CN114459716B - 一种多频段同步放大可调的振动放大装置 - Google Patents

Abstract

一种多频段同步放大可调的振动放大装置，包括振动台（16）、高频谐振凹环（2）、低频谐振板（4）和双头螺杆（7），高频谐振凹环（2）底中部与振动台台面（1）之间设置有中心底座（14），高频谐振凹环（2）底边缘与振动台台面（1）之间设置支撑柱（13），低频谐振板（4）固定在高频谐振凹环（2）顶部，双头螺杆（7）穿置过低频谐振板（4）的中心，双头螺杆（7）下部穿置有下弹簧（5），双头螺杆（7）上部由下至上穿置有上弹簧（6）和压紧螺母（8），低频谐振板（4）顶部粘贴有控制传感器（10），振动台台面（1）顶部粘贴有监测传感器（11）。能够实现多频段同步放大，满足更加苛刻的振动试验考核。

Description

一种多频段同步放大可调的振动放大装置

技术领域

本发明涉及一种振动放大装置，更具体的说涉及一种多频段同步放大可调的振动放大装置，属于力学试验技术领域。

背景技术

目前，随着航天、航空和其他科技技术的不断发展，产品在运用过程中所处的力学环境日益严苛复杂，如新型战机、超重吨位运载火箭、高速突防导弹和一些靠近动力源位置的部件等都存在大量级的振动或冲击环境。零部件能否适应苛刻的振动环境，需要通过振动试验对关键零部件进行验证。但是，由于这类振动的量级极大，甚至有超过100Grms的振动量级，受制于设备能力限制，依靠现有的设备很难实现；若对试验件采用近场试验，则验证次数较多、成本高昂，难以实现。

基于上述情况，为了实现大量级的振动考核，通常设计一种放大装置通过试验室设备来实现大量级的振动试验。但是，当前振动放大主要基于谐振放大，针对单一条件进行振动放大居多，且集中于单峰放大，并未完全适应于当前越来越苛刻的振动考核要求，如部分大量级振动不仅1000Hz以下的功率谱密度值很大，在1000Hz在2000Hz也有较高的功率谱密度要求，因此亟需一套更加高效的振动放大系统来实现振动放大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种多频段同步放大可调的振动放大装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种多频段同步放大可调的振动放大装置，包括振动台、高频谐振凹环、低频谐振板和双头螺杆，所述的高频谐振凹环位于振动台的振动台台面上方，高频谐振凹环底中部与振动台台面之间设置有中心底座，高频谐振凹环底边缘与振动台台面之间设置支撑柱，高频谐振凹环通过支撑柱刚性连接固定于振动台台面上，所述的低频谐振板固定在高频谐振凹环顶部，所述的双头螺杆穿置过低频谐振板的中心，双头螺杆下部穿置有下弹簧，双头螺杆上部由下至上穿置有上弹簧和压紧螺母，且双头螺杆底部穿过高频谐振凹环定于中心底座上，所述的低频谐振板顶部粘贴有控制传感器，所述的振动台台面顶部粘贴有监测传感器。

所述的支撑柱中心距离高频谐振凹环中心的距离L与高频谐振凹环的半径R之比为2：3。

所述的高频谐振凹环的直径为420mm、厚度为20mm。

所述的低频谐振板的直径为380mm、厚度为10mm。

所述的高频谐振凹环通过高频谐振凹环固定螺钉穿过支撑柱刚性连接固定于振动台台面上。

所述的低频谐振板通过低频谐振板固定螺纹与高频谐振凹环刚性连接。

所述的中心底座通过中心底座固定螺钉刚性连接于振动台台面上。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本振动放大装置能够实现多频段同步放大，满足更加苛刻的振动试验考核；且能有效提高振动试验量级；同时便于调节，使用方便，能够大大扩充当前振动台的能力范围，有利于广泛的生产应用，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明剖视图。

图3是本发明中大量级振动控制示意图。

图4是本发明中低频谐振板（未压紧螺母）扫频传递率示意图。

图5是本发明中低频谐振板（压紧螺母）扫频传递率示意图。

图中：振动台台面1，高频谐振凹环2，低频谐振板固定螺纹3，低频谐振板4，下弹簧5，上弹簧6，双头螺杆7，压紧螺母8，试验件9，控制传感器10，监测传感器11，高频谐振凹环固定螺钉12，支撑柱13，中心底座14，中心底座固定螺钉15，振动台16。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图2，一种多频段同步放大可调的振动放大装置，主要用于对试验件9进行高量级振动试验的考核；包括振动台16、高频谐振凹环2、低频谐振板4和双头螺杆。所述的高频谐振凹环2位于振动台16的振动台台面1上方，高频谐振凹环2底中部与振动台台面1之间设置有中心底座14；高频谐振凹环2底边缘与振动台台面1之间设置支撑柱13，高频谐振凹环2通过支撑柱13刚性连接固定于振动台台面1上。所述的低频谐振板4固定在高频谐振凹环2顶部，所述的双头螺杆7穿置过低频谐振板4的中心，以低频谐振板4为分界面，双头螺杆7下部穿置有下弹簧5，双头螺杆7上部由下至上穿置有上弹簧6和压紧螺母8，通过压紧螺母8形成柔性连接；且双头螺杆7底部穿过高频谐振凹环2通过螺纹固定于中心底座14上。所述的低频谐振板4顶部粘贴有控制传感器10，所述的振动台台面1顶部粘贴有监测传感器11。

参见图1至图2，具体的，所述的支撑柱13中心距离高频谐振凹环2中心的距离L与高频谐振凹环2的半径R之比为2：3。

参见图1至图2，具体的，所述的高频谐振凹环2的直径为420mm、厚度为20mm。

参见图1至图2，具体的，所述的低频谐振板4的直径为380mm、厚度为10mm。

参见图1至图2，具体的，所述的高频谐振凹环2通过高频谐振凹环固定螺钉12穿过支撑柱13刚性连接固定于振动台台面1上。

参见图1至图2，具体的，所述的低频谐振板4通过低频谐振板固定螺纹3与高频谐振凹环2刚性连接。

参见图1至图2，具体的，所述的中心底座14通过中心底座固定螺钉15刚性连接于振动台台面1上。

参见图1至图2，本装置是一种基于结构特性的振动放大系统，整个装置采用圆形设计能够确保振动放大系统的均衡性，本振动放大装置包括高频放大调节机构、低频放大调节机构和测量控制系统，通过响应传递设计，先对高频振动段的量级放大，然后将其传递到低频谐振放大板上，并通过弹簧机构调整低频谐振放大的频率和幅值。本振动放大装置包括高频放大调节机构和低频放大调节机构，高频谐振凹环2、高频谐振凹环固定螺钉12和支撑柱13组成高频放大机构，当支撑柱13距离高频谐振凹环2中心的距离L接近与高频谐振凹环2的半径R时，支撑低频谐振板4的刚度提高，高频放大的频率也相应提高。低频谐振板4、下弹簧5、上弹簧6、双头螺杆7、压紧螺母8、中心底座14和中心底座固定螺钉15组成低频放大调节机构，当低频谐振板4的尺寸、厚度和材料确定后，其刚度阻尼特性参数恒定，对应的一阶频率也就确定，低频放大处的频率也相应固定；双头螺杆7穿过低频谐振板4，并通过下弹簧5和上弹簧6柔性连接，通过压紧螺母8调节预紧力，则改变低频谐振板4的模态参数，对应的低频放大频率和幅值也会相应变化；双头螺杆7的下端旋入中心底座14，并通过中心底座螺钉15将整个低频调节结构底部固定，使压紧螺母8调整低频放大参数较为容易。控制传感器10和监测传感器11构建成测量控制系统。

参见图1至图2，本装置安装时，首先，安装高频谐振凹环2和支撑柱13，并将中心底座14通过螺钉刚性连接固定；其次，安装双头螺杆7、下弹簧5和低频谐振板4，将低频谐振板4刚性连接于高频谐振凹环2上；接着，安装上弹簧6和压紧螺母8，将低频谐振板4中心与双头螺杆7柔性连接；接着，安装控制传感器10和监测传感器11，构建测量控制系统；然后，设置振动放大装置，调节压紧螺母8，以使得试验控制是否能够到达期望控制曲线；然后，分析曲线，若高频存在差异、重新安装调整高频谐振凹环2的支撑间距，若低频存在差异调整压紧螺母8或更换不同厚度的低频谐振板4；然后，在控制曲线满足要求的情况下，安装试验件9，并在试验件9的安装连接附近安装控制传感器10，并在振动台台面安装监测传感器11，以了解实际的放大特性；最后，启动试验，实时观察控制状态，分析附加质量对其振动的影响，如果附加质量有影响，则需要匹配模拟件进行振动放大调试。进行振动试验时，试验件9安装在低频谐振板4上面，高频谐振凹环2在振动台台面的1的激励下，基于悬臂外鼓型结构产生高频放大；低频谐振板4作为试验件9的安装平面，低频谐振板4基于内鼓型结构产生低频放大；控制传感器10和监测传感器11用于对振动试验的控制和对振动台16的能力监测，控制传感器10用于振动试验控制，监测传感器11用于振动台台面1响应监测。需要明确的是，在本发明中，激励源装置能量来源于振动台16的振动激励，进行试验时，还需要匹配振动试验控制仪和传感器测量系统；同时，试验件9的特性和试验条件千差万别，在不能满足要求，可以对应的调整支撑高频谐振凹环2的间距或设计不用厚度的高频谐振凹环2；另一方面，在弹簧调节机构不能满足低频放大需要时，也可以设计低频谐振环4的厚度改变其对应的低频放大参数。因此，本放大装置基于结构特性实现了低频和高频同时放大，可突破振动台16的能力限制，达到极高的振动量级，有效同时放大低频和高频振动试验量级，实现不同频段的振动量级放大，满足不同条件的高量级的试验需求，并实际应用于试验领域，为试验件9的高量级振动试验提供可靠的试验质量保障和数据支撑；且本装置可用于航空、航天和兵器等动力源附近或其他领域的高量级振动试验要求，具有方便易调、控制稳定的特点。

参见图3至图5，针对在低频段和高频段均要放大的高量级振动试验，具体参见图3，显示在低频段400Hz处、以及高频段1000Hz以上的频段实现了高量级功率谱密度振动控制，从而实现了总均方根125.4Grms的高量级振动。参见图4，该装置高量级的随机振动谐振放大源于控制点位置的响应特性覆盖试验需求，基于扫频振动，未旋紧压紧螺母状态下，本申请装置控制点位置的响应特性具体参见图4，显示在400Hz处，以及高频段1400Hz以上具有谐振放大特性，故而能轻易实现图3中的高量级振动试验。参见图5，该装置通过压紧螺母改变控制点位置的谐振响应特性，所以针对不同的试验条件，需要调节控制点位置的响应特性；基于扫频振动，旋紧压紧螺母状态下，本装置控制点的响应特性具体参见图5：在600Hz～900Hz范围，以及高频段1400Hz以上具有谐振放大特性；同时，通过对比图4可以看出，低频段的谐振放大频率出现了后移，说明该发明装置可以实现谐振放大频段的调节，以适用于不同条件的高量级振动试验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：包括振动台(16)、高频谐振凹环(2)、低频谐振板(4)和双头螺杆(7)，所述的高频谐振凹环(2)位于振动台(16)的振动台台面(1)上方，高频谐振凹环(2)底中部与振动台台面(1)之间设置有中心底座(14)，高频谐振凹环(2)底边缘与振动台台面(1)之间设置支撑柱(13)，高频谐振凹环(2)通过支撑柱(13)刚性连接固定于振动台台面(1)上，所述的低频谐振板(4)固定在高频谐振凹环(2)顶部，所述的双头螺杆(7)穿置过低频谐振板(4)的中心，双头螺杆(7)下部穿置有下弹簧(5)，双头螺杆(7)上部由下至上穿置有上弹簧(6)和压紧螺母(8)，且双头螺杆(7)底部穿过高频谐振凹环(2)定于中心底座(14)上，所述的低频谐振板(4)顶部粘贴有控制传感器(10)，所述的振动台台面(1)顶部粘贴有监测传感器(11)，若高频存在差异，重新安装调整高频谐振凹环(2)的支撑间距；若低频存在差异调整压紧螺母(8)或更换不同厚度的低频谐振板(4)，直至控制曲线满足要求。

2.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的支撑柱(13)中心距离高频谐振凹环(2)中心的距离L与高频谐振凹环(2)的半径R之比为2：3。

3.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的高频谐振凹环(2)的直径为420mm、厚度为20mm。

4.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的低频谐振板(4)的直径为380mm、厚度为10mm。

5.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的高频谐振凹环(2)通过高频谐振凹环固定螺钉(12)穿过支撑柱(13)刚性连接固定于振动台台面(1)上。

6.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的低频谐振板(4)通过低频谐振板固定螺纹(3)与高频谐振凹环(2)刚性连接。

7.根据权利要求1所述的一种多频段同步放大可调的振动放大装置，其特征在于：所述的中心底座(14)通过中心底座固定螺钉(15)刚性连接于振动台台面(1)上。

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