动连接于转动座上；或者，各导向结构也可通过传统的滑槽与导轨的配合方式实现导向。

相比可切换导轮组件而言，可更换导轮组件在切换不同方向振动时需要对部件进行拆卸和替换安装，因此工作效率相对较低，操作难度相对较大。

在这种三轴测试系统中，所述固定座可通过设置十字形让位槽，在X轴方向及Y轴方向同时开设槽道来实现对所述导向连接杆的让位。

相比现有技术而言，本发明的优点包括：

1、结构简洁、设计合理，加工制造方便；

2、可将传统水平振动系统与垂直振动系统整合至一套系统内共用一块台面，提高了设备利用率；

3、通过可切换导轮组件的特殊设计，使得本案在切换水平振动和垂直振动时，无需对任何部件进行拆卸，仅需通过工具旋转可切换导轮组件使之做出翻转即可，因此大幅提高了工作效率，简化了不同方向试验时的准备工作，降低了人工成本；

4、可根据不同的负载要求、抗倾覆能力要求选用不同的空气弹簧和导轮，适应性强。

附图说明

附图1为本发明实施例的使用状态参考图；

附图2为本发明实施例去除支撑架体后的结构示意图；

附图3为本发明实施例的俯视图；

附图4为本发明实施例可切换导轮组件垂直状态的结构示意图；

附图5为本发明实施例可切换导轮组件水平状态的结构示意图；

附图6为本发明实施例可切换导轮组件水平状态时端部的结构示意图；

附图7为本发明实施例可切换导轮组件的分解爆炸图；

附图8为本发明实施例X轴方向振动时导向支撑组件的结构示意图；

附图9为本发明实施例X轴方向振动时的侧视图；

附图10为本发明实施例X轴方向振动时的立体图；

附图11为本发明实施例Z轴方向振动时导向支撑组件的结构示意图；

附图12为本发明实施例轴Z轴方向振动时的侧视图；

附图13为本发明实施例Z轴方向振动时的立体图；

附图14为本发明实施例加装解耦装置的示意图。

以上附图中：1．试件安装台面；2．导向支撑组件；3．第一振动台；4．第二振动台；5．固定座；6．活动座；7．导向连接杆；8．可切换导轮组件；9．让位槽；10．空气弹簧；11．转动座；12．导轮；13．支撑架体；14．液压球面连接器；15．驱动机构；16．输出轴；17．限位传感器；18．底座；19．第一转接板；20．转动轴；21．第二转接板；22．斜坡。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1~14所示，一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置；包括试件安装台面1，以及连设于该试件安装台面1上方的两组导向支撑组件2；两组导向支撑组件2沿X轴方向对称布置于所述试件安装台面1的中心线的两侧。

所述试件安装台面1通过所述导向支撑组件2悬吊于一第一振动台3的动圈下方，由该第一振动台3的动圈驱动在Z轴方向振动；并且，试件安装台面1通过所述导向支撑组件2连设于一第二振动台4的动圈X轴方向的侧方，由该第二振动台4的动圈驱动在X轴方向振动。

所述导向支撑组件2包括固定座5、活动座6、导向连接杆7、弹性支承件以及可切换导轮组件8。

所述活动座6与所述固定座5均沿X轴方向水平设置并在Z轴方向平行间隔排列；所述导向连接杆7沿Z轴方向设置，其上端固设于所述活动座6上，其下端与所述试件安装台1面固定连接。

所述固定座5相对所述导向连接杆7让位设置，并相对两振动台3、4的台体固定；所述固定座5上对应所述导向连接杆7设有让位槽9，该让位槽9水平开设，其长度方向为X轴方向；所述导向连接杆7穿设于所述让位槽9中并与之间隙配合，当活动座6做X轴方向水平位移时，导向连接杆7在所述让位槽9中沿其长度方向位移，其行程由让位槽9的长度限定；当活动座6做Z轴方向垂直位移时，导向连接杆7在Z轴方向穿设于所述让位槽9中。所述让位槽9同时限制了所述导向连接杆7在Y轴方向的位移，让位槽9的长度由所述导向连接杆7的宽度及系统最大位移等因素综合决定。

所述第一振动台3动圈的激振力通过所述试件安装台面1传递至所述导向连接杆7，再传递至所述活动座6上；所述活动座6通过两振动台3、4的激振力驱动分别做相对所述固定座5的水平或垂直位移。

所述弹性支承件为空气弹簧10，连设于所述固定座5与所述活动座6之间，构成对所述试件安装台面1的弹性支撑。每组导向支撑组件2中，空气弹簧10的数量至少为两个（如图5所示），对称布置于固定座5与活动座6的支撑中心的周部。

所述空气弹簧10包括三曲橡胶主体，该主体为内空结构，具有弹性且可充气；在一定范围内，当其受到压力、拉力或者横向的剪切力后将发生形变，当作用力撤去后，可自动回复至初始状态。空气弹簧10的直径、高度等由系统所需最大负载的大小、试验最大位移量等因素综合决定。当各部件安装完毕后，调整空气弹簧10充气压力，使其保持在高度中位及上下金属板同轴状态。

其中，所述可切换导轮组件8包括转动座11及导轮12，所述转动座11可转动地装配于所述固定座5上，所述导轮12转动连接于转动座11上；可切换导轮组件8通过翻转具有垂直和水平两个工作状态；在垂直工作状态下，所述导轮12转动支撑于所述活动座6的下方，此时活动座6可做X轴方向水平位移，与之刚性连接的所述试件安装台面1同步做X轴方向水平位移；在水平工作状态下，所述导轮12转动支撑于所述活动座6下方的所述导向连接杆7的侧部，此时活动座6可做Z轴方向垂直位移，与之刚性连接的所述试件安装台面1同步做Z轴方向水平位移。

所述可切换导轮组件8构成对所述试件安装台面1的导向支撑，其数量至少设有两组，各可切换导轮组件8对称布置于固定座5与活动座6的支撑中心的周部。

其中，还包括一支撑架体13，该支撑架体13与两振动台3、4的台体固定，所述导向支撑组件2的固定座5连设于该支撑架体13上。

还包括多个液压球面连接器14，各所述液压球面连接器14均匀连设于所述试件安装台面1与第一、第二振动台3、4的动圈台面之间，可保持试件安装台面1位移时的直线位置。

其中，所述导向连接杆7设有多个，各导向连接杆7沿X轴方向平行间隔设置，所述空气弹簧10位于相邻两导向连接杆7之间。

其中，还包括一控制电路，该控制电路电性连接两振动台3、4动圈的驱动电路，用以控制并切换不同振动台3、4的动圈工作，以提供不同方向的激振力；

所述可切换导轮组件8还包括自动翻转驱动机构15，该驱动机构15电性连接所述控制电路；驱动机构15的输出轴16传动连接于所述转动座11，通过控制所述输出轴16的正反转驱动所述转动座11进行水平、垂直翻转。借此设计，可在切换激振力方向的同时实现转动座11的自动翻转，不仅提高了效率，避免停机时间过长，更节省了人力，同时提升了安全性。

其中，还包括限位传感器17，该限位传感器17对应所述转动座11翻转的两极限位置设置；当所述转动座11翻转到位时，所述限位传感器17给出信号关停所述驱动机构15。借此设计，可保证转动座11翻转不会过位移，提高了装置运行的可靠性，同时由于转动座11的位置得到了准确控制，因此导轮12对活动座6的导向的精度及稳定性也得到了保证。

其中，所述转动座11转动连接于一底座18上，该底座18固设于所述固定座5上；所述驱动机构15具体可选用电机，电机的壳体通过第一转接板19固设于底座18上，电机的输出轴16与转动座11的转动轴20同轴传动连接；

所述限位传感器17通过第二转接板21固设于所述底座18上相对电机的另一端，所述转动座11的一侧端面对应限位传感器17设有一斜坡22，当所述转动座11转动时，所述斜坡22与所述限位传感器17的距离发生变化，限位传感器17通过该距离的变化判断所述转动座11是否翻转到位。

现将本发明的工作过程说明如下：

首先，测试试件直接安装或通过夹具转接安装到试件安装台面1的底面上；

然后，调整所有可切换导轮组件8至导轮12向上状态，此时系统为X轴的水平工作状态，调节空气弹簧10充气压力，使两组导向支撑组件2的四个导轮12与两个活动座6刚好接触。当X轴方向的第二振动台4提供激振力作用于试件安装台面1，推动测试试件产生振动并发生X轴方向的位移时，导向连接杆7、活动座6等与试件安装台面1刚性连接的部件将同步产生位移，此时固定座5上的让位槽9（此时为导向作用）限制了导向连接杆7在Y轴方向的位移，同时导轮12限制了活动座6在Z轴方向的位移，在它们的共同作用下，导向连接杆7与活动座6仅可产生X轴水平振动方向的位移，起到了限位作用，保证系统在X轴的水平方向振动的稳定性；

调整所有可切换导轮组件8至导轮12水平状态，使两组四个导轮12与外侧两组四个导向连接杆7的侧面接触，此时系统为Z轴的垂直工作状态，调节空气弹簧10充气压力，使导向连接杆7位于垂直向极限位移的中间状态。当Z轴方向的第一振动台3提供激振力作用于试件安装台面1，推动测试试件产生振动并发生Z轴方向的位移时，导向连接杆7、活动座6等与试件安装台面1刚性连接的部件将同步位移，此时固定座5上的让位槽9限制了导向连接杆7在Y轴方向的位移，同时导轮12限制了活动座6在X轴方向的位移，在它们的共同作用下，导向连接杆7与活动座6仅可产生Z轴方向即垂直振动方向的位移，起到了限位作用，保证系统在Z轴的垂直方向振动的稳定性；

同时，可在振动台3、4与试件安装台面1之间加装解耦装置，如液压球面连接器14等，切换试验方向时可不需拆装振动台3、4与试件安装台面1之间的连接，进一步简化试验准备工作。

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。凡根据本发明精神实质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 (10)

1.一种可水平和垂直切换的振动试件悬吊安装装置；其特征在于：

包括试件安装台面，以及连设于该试件安装台面上方的至少一组导向支撑组件；

所述试件安装台面通过所述导向支撑组件悬吊于一第一振动台的动圈下方，由该第一振动台的动圈驱动在Z轴方向振动；并且，试件安装台面通过所述导向支撑组件连设于一第二振动台的动圈侧方，由该第二振动台的动圈驱动在X轴方向振动；

其中，当所述导向支撑组件的数量为一组时，导向支撑组件沿X轴方向设于所述试件安装台面的中心线上；当所述导向支撑组件的数量大于一组时，各导向支撑组件沿X轴方向对称布置于所述试件安装台面的中心线的两侧；

所述导向支撑组件包括固定座、活动座、导向连接杆、弹性支承件以及可切换导轮组件；

所述活动座与所述固定座均沿X轴方向水平设置并在Z轴方向平行间隔排列；所述导向连接杆沿Z轴方向设置，其上端固设于所述活动座上，其下端与所述试件安装台面固定连接；

所述固定座相对所述导向连接杆让位设置，并相对两振动台的台体固定；所述活动座通过两振动台的激振力驱动分别做相对所述固定座的水平或垂直位移；

所述弹性支承件连设于所述固定座与所述活动座之间；弹性支承件的数量至少为一个，安装于固定座与活动座的支撑中心或对称布置于所述支撑中心的周部；

其中，所述可切换导轮组件包括转动座及导轮，所述转动座可转动地装配于所述固定座上，所述导轮转动连接于转动座上；可切换导轮组件通过翻转具有垂直和水平两个工作状态；在垂直工作状态下，所述导轮转动支撑于所述活动座的下方，此时活动座可做X轴方向水平位移，即，所述试件安装台面可做X轴方向水平位移；在水平工作状态下，所述导轮转动支撑于所述导向连接杆的侧部，此时活动座可做Z轴方向垂直位移，即，所述试件安装台面可做Z轴方向水平位移。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括一控制电路，该控制电路电性连接两振动台动圈的驱动电路，用以控制并切换不同振动台的动圈工作，以提供不同方向的激振力；

所述可切换导轮组件还包括自动翻转驱动机构，该驱动机构电性连接所述控制电路；驱动机构的输出轴传动连接于所述转动座，通过控制所述输出轴的正反转驱动所述转动座进行水平、垂直翻转。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括限位传感器，该限位传感器对应所述转动座翻转的两极限位置设置；当所述转动座翻转到位时，所述限位传感器给出信号关停所述驱动机构。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述转动座转动连接于一底座上，该底座固设于所述固定座上；所述驱动机构具体可选用电机，电机的壳体通过第一转接板固设于底座上，电机的输出轴与转动座的转动轴同轴传动连接；

所述限位传感器通过第二转接板固设于所述底座上相对电机的另一端，所述转动座的一侧端面对应限位传感器设有一斜坡，当所述转动座转动时，所述斜坡与所述限位传感器的距离发生变化，限位传感器通过该距离的变化判断所述转动座是否翻转到位。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定座上对应所述导向连接杆设有让位槽，该让位槽水平开设，其长度方向为X轴方向；所述导向连接杆穿设于所述让位槽中并与之间隙配合，当活动座做X轴方向水平位移时，导向连接杆在所述让位槽中沿其长度方向位移，其行程由让位槽的长度限定；当活动座做Z轴方向垂直位移时，导向连接杆在Z轴方向穿设于所述让位槽中。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可切换导轮组件至少设有两组，各可切换导轮组件对称布置于所述支撑中心的周部。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述弹性支承件的数量至少为两个，对称布置于所述支撑中心的周部。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括一支撑架体，该支撑架体与两振动台的台体固定，所述导向支撑组件的固定座连设于该支撑架体上。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括多个解耦装置，各所述解耦装置均匀连设于所述试件安装台面与第一、第二振动台的动圈台面之间。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导向连接杆设有多个，各导向连接杆沿X轴方向平行间隔设置，所述弹性支承件位于相邻两导向连接杆之间。