CN109323834B - 一种六维动态力产生装置 - Google Patents

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    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/022—Vibration control arrangements, e.g. for generating random vibrations

Abstract

本发明属于传感、测控技术领域，提供了一种六维动态力产生装置。本发明通过改变激振器作为模态实验激励的布置形式，实现了微振动测试平台六维动态力模拟加载的要求，提高了整体标定实验效果。本发明装置由底座、激振器、立柱、上梁、导向、连杆、标准力传感器、主向连接板、侧向连接板、加载板组成。该装置结构设计合理、操作简单、工作可靠，极大拓宽了激振器激励的应用范围。

Description

一种六维动态力产生装置
技术领域
本发明属于传感、测控技术领域，涉及一种六维动态力值产生装置，利用激振器作为动态力发生单元，解决了六维动态力产生方法结构复杂的问题，在航空航天、国防军工等领域的微振动多分量测试动态标定实验中有重要意义。
背景技术
随着航天技术的快速发展，一些新的应用诉求应时而生，尤其是激光通信和高精度成像等技术的应用，对航天器的精度提出了新的要求。航天器上存在较多的活动部件，如动量轮、控制力矩陀螺、太阳翼驱动机构、数传天线、制冷机以及相机快门组件等部件的不平衡运动，将产生微振动，直接影响高精度航天器姿态的稳定度。
航天器结构的微振动测量试验主要是加速度传感器测量和激光测振两种方法。加速度传感器测量的优点是可以实现多点同时测试，而且可以置于航天器内部测量，便于空间应用；但其缺点是传感器本身对轻质量的被测结构有一定的影响，因此对传感器的选择要求较高。激光测振是一种成熟的非接触式测量技术，其原理是利用多普勒频移和干涉技术进行测量，其优点是对被测结构无影响；但这种测量方法在空间应用困难，另外对组装起来的航天器内部结构难以测量，且测点不宜很多。
目前，锤击法是试验模态分析的一种常用方法。但其缺点也比较突出，由于锤击能量短时作用在某一点上，容易造成过载或局部相应问题，甚至引起非线性问题。
因此，对于微振动多分量测试中，需要一种可以方便的、可靠且易于实现的六维动态力产生装置。本发明利用激振器的基础上，并设计相应的结构来模拟星上空间扰动六维力。
发明内容
本发明要解决的技术难题是改变传统激振器作为动态力产生方法的布置形式，使其应用于某些特定场合，而发明的一种六维动态力产生装置，能够实现六维动态力在线加载。本发明技术性能好，工作可靠，结构紧凑，极大拓宽了激振器作为模态试验激励的应用范围。
本发明的技术方案：
一种六维动态力产生装置，包括底座A 1、底座B 9、导向键2、激振器8、上梁4、导向A 5、导向B 6、加强筋7、标准力传感器14、连杆10、立柱3、加载板11、侧向连接板13、主向连接板12和转接头15；
所述的底座A 1有两个，主要由上板、下板和3根加强立筋焊接而成，下板与工作台通过螺栓固连，上板上开有两个键槽和U型槽，导向键2通过螺栓固定在键槽内，U型槽用于连接激振器8，激振器8与连杆10的一端相连，连杆10的另一端与标准力传感器14连接，标准力传感器14固定在侧向连接板13上，侧向连接板13固定在加载板11上；当激振器8安装在底座A 1上板正中位置，侧向连接板13安装在加载板11中间位置时，实现FY的模拟加载，激振器8沿导向键2移动到两个极限位置，侧向连接板13也随着移动到极限位置时，实现转矩MZ的模拟加载；
所述的底座B 9有两个，主要由上板、下板、4根加强立筋焊接而成，下板与工作台通过螺栓固连，上板上开有两个键槽、通孔和U型槽，导向键2通过螺栓固定在键槽内，通孔和U型槽分别用于连接立柱3一端和激振器8，激振器8与连杆10的一端相连，连杆10的另一端与标准力传感器14连接，标准力传感器14固定在侧向连接板13上，侧向连接板13通过螺栓固定在加载板11上；当激振器8安装在底座B 9上板正中位置，侧向连接板13安装在加载板11中间位置时，实现FX的模拟加载，激振器8沿导向键2移到两个极限位置，侧向连接板13也随着移动到极限位置时，也实现转矩MZ的模拟加载；
所述的上梁4是由两横方钢和两纵方钢焊接而成，横方钢两端各焊接一个方形板，方形板与立柱3的另一端通过螺栓连接；横方钢上表面开有用于安装导向A 5的U形槽，并且在横方钢一侧焊接方形板用于导向；
所述的导向A 5由两横方钢、两纵方形板和导向板焊接而成，横方钢上开有U形槽用于安装导向B 6，纵方形板打孔与上梁4通过螺栓固定，并且横方钢一侧焊接导向板用于导向；
所述的导向B 6由两横方形板、两纵方形板和导向板焊接而成，方形板均打孔，两横方形板与激振器8通过螺栓固定，两纵方形板与导向A 5横方钢通过螺栓固定；激振器8连接连杆10的一端，连杆10的另一端与标准力传感器14连接，标准力传感器14固定在主向连接板12上端，主向连接板12下端与加载板11通过螺栓固定，当导向A 5、导向B 6、激振器8、主向连接板12所有安装都处于加载板11正中位置时，实现FZ的模拟加载；当导向B 6固定，导向A 5沿着上梁4移动到两个极限位置，主向连接板12也随着移动到极限位置时，实现转矩MY的模拟加载；当导向A 5固定，导向B 6沿着导向A 5移动到两个极限位置，主向连接板12也随着移动到极限位置时，实现MX的模拟加载；
所述的立柱3共4个，主要是由方钢和上下方形板焊接而成，方形板用于连接上梁4和底座B 9；
所述的加载板11为带有减重槽的方形板，通过螺栓将侧向连接板13与主向连接板12通过螺栓与加载板11固连；
所述的侧向连接板13，共四个，用于与标准力传感器14固连，再与加载板11固连；
所述的主向连接板12，一个，位于四个侧向连接板13中间，用于与标准力传感器14固连，再与加载板11固连；
所述的转接头15外观呈阶梯轴形式，两端均打螺纹孔，当激振器8与加载板11距离过长时，可以采用转接头15两侧连接连杆10形式。
本发明的有益效果：本发明的一种六维动态力产生装置，所产生的外界加载力作用于微振动测试平台，通过结构设计可以实现力和力矩同时加载方式，提高了动态力标定实验整体实验效果。本发明设计合理、操作简单，在航空航天、国防军工等微振动测试方面具有广泛应用。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图。
图2为加载板和主向连接板、侧向连接板和标准力传感器连接示意图。
图3为底座A示意图。
图4为底座B示意图。
图5为加载板示意图。
图6为导向A示意图。
图7为导向B示意图。
图8为上梁示意图。
图9为主向连接板示意图。
图10为侧向连接板示意图。
图11为导向键示意图。
图12为标准力传感器示意图。
图13为连杆示意图。
图14为转接头示意图。
图中：1底座A；2导向键；3立柱；4上梁；5导向A；6导向B；7加强筋；8激振器；9底座B；10连杆；11加载板；12主向连接板；13侧向连接板；14标准力传感器；15转接头。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
底座A 1和底座B 9各两个对称布置在微振动测力平台上，通过内六角螺栓与测力平台连接，加载板11放置在四个传感器上，通过内六角螺栓安装；底座A 1上板的键槽装有导向键2，激振器8与底座A 1通过导向键2导向，螺栓固定方式安装，激振器8在与连杆10一端连接，连杆10另一端与标准力传感器14连接，标准力传感器14与侧向连接13固连，当激振器8安装在底座A 5上板正中位置，侧向连接板13安装在加载板11中间位置时，实现FY模拟加载，激振器8沿导向键2移动到两个极限位置，侧向连接板13也随着移动到极限位置时，可以实现转矩MZ的模拟加载；底座B 9与激振器8、连杆10、标准力传感器14、侧向连接版13的安装方式同底座A 1，当激振器8安装在底座B 9上板正中位置，侧向连接板13安装在加载板11中间位置时，可以实现FX的模拟加载，激振器8沿导向键2移到两个极限位置，侧向连接板13也随着移动到极限位置时，也可以实现转矩MZ的模拟加载；底座B 9上板与两根立柱3通过螺栓固连，上梁4与立柱3通过外六角螺栓连接，呈门型结构；加强筋7用于连接立柱3和上梁4，提高整体稳定性；导向A 5与上梁4通过方形板导向，螺栓固定；导向B 6与导向A 5通过方形板导向，螺栓固定；导向B 6连接激振器8，激振器8与连杆10一端连接，连杆10另一端与标准力传感器14连接，标准力传感器14固定在主向连接板12上端，主向连接板12下端与加载板11通过螺栓固定，当导向A 5、导向B 6、激振器8、主向连接板12所有安装都处于加载板11正中位置时，实现FZ的模拟加载；当导向B 6固定，导向A 5沿着上梁4移动到两个极限位置，主向连接板12也随着移动到极限位置时，可以实现转矩MY的模拟加载；当导向A 5固定，导向B 6沿着导向A 5移动到两个极限位置，主向连接板12也随着移动到极限位置时，可以实现MX的模拟加载。
虽然本发明所面对的对象是微振动测力平台，并进行了详细的描述，但并非本发明仅限于上述实例。本领域的技术人员应当意识到在不脱离本发明所给出的技术特征和范围的情况下，对技术所作的增加、以本领域一些同样内容的替换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种六维动态力产生装置，其特征在于，所述的六维动态力产生装置包括底座A(1)、底座B(9)、导向键(2)、激振器(8)、上梁(4)、导向A(5)、导向B(6)、加强筋(7)、标准力传感器(14)、连杆(10)、立柱(3)、加载板(11)、侧向连接板(13)、主向连接板(12)和转接头(15)；
所述的底座A(1)有两个，主要由上板、下板和3根加强立筋焊接而成，下板与工作台通过螺栓固连，上板上开有两个键槽和U型槽，导向键(2)通过螺栓固定在键槽内，U型槽用于连接激振器(8)，激振器(8)与连杆(10)的一端相连，连杆(10)的另一端与标准力传感器(14)连接，标准力传感器(14)固定在侧向连接板(13)上，侧向连接板(13)固定在加载板(11)上；当激振器(8)安装在底座A(1)上板正中位置，侧向连接板(13)安装在加载板(11)中间位置时，实现FY的模拟加载，激振器(8)沿导向键(2)移动到两个极限位置，侧向连接板(13)也随着移动到极限位置时，实现转矩MZ的模拟加载；
所述的底座B(9)有两个，主要由上板、下板、4根加强立筋焊接而成，下板与工作台通过螺栓固连，上板上开有两个键槽、通孔和U型槽，导向键(2)通过螺栓固定在键槽内，通孔和U型槽分别用于连接立柱(3)一端和激振器(8)，激振器(8)与连杆(10)的一端相连，连杆(10)的另一端与标准力传感器(14)连接，标准力传感器(14)固定在侧向连接板(13)上，侧向连接板(13)通过螺栓固定在加载板(11)上；当激振器(8)安装在底座B(9)上板正中位置，侧向连接板(13)安装在加载板(11)中间位置时，实现FX的模拟加载，激振器(8)沿导向键(2)移到两个极限位置，侧向连接板(13)也随着移动到极限位置时，也实现转矩MZ的模拟加载；
所述的上梁(4)是由两横方钢和两纵方钢焊接而成，横方钢两端各焊接一个方形板，方形板与立柱(3)的另一端通过螺栓连接；横方钢上表面开有用于安装导向A(5)的U形槽，并且在横方钢一侧焊接方形板用于导向；
所述的导向A(5)由两横方钢、两纵方形板和导向板焊接而成，横方钢上开有U形槽用于安装导向B(6)，纵方形板打孔与上梁(4)通过螺栓固定，并且横方钢一侧焊接导向板用于导向；
所述的导向B(6)由两横方形板、两纵方形板和导向板焊接而成，方形板均打孔，两横方形板与激振器(8)通过螺栓固定，两纵方形板与导向A(5)横方钢通过螺栓固定；激振器(8)连接连杆(10)的一端，连杆(10)的另一端与标准力传感器(14)连接，标准力传感器(14)固定在主向连接板(12)上端，主向连接板(12)下端与加载板(11)通过螺栓固定，当导向A(5)、导向B(6)、激振器(8)、主向连接板(12)所有安装都处于加载板(11)正中位置时，实现FZ的模拟加载；当导向B(6)固定，导向A(5)沿着上梁(4)移动到两个极限位置，主向连接板(12)也随着移动到极限位置时，实现转矩MY的模拟加载；当导向A(5)固定，导向B(6)沿着导向A(5)移动到两个极限位置，主向连接板(12)也随着移动到极限位置时，实现MX的模拟加载；
所述的立柱(3)共4个，主要是由方钢和上下方形板焊接而成，方形板用于连接上梁(4)和底座B(9)；
所述的加载板(11)为带有减重槽的方形板，通过螺栓将侧向连接板(13)与主向连接板(12)通过螺栓与加载板(11)固连；
所述的侧向连接板(13)，共四个，用于与标准力传感器(14)固连，再与加载板(11)固连；
所述的主向连接板(12)，一个，位于四个侧向连接板(13)中间，用于与标准力传感器(14)固连，再与加载板(11)固连；
所述的转接头(15)外观呈阶梯轴形式，两端均打螺纹孔，当激振器(8)与加载板(11)距离过长时，可以采用转接头(15)两侧连接连杆(10)形式。
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