CN109655222A - 新型振动台 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的新型振动台，涉及伺服测试技术领域，克服现有技术中振动台噪音大的技术问题。该振动台包括基座(1)、台体(2)和安装在所述基座(1)上的多个线性电机组件，所述台体(2)分别与多个所述线性电机组件连接，其中，所述台体(2)，用于放置测试件，并对所述测试件的性能进行测试；多个所述线性电机组件安装在所述台体(2)周向，并与所述台体(2)转动连接，使所述台体(2)产生振动；所述线性电机组件受外部遥控装置控制，通过外部遥控装置控制多个所述线性电机组件的启动或停止以实现对所述测试件测试。本发明用以完善现有振动台的性能和功能，满足振动台对测试件检测精度和效率的实验要求。

Description

新型振动台

技术领域

本发明涉及机涉及伺服测试技术领域，特别涉及一种新型振动台。

背景技术

振动台，又称振动激励器或振动发生器，是一种利用电动、电液压、压电或其他原理获得机械振动的装置。其工作原理是将激励信号输入一个置于磁场中的线圈，来驱动和线圈相联的工作台。电动式振动台主要用于200Hz以上的振动测量。在200Hz以下的频率范围，常使用电液式振动台，这时振动信号的性质由电伺服系统控制。液压驱动系统可以给出较大的位移和冲击力。振动台可以用于加速度计的校准，也可用于电声器件的振动性能测试和其他的振动试验。对于不同的测试物和技术指标，应注意选用不同结构和激励范围的振动台。现有技术中的振动台，采用液压振动台或是电磁振动台来对零部件进行测试。

本发明人，发现现有技术至少存在以下缺陷：

1.现有技术中的电磁振动台是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中，当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上，这时振动台就会产生需要的振动波形，其缺陷为一是测试的工作行程较短，通常不超过70mm；二是其结构所占据的空间体积较大；三是多轴耦合工况较差，最多不超过3轴四是功率频率一般在1Hz以上，通常用于高频性能测试，其低频性能差。

2.现有技术中的液压振动台均需需要配备液压油源而使用液压缸，液压缸工作噪音大，一般需要放置在特殊场所中使用，而且很容易出现漏油的现象，并且其能源转换效率低，而且维护成本高，维护频率高。

有鉴于此，特提出发明。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的六自由度振动台，克服现有技术中振动台噪音大的技术问题。本发明创造有诸多有益效果，详见下文叙述。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种新型振动台，包括基座、台体和安装在所述基座上的多个线性电机组件，所述台体分别与多个所述线性电机组件连接，其中，所述台体，用于放置测试件，并对所述测试件的性能进行测试；多个所述线性电机组件安装在所述台体周向，并与所述台体转动连接，使所述台体产生振动；所述线性电机组件受外部遥控装置控制，通过外部遥控装置控制多个所述线性电机组件的启动或停止以实现对所述测试件测试。

在一个优选或可选的实施方式中，多个所述线性电机组件的数量为3组，以实现所述测试件在三维空间上不同方向的性能测试，

或是，多个所述线性电机组件的数量为2组，以实现所述测试件在二维空间上不同方向的性能测试。

在一个优选或可选的实施方式中，所述线性电机组件包括导轨、在所述导轨上滑行的线性电机和连杆，其中：

所述导轨安装在所述基座上且近邻所述台体；

所述连杆一端与所述台体铰接，另一端与所述线性电机连接，在所述线性电机的驱动下带动所述连杆运动，使所述台体产生振动。

在一个优选或可选的实施方式中，在所述导轨上安装有所述线性电机滑行的限位件。

在一个优选或可选的实施方式中，还包括与所述线性电机电连接的伺服控制器，所述伺服控制器用以接收所述外部遥控装置的信号控制所述线性电机的启动或停止。

在一个优选或可选的实施方式中，所述线性电机的数量为3个，所述导轨的形状为“T”字型结构设置，或是，所述线性电机的数量为2个，所述导轨的形状为直线型结构设置。

在一个优选或可选的实施方式中，还包括安装在所述基座上的反力质量件，降低所述台体所产生的振动加速度对所述基座损耗；所述多个线性电机组件安装在所述反力质量件上。

在一个优选或可选的实施方式中，还包括安装在反力质量件上的多个预载支撑储气罐，所述预载支撑储气罐与外部充气设备相连接，用以所述台体的台面保持平衡。

在一个优选或可选的实施方式中，其特征在于，所述线性电机为直线型电机。

在一个优选或可选的实施方式中，外部遥控装置为上位机控制器

本发明的有益效果是：将现有技术中振动台的动力输出组件替换为线性电机组件，线性电机组件的作用一是管型直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高并提高了可靠性，节约了成本，使制造和维护更加简便；二是适合高速直线运动。因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度，因而运动部分也就无摩擦和噪声且传动零部件没有磨损，可大大减小机械损耗和降低噪声；三是易于调节和控制，通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速度、电磁推力，适用于低速往复运行场合；四是适应性强，直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的防腐、防潮性能，便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使用，而且可以设计成多种结构，满足不同情况的需要；五是可将最大测试的工作行程提高200mm，对测试件测试的范围和精度大大提高。通过多个所述线性电机组件与所述台体连接，成为台体的支撑并带动所述台体产生振动。多个所述线性电机组件受外部遥控装置控制，通过外部遥控装置控制多个所述线性电机组件的启动或停止以实现对所述测试件测试，达到自动化控制的作用，提高测试的方便性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的新型振动台的结构示意图；

图2为本发明的新型振动台的线性电机组件的放大示意图；

图3为本发明的新型振动台的自动控制原理图；

图4为本发明的新型振动台的工作原理示意图；

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

如图1所示的新型振动台，包括基座1和安装在基座1上的多个线性电机组件及其台体2，台体2分别与多个线性电机组件连接，即，多个线性电机组件支撑台体2，并与台体2可转动连接，通过各个台体2的转动使得台体2产生振动以对测试件的振动性能进行测试，测试件可以为航天用或汽车用或铁道用等的部件，通过台体2检测测试件固有频率、定频和疲劳耐久度等，测试结果与GB标准做比较用以检测测试件是否合格。多个线性电机组件均匀分布在台体2周向，其中，台体2用于放置测试件，并对测试件的性能进行测试。多个线性电机组件安装在台体2周向，并与台体2转动连接，使台体2产生振动。需要指出，线性电机组件受外部遥控装置控制，外部遥控装置可以控制多个线性电机组件同时工作，或仅仅控制部分线性电机工作，通过外部遥控装置控制多个线性电机组件的启动或停止以实现对测试件测试。

作为可选的实施方式，多个线性电机组件的数量为3组或2组或4组，优选3组，以实现测试件在三维空间上不同方向的性能测试，即，三维空间中xyz的不同方向上的测试，多个线性电机组件的数量为也可以为2组，以实现测试件在二维空间上不同方向的性能测试。

作为可选的实施方式，如图2所示，线性电机组件包括导轨31、在导轨上滑行的多个线性电机32和连杆33，其中：线性电机32为直线电机，线性电机32直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。直线电机的特点或作用：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降，通过以最少的零部件数量来实现直线驱动，由于部件少，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长；二是定位精度高，反应速度快、灵敏度高、随动性好在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是传动力是在气隙中产生的，除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦，可以大幅度降低噪音；四是加速度很大，最大可达10g，而且运动平稳，其运转可以提供很宽的线速度运行范围，其涵盖包括从每秒几微米到数米；五是精度和重复精度高，因为消除了影响精度的中间环节，系统的精度取决于位置检测元件，有合适的反馈装置可达亚微米级。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性，可实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，因而工作安全可靠、寿命长。

导轨31固定安装在台体2在基座1上水平投影周向或外侧上，线性电机32与连杆33的一端固定连接，连杆33的另一端通过球形铰与台体2转动连接，一般的，连接位置设置在台体2的周向侧面，并在台体2的周向侧面设置突耳，突耳的位置处安装有与连杆33连接的球形铰。连杆33一端与台体2铰接，另一端与线性电机32连接，在线性电机32的驱动下带动连杆33运动，即，直线电机在导轨31上的滑行带动连杆33动作，使台体2产生振动。可以在台体2的顶面周向均匀的安装多个突耳，将球形铰安装突耳位置处，多个连杆33与分别与对应的球形铰连接，并将台体2支撑起来。多个线性电机32的部分或全部在导轨31上滑动，带动台体2产生振动。

作为可选的实施方式，在导轨31上安装有线性电机32滑行的限位件311。限位件的作用是更好的设置直线电机在导轨31上的滑行距离，限位线性电机的最大移动距离，保障测试的安全性和实验的精度。采用直线电机可将导轨31的最大长度设计为200mm，加大测试的行程和测试精度。

作为可选的实施方式，还包括与线性电机32电连接的伺服控制器100，伺服控制器100用以接收所述外部遥控装置的信号控制所述线性电机32的启动或停止。伺服驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的系统定位，目前是传动技术的高端产品，其属于现有技术。伺服控制器100采用线缆与线性电机32连接，其安装位置可选为安装在基座上或是安装在限位件311上或是其他位置，如，安装在限位件311上，伺服控制器100一端固定在限位件311上，另一端通过线缆与线性电机32相连接，为简化操作难度，实现自动化控制，伺服控制器100受外部遥控装置控制，外部遥控装置的选用，例如，上位机控制器，通过人工操作上位机控制器向伺服控制器100发出操作指令，实现自动化操作，如图3所示，为新型振动台的自动控制原理图，其中大写字母代表不同位置所安装的线性电机，受上位机控制器控制，通过伺服控制器100实现多个线性电机32全部同时工作或部分工作的操作，完成对测试件的测试。

进一步的，线性电机32的数量为3个，导轨31的形状为“T”字型结构设置，或是，线性电机32的数量为2个，导轨31的形状为直线型结构设置，也可以是线性电机32的数量为4个，导轨31的形状为“十”字型结构设置，导轨31不同的结构的设置，满足各种不同的实验精度的要求。

作为可选的实施方式，还包括安装在基座1上的反力质量件12，降低台体2所产生的振动加速度对基座1损耗。将导轨31固定在反力质量件12上面，进行测试，反力质量件12一般为金属块，例如，铁块或铁板，并在反力质量件12底面固定多个弹性件，例如，阻尼弹簧，可降低台体2所产生的振动加速度对基座1损耗。

进一步的，还包括安装在基座1上的多个预载支撑储气罐11，预载支撑储气罐11与外部充气设备相连接，用以台体2的台面保持平衡。预载支撑储气罐11的作用是，为了保证实验测试数据的精确性，确保基座1在测试前受力的均匀。预载支撑储气罐11提供空气压力，保证实验进行过程中气缸出力平稳，能够平衡台体和测试件的质量。同时，可将多个预载支撑储气罐11安装在反力质量件12上，一般的安装位置如图2或图3所示，以3组线性电机组件为例，线性电机组件的导轨31均匀安装在台体2在反力质量件12上水平投影的周向，预载支撑储气罐11安装在导轨31内侧，内侧是指，近邻反力质量件12的中心点位置。在测试前对反力质量件12是否保持水平，还包括安装在基座1上的多个预载支撑储气罐11，预载支撑储气罐11与外部充气设备相连接，用以台体2的台面保持平衡。

作用原理：

如图4所示，A为滑轨作动器的初始位置(零位，即初始状态下连杆底端球铰中心)，B为连杆顶端(与平台连接端)球铰中心的目标位置，C为使连杆顶端到达B点时连杆底端位置。A点坐标固定，B点坐标可由平台坐标转换得到，AC之间的距离Ya为磁轨作动器需要移动的位移，L为连杆长度。

如果此处为普通作动器，则只需根据A和B点的坐标计算出L’，然后即可得到作动器的位移(L’-L)。当为磁轨+连杆时磁轨作动器位移Ya按下式计算：

即完成了磁轨+连杆结构与普通作动器结构的转换。

在上所述，仅为本发明创造的具体实施方式，但发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在发明创造揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明创造的保护范围应以所属权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新型振动台，其特征在于，包括基座(1)、台体(2)和安装在所述基座(1)上的多个线性电机组件，所述台体(2)分别与多个所述线性电机组件连接，其中，

所述台体(2)，用于放置测试件，并对所述测试件的性能进行测试；

多个所述线性电机组件安装在所述台体(2)周向，并与所述台体(2)转动连接，使所述台体(2)产生振动；

所述线性电机组件受外部遥控装置控制，通过外部遥控装置控制多个所述线性电机组件的启动或停止以实现对所述测试件测试。

2.根据权利要求1所述的新型振动台，其特征在于，多个所述线性电机组件的数量为3组，以实现所述测试件在三维空间上不同方向的性能测试，

或是，多个所述线性电机组件的数量为2组，以实现所述测试件在二维空间上不同方向的性能测试。

3.根据权利要求1所述的新型振动台，其特征在于，所述线性电机组件包括导轨(31)、在所述导轨上滑行的线性电机(32)和连杆(33)，其中：

所述导轨(31)安装在所述基座(1)上且近邻所述台体(2)；

所述连杆(33)一端与所述台体(2)铰接，另一端与所述线性电机(32)连接，在所述线性电机(32)的驱动下带动所述连杆(33)运动，使所述台体(2)产生振动。

4.根据权利要求3所述新型振动台，其特征在于，在所述导轨(31)上安装有所述线性电机(32)滑行的限位件(311)。

5.根据权利要求3所述的新型振动台，其特征在于，还包括与所述线性电机(32)电连接的伺服控制器(100)，所述伺服控制器(100)用以接收所述外部遥控装置的信号控制所述线性电机(32)的启动或停止。

6.根据权利要求3所述的新型振动台，其特征在于，所述线性电机(32)的数量为3个，所述导轨(31)的形状为“T”字型结构设置，或是，所述线性电机(32)的数量为2个，所述导轨(31)的形状为直线型结构设置。

7.根据权利要求1所述的新型振动台，其特征在于，还包括安装在所述基座(1)上的反力质量件(12)，降低所述台体(2)所产生的振动加速度对所述基座(1)的损耗；所述多个线性电机组件安装在所述反力质量件(12)上。

8.根据权利要求7所述的新型振动台，其特征在于，还包括安装在反力质量件(12)上的多个预载支撑储气罐(11)，所述预载支撑储气罐(11)与外部充气设备相连接，用以所述台体(2)的台面保持平衡。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的新型振动台，其特征在于，所述线性电机为直线型电机。

10.根据权利要求9所述的新型振动台，其特征在于，外部遥控装置为上位机控制器。