CN116046346B - 寻找弹性中心的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种寻找弹性中心的测量方法，通过先搭建试验架，安装参试产品及工装；再进行加卸载试验，获得测试数据；最后，经整合、筛选试验数据并采用作图法求解，上述通过数学计算确定弹性中心的位置的方式可在有效减小了确定弹性中心位置的难度，同时，确保了计算的精确度；通过选择不同的试验工装和加载工装，可以实现精准测量多种工况下弹性中心的位置，可为系统减振设计中隔振器布置提供重要指导；通过开展多轮的加卸载试验，绘制位移‑载荷曲线，筛选线性度高的数据后计算平均值，计算结果准确度高，确保准确获取试验件的弹性中心位置。通过上述方式，提供了一种计算简单、准确度高的弹性中心的测量方法。

Description

寻找弹性中心的测量方法
技术领域
本发明涉及测试测量技术领域，尤其涉及一种寻找弹性中心的测量方法。
背景技术
光学平台隔振系统的主要功能是减弱因振动导致的光学元件相对位置改变，隔振系统的减震作用影响到光学设备的正常工作和精度，只有在满足隔振和位移要求条件下，光学系统才能有效、高效地运转。为此，有必要合理调配光学设备和隔振器的安装位置，使外力通过隔振器的弹性中心，确保满足隔振和位移要求。现有的隔振器布置通常依靠简易计算分析和工程设计经验，不能确保外力作用通过隔振器的弹性中心，难以满足光学设备要求的高精度这一要求。
有鉴于此，有必要设计一种改进的寻找弹性中心的测量方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种寻找弹性中心的测量方法。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种寻找弹性中心的测量方法，所述寻找弹性中心的测量方法在加载试验工装上进行，加载试验的过程包括参试产品的安装和试样数据处理过程；
所述参试产品包括加载工装和通过试验工装固定在所述加载工装上的钢丝绳隔振器，所述试验数据处理包括数据读取、分析与筛选，通过计算转角变化量α后，结合计算公式和作图法得到所述弹性中心的位置；
所述转角变化量α的计算式为：α＝δW/δL，其中，δW表示测点之间的相对位移，单位为mm，δL表示测点之间的距离，单位为mm。
优选的，利用所述作图法得到所述弹性中心的位置按照如下方式进行：
S1、用直线将加载点A和B连接，AB点之间的距离记为L；接着，自A点向右侧作带箭头的第一垂线，第一垂线的长度即为A点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RA|，在B点作与A点所作第一垂线方向相反或相同的带箭头的第二垂线，第二垂线的长度即为B点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RB|；然后，将第一垂线和第二垂线的末端连接，连接线与直线AB的交点C即为所求弹性中心的位置，C点与A点之间的距离记为S；
S2、根据相似三角形成比例的性质，得到S的计算式，并最终计算得到S。
优选的，当所述第一垂线与所述第二垂线方向相同时，所述S的计算式为当所述第一垂线与所述第二垂线方向相反时，所述S的计算式为
优选的，所述参试产品包括加载工装和通过试验工装固定在所述加载工装上的钢丝绳隔振器。
优选的，所述加载工装包括第一质量块和设置于所述第一质量块下方的若干第二质量块，所述第一质量块和所述第二质量块的长相等，且所述第一质量块的宽大于所述第二质量块的宽。
优选的，所述第一质量块上与所述第二质量块共面的一侧的侧壁上设有第一加载转接块，所述第二质量块上设有第二加载转接块，所述第二加载转接块的正下方设有第三加载转接块。
优选的，所述第一加载转接块、所述第二加载转接块及所述第三加载转接块的长相等。
优选的，所述第一加载转接块、所述第二加载转接块及所述第三加载转接块上均设有预留加载孔，所述第二加载转接块上设有U型槽。
优选的，所述试验工装包括对称分布在所述加载工装的两侧的第一试验工装和第二试验工装，所述第一试验工装包括支撑架、固定于所述支撑架的上部的第一45°角架和设置于所述第一加载转接块的底部的第二45°角架。
优选的，所述第一45°角架和所述第二45°角架相对设置，所述钢丝绳隔振器固定于所述第一45°角架和所述第二45°角架之间。
本发明的有益效果是：
本发明提供的寻找弹性中心的测量方法，通过先搭建试验架，安装参试产品及工装；再进行加卸载试验，获得测试数据；最后，经整合、筛选试验数据并采用作图法求解，上述通过数学计算确定弹性中心的位置的方式可在有效减小了确定弹性中心位置的难度，同时，确保了计算的精确度；通过选择不同的试验工装和加载工装，可以实现精准测量多种工况下弹性中心的位置，可为系统减振设计中隔振器布置提供重要指导；通过开展多轮的加卸载试验，绘制位移-载荷曲线，筛选线性度高的数据后计算平均值，计算结果准确度高，确保准确获取试验件的弹性中心位置。通过上述方式，提供了一种计算简单、准确度高的弹性中心的测量方法。
附图说明
图1为本发明的实施例1的加载试验中使用的装置的结构示意图；
图2为图1的加载试验装置的另一角度的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的加载试验中使用的装置的结构示意图；
图4为实施例1采用的弹性中心求解示意图；
图5为实施例2采用的弹性中心求解示意图；
附图标记如下：
1、支撑架；2、钢丝绳隔振器；3、第一45°角架；4、第一质量块；5、第一加载转接块；6、第二加载转接块；7、第三加载转接块；8、第二质量块；9、第四加载转接板；10、第二底座；11、第一T型工装；12、第二T型工装。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
请参阅图1至图5所示，本发明提供的寻找弹性中心的测量方法，测试过程通过加载试验工装进行，加载试验的过程包括参试产品的安装和试样数据处理过程，参试产品包括加载工装和通过试验工装固定在加载工装上的钢丝绳隔振器2，试验工装用于安装固定钢丝绳隔振器2并提供加载转接接口，加载工装用于加载指定载荷，试验数据处理包括数据读取、分析与筛选，通过计算转角变化量，结合计算公式和作图法获得弹性中心的位置；钢丝绳隔振器2安装在光学设备和支撑结构之间，达到减小运动从外部传递至精密仪器设备的目的，以保障系统正常工作所需环境；试验工装用于安装和固定隔振器，并为加载试验提供条件，其具体的结构依据系统接口具体设计；加载工装用于连接加载转接板和参试产品，以实现不同方向油缸加载；试验数据处理包括数据读取、分析与筛选，通过转角变化量，结合计算公式和作图法获得弹性中心的位置。需要说明的是，本发明提出的上述方法能够实现45°支撑状态和垂直空载状态试验下弹性中心的测量，在另一些实施例中也可以为其他状态，此处不以此为限，其中，45°支撑状态指钢丝绳隔振器2的径向所在平面与水平面的夹角为45°时的测试环境，垂直空载状态为钢丝绳隔振器2的径向所在平面与水平面垂直时的测试环境。
下面结合具体的实施例对本发明的寻找弹性中心的测量方法作进一步说明：
实施例1
请参阅图1和图2并结合图4和图5所示，本实施例采用加载试验工装进行寻找弹性中心的测量，参试产品包括加载工装和通过试验工装固定在加载工装上的钢丝绳隔振器2，参试产品的具体结构如图1所示，具体地，加载工装包括第一质量块4和设置于第一质量块4下方的若干第二质量块8，第一质量块4和第二质量块8的长相等，且第一质量块4的宽大于第二质量块8的宽，需要说明的是，本实施例中第一质量块4的宽为第一质量块4与第二质量块8共面的平面对应的边长的长，特别地，第一质量块4上与第二质量块8共面的一侧的侧壁上设有第一加载转接块5，第二质量块8上设有第二加载转接块6和第三加载转接块7，第三加载转接块7设置于第二加载转接块6的正下方，三个加载转接块的长相等，第一加载转接块5、第二加载转接块6及第三加载转接块7上均设有预留加载孔，预留加载孔用于加载，第二加载转接块6上设有用于调整安装高度的U型槽；加载工装的另外两个壁面通过试验工装固定有钢丝绳隔振器2，试验工装包括对称分布在加载工装两侧的第一试验工装和第二试验工装，其中，第一试验工装包括支撑架1、固定于支撑架1上部的第一45°角架3和设置于第一加载转接块5底部的第二45°角架，第一45°角架3和第二45°角架相对设置，钢丝绳隔振器2固定于第一45°角架3和第二45°角架之间。需要说明的是本实施例中第一质量块4的块数为1，第二质量块8的块数为6，在另一些实施例中，第一质量块4和第二质量块8也可以设置为其他块数，只需根据实际测试环境进行设置即可；另外，第一质量块4、第二质量块8、第一加载转接块5、第二加载转接块6及第三加载转接块7的尺寸也可以根据需要进行调整，只要可以满足测试过程加载工装中需要的载荷条件即可，此处不以此为限。
利用上述加载试验工装进行寻找弹性中心的测量的过程先计算转角变化量α，转角变化量α的计算式为：α＝δW/δL，其中，δW表示测点之间的相对位移，单位为mm，δL表示测点之间的距离，单位为mm；通过上述方法计算出两个点的转角变化量后，采用如图3和图4所示的作图法求解弹性中心的位置，计算过程根据AB两点加载时产生的转角的方向而定，具体计算方法如下：
(1)当AB两点加载时产生的转角的方向相反时，采用图3进行计算，计算过程如下：
S1、用直线将加载点A和B连接，AB点之间的距离记为L；接着，自A点向右侧作带箭头的第一垂线，第一垂线的长度即为A点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RA|，在B点作与A点所作第一垂线方向相反的带箭头的第二垂线，第二垂线的长度即为B点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RB|；然后，将第一垂线和第二垂线的末端连接，连接线与直线AB的交点C即为所求弹性中心的位置，C与A点之间的距离记为S；
S2、根据相似三角形成比例的性质，得到下式：计算得到
(2)当AB两点加载时产生的转角的方向相同时，采用图4进行计算，计算过程如下：
S1、用直线将加载点A和B连接，AB点之间的距离记为L；接着，自A点向右侧作带箭头的第一垂线，第一垂线的长度即为A点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RA|，在B点作与A点所作第一垂线方向相反的带箭头的第二垂线，第二垂线的长度即为B点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RB|；然后，将第一垂线和第二垂线的末端连接，连接线与直线AB的交点C即为所求弹性中心的位置，C点与A点之间的距离记为S；
S2、根据相似三角形成比例的性质，得到下式：计算得到
特别地，转角的具体计算过程如下：
(1)搭建试验架，安装参试产品及工装，并在需要测量位移的质量块上布置加载油缸和位移传感器、角度传感器，产品装配及加载、测量示意图如图2所示；
(2)依次对第一质量块4、第一质量块4和第二质量块8整体的中部和底部加载，并测试相应试验条件下加载位置的位移，利用位移计算出各个质量块的转角，测试过程中还可以通过增加位移测量点，来验证计算的角度的准确性。
实施例2
请参阅图3所示，本实施例采用垂直空载状态的装配进行，应用上述装配进行寻找弹性中心的测量的过程与实施例1基本相同，在此不再赘述。垂直空载状态的装配包括支撑架1和固定在支撑架1上的底座，底座与T型工装卡合在一起，以将钢丝绳隔振器2固定于底座上，具体地，支撑架1上并排设有第一底座(图中未标号)和第二底座10，第一底座和第二底座10上分别设有呈“T型”结构的第一T型工装11和第二T型工装12，第一T型工装11由第一横向连接板和第一竖向连接板构成，第二T型工装12由第二横向连接板和第二竖向连接板构成，第一竖向连接板和第二竖向连接板分别与第一底座和第二底座10连接，且第一竖向连接板和第二竖向连接板上远离第二横向连接板和第二竖向连接板的一侧均设有第四加载转接板9。
综上所述，本发明提供的寻找弹性中心的测量方法，通过先搭建试验架，安装参试产品及工装；再进行加卸载试验，获得测试数据；最后，经整合、筛选试验数据并采用作图法求解；通过选择不同的试验工装和加载工装，可以实现精准测量多种工况下弹性中心的位置，可为系统减振设计中隔振器布置提供重要指导；通过开展多轮的加卸载试验，绘制位移-载荷曲线，筛选线性度高的数据后计算平均值，计算结果准确度高，确保准确获取试验件的弹性中心位置。通过上述方式，提供了一种计算简单、准确度高的弹性中心的测量方法。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种寻找弹性中心的测量方法，其特征在于，所述寻找弹性中心的测量方法在加载试验工装上进行，加载试验的过程包括参试产品的安装和试验数据处理过程；
所述参试产品包括加载工装和通过试验工装固定在所述加载工装上的钢丝绳隔振器，所述试验数据处理包括数据读取、分析与筛选，通过计算转角变化量α后，结合计算公式和作图法得到所述弹性中心的位置；
所述加载工装包括第一质量块和设置于所述第一质量块下方的若干第二质量块，所述第一质量块和所述第二质量块的长相等，且所述第一质量块的宽大于所述第二质量块的宽；所述第一质量块上与所述第二质量块共面的一侧的侧壁上设有第一加载转接块，所述第二质量块上设有第二加载转接块，所述第二加载转接块的正下方设有第三加载转接块；所述第一加载转接块、所述第二加载转接块及所述第三加载转接块的长相等；所述第一加载转接块、所述第二加载转接块及所述第三加载转接块上均设有预留加载孔，所述第二加载转接块上设有U型槽；
所述试验工装包括对称分布在所述加载工装的两侧的第一试验工装和第二试验工装，所述第一试验工装包括支撑架、固定于所述支撑架的上部的第一45°角架和设置于所述第一加载转接块的底部的第二45°角架；所述第一45°角架和所述第二45°角架相对设置，所述钢丝绳隔振器固定于所述第一45°角架和所述第二45°角架之间；
所述转角变化量α的计算式为：α＝δW/δL，其中，δW表示测点之间的相对位移，单位为mm，δL表示测点之间的距离，单位为mm；
利用所述作图法得到所述弹性中心的位置按照如下方式进行：
S1、用直线将加载点A和B连接，AB点之间的距离记为L；接着，自A点向右侧作带箭头的第一垂线，第一垂线的长度即为A点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RA|，在B点作与A点所作第一垂线方向相反或相同的带箭头的第二垂线，第二垂线的长度即为B点加载时产生的转角或转角变化量，记为|RB|；然后，将第一垂线和第二垂线的末端连接，连接线与直线AB的交点C即为所求弹性中心的位置，C点与A点之间的距离记为S；
S2、根据相似三角形成比例的性质，得到S的计算式，并最终计算得到S；当所述第一垂线与所述第二垂线方向相同时，所述S的计算式为当所述第一垂线与所述第二垂线方向相反时，所述S的计算式为/>
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