CN116223258A - 一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及试验方法，涉及材料力学性能测试技术领域，水平振动台面设置有激励传感器，质量系统组件设置有响应加速度传感器，质量系统组件与滑轨组件滑动连接，两个挡板组件均与水平振动台面连接，两个挡板组件分别位于质量系统组件的两侧，质量系统组件和挡板组件之间用于放置样品，针式样品固定组件依次穿过挡板组件、样品和质量系统组件，针式样品固定组件用于样品的竖直方向定位，固定螺栓组件依次穿过挡板组件、样品和质量系统组件并用于单块样品试验时的固定。本发明解决了样品与质量系统组件所组成系统在水平方向振动传递特性测试的问题。
Description
技术领域
本发明涉及材料力学性能测试技术领域，主要涉及缓冲材料的振动传递特性测试，特别涉及到用于缓冲材料振动传递特性测试的一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及测试方法。
背景技术
缓冲包装材料的振动传递特性是运输包装防护要求的重要性能之一，通过振动传递特性实验得到系统的传递率，即系统在稳态强迫振动中的响应幅度与激励幅度的无量纲比值。包装材料的振动传递特性测试系统由缓冲材料和质量块组成，测试时分别在振动台和质量块上安装加速度传感器，记录系统随频率变化的激励和响应加速度，通过不同频率下响应加速度与激励加速度的比值得到系统的传递率与频率关系曲线，即系统的振动传递特性。
由于运输过程中，包装系统主要受到竖直方向上的振动激励，缓冲包装材料的振动传递特性也主要在竖直方向进行测试。现有缓冲包装材料的振动传递特性测试方法和装置也都是在竖直方向的，缓冲材料竖直方向上的振动传递特性测试有三种模式。
文献1(SchuenemanHerbertH..Product-and-Package-Vibration-Testing[Online].Westpak,Inc.2016)中有常用两种方式的原理说明：第一种为单层缓冲材料与质量块和振动台通过粘合剂粘接在一起形成弹簧质量系统，简称T-C模式(Tension-CushionModel)，振动过程中缓冲材料承受拉伸和压缩两种应力；第二种为质量块置于上下缓冲材料之间——即双层缓冲材料，再利用压紧框架与振动台固定在一起，简称C-C模式(Cushion-CushionModel)，振动过程中材料仅承受压缩应力。
文献2(ParkerAnthonyJames.Amethodofcharacterisationofthe nonlinearvibrationtransmissibilityofcushioningmaterials[D].Melbourne:VictoriaUniversity,2007:54)中采用了导向式质量块测试单层缓冲包装材料，简称GM-C(GuideMass-CushionModel)模式，即竖直方向振动传递特性测试的第三种模式。
第一种和第三种模式都是针对单层材料的测试，第二种模式为针对双层材料的测试。目前的国家和国际标准主要采用了第二种测试模式，如文献3(PackageCushioningDesign.MIL-HDBK-304C.US:Departmentof Defense,1997:30-32.)美国军用包装设计手册和文献4中国国家标准(GB/T8169-2008包装用缓冲材料振动传递特性试验方法[S])。
针对第二种测试模式中所存的不足，文献五(公开号为CN103336061B、专利名称为一种缓冲材料振动传递性试验固定装置的中国专利)进行改进设计，加装了可以调整缓冲材料静压力的装置和实时测定静压力的传感器，实现按照设定的静压力给测试系统施加载荷，保证每次测试的一致性。
针对第三种测试模式中所存的不足，文献六(公开号为CN211061475U、专利名称为一种台面重力式缓冲材料振动传递性试验固定装置的中国专利)发明了一种固定装置，该装置采用在振动台台面安装支架固定装置，质量块系统与支架之间进行线性滑动导向配合，保证振动测试过程中质量块与缓冲材料始终处于对齐上下振动状态。
实际上，包装件在运输过程中还会受到来自于水平方向上的振动，尽管相对于竖直方向其振动频度和影响较小，但对于内装物的安全性也有较大的影响。
由于重力的影响，缓冲材料在水平方向的振动传递特性与竖直方向有所不同：在水平方向振动无重力对缓冲材料进行作用，水平排列的双层缓冲材料对被包装物系统进行保护，与竖直方向相比，水平方向被包装物两侧的两层缓冲材料受到的载荷方向相反大小相同，同时被包装物处于两层缓冲材料的限制之下自由运动。
由于质量块的重量，在竖直方向的缓冲材料不需要考虑其压紧问题，依靠质量块的重量即可将缓冲材料压紧，竖直方向振动需要考虑的是缓冲材料和质量块位置的稳定性(限位)，而在水平方向无质量块重力对缓冲材料进行作用，因此缓冲材料的水平压紧需要依靠外力来实现；同时水平方向放置的被包装物(质量块)需要解决自身的支撑问题以尽量减少外力的影响实现自由运动。
由于重力的影响，水平方向振动前：两侧缓冲材料不受被包装物本身重量的影响，两侧缓冲材料受力完全相同，不会像竖直方向上下两层缓冲材料受力不同，振动前上层缓冲材料只受压紧力的影响，下层缓冲材料同时受压紧力和被包装物重量的影响，同时由于被包装物重量的作用材料会产生静变形，因此竖直方向振动传递特性测试装置都无法应用于水平方向。
总之，由于水平方向振动的特点，前述文献中竖直方向振动传递特性测试装置都无法应用于水平方向的缓冲材料振动传递特性测试，这就需要专门应用于水平方向的缓冲材料振动传递性试验固定装置和测试方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及试验方法，解决样品与质量系统组件所组成系统在水平方向振动传递特性测试的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，包括水平振动台面、滑轨组件、质量系统组件、针式样品固定组件、固定螺栓组件和两个挡板组件，所述水平振动台面设置有激励传感器，所述滑轨组件设置在所述水平振动台面上，所述质量系统组件设置有响应加速度传感器，所述质量系统组件与所述滑轨组件滑动连接，所述质量系统组件的滑动方向与所述水平振动台面的振动方向平行，两个所述挡板组件均与所述水平振动台面连接，且两个所述挡板组件分别位于所述质量系统组件的两侧，所述质量系统组件和所述挡板组件之间用于放置样品，所述针式样品固定组件依次穿过所述挡板组件、样品和所述质量系统组件，所述针式样品固定组件用于样品的竖直方向定位，所述固定螺栓组件依次穿过所述挡板组件、样品和所述质量系统组件并用于单块样品试验时的固定。
优选地，所述滑轨组件包括型材、滑轨、滑块、质量支架、盖板和两个端板，所述型材与所述水平振动台面连接，两个所述端板分别位于所述型材的两端，所述型材设置有安装槽，所述滑轨设置在所述安装槽中，所述滑轨的长度方向与振动方向平行，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述质量支架设置在所述滑块上，所述盖板位于所述质量支架的上方，所述盖板的两端分别与一所述端板连接，所述质量支架用于连接所述质量系统组件。
优选地，所述质量系统组件包括质量系统中间基座、锁紧卡板和两个质量组件，所述质量系统中间基座与所述滑轨组件滑动连接，两个所述质量组件的中心位置均开设有质量导向孔，所述质量导向孔用于与所述固定螺栓组件穿过，两个所述质量组件上还开设有固定针配合孔，所述固定针配合孔用于所述针式样品固定组件穿过，两个所述质量组件的下部设置在所述质量系统中间基座的凹槽中，两个所述质量组件通过所述锁紧卡板固定，所述响应加速度传感器设置在所述质量组件上，所述响应加速度传感器的安装方向与振动方向一致。
优选地，所述针式样品固定组件包括固定针、针紧固螺母和固定针座，所述固定针座与所述挡板组件的外侧连接，所述固定针座上设置有十字口式外螺纹通孔，所述固定针的一端由所述十字口式外螺纹通孔伸入至样品和所述质量系统组件中，所述固定针通过所述针紧固螺母与所述固定针座连接。
优选地，所述固定螺栓组件包括阶梯螺栓和螺母，所述阶梯螺栓包括依次设置的六角头螺帽、大直径螺纹段、小直径光杆和小直径螺纹段，所述大直径螺纹段与所述挡板组件连接，所述小直径光杆用于穿过样品的圆形通孔，所述小直径螺纹段用于与所述质量系统组件连接，所述螺母与所述小直径螺纹段螺纹连接。
优选地，所述挡板组件包括挡板支座，所述挡板支座为门式结构，所述挡板支座包括底板和竖板，所述竖板与所述底板垂直设置，所述底板与所述水平振动台面连接，所述竖板的工作面与所述质量系统组件相对，所述工作面设置有样品定位刻度线，所述竖板的非工作面的中心位置设置有挡板中心凸台，所述挡板中心凸台、所述挡板中心凸台对应的所述竖板处开设有挡板中心孔，所述挡板中心孔用于与所述固定螺栓组件或挡孔螺栓连接，所述竖板上还开设有固定针通孔，所述固定针通孔用于所述针式样品固定组件穿过。
优选地，所述挡板组件还包括弹性挡圈和样品限位螺栓，所述弹性挡圈设置在所述竖板顶部的连接轴支座的工作面一侧，所述样品限位螺栓的头部设置有弹性结构，所述样品限位螺栓设置与所述竖板的工作面的样品限位螺栓安装孔中，所述样品限位螺栓的头部朝向所述质量系统组件设置。
优选地，还包括连接导向轴，所述连接导向轴的长度方向与振动方向平行，所述连接导向轴穿过两所述挡板组件的连接轴支座和所述质量系统组件的质量组件上导向结构，两所述挡板组件与所述连接导向轴能够拆卸地连接，所述质量系统组件与所述连接导向轴滑动连接。
本发明还提供了一种采用所述缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置的缓冲材料水平振动传递特性试验方法，在水平振动台台面上，水平安装于滑轨组件和连接导向轴上的质量系统组件自由运动，利用两侧挡板组件与质量系统组件之间的空间分别安装两块样品或者通过固定螺栓组件只安装单块样品，并用挡板组件上安装的针式样品固定组件对样品进行竖向定位，在振动台台面振动方向上安装激励传感器，在质量系统组件振动方向上安装响应加速度传感器，启动振动台进行正弦或随机扫频激励，根据激励传感器和响应传感器数据计算得到样品在水平振动方向上的振动传递特性。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提出了一种在水平方向上测试样品振动传递特性的专用装置，装置可以进行两块样品组成的系统振动传递特性测试，也可以进行单块样品的本身振动传递特性测试，解决了水平方向无法测试样品振动传递特性的问题；装置采用对称式结构，与样品在运动过程中水平方向上的应用场景一致，所测数据可以反映应用要求；装置的质量系统组件安装于滑轨组件和连接导向轴之间，保证了质量系统组件在水平振动过程中受到尽量小的摩擦影响，同时保证质量系统组件运动过程中的稳定性；装置适合于具有两个平行表面的不同截面形状和尺寸的样品固定，固定空间调整方便；利用样品质软的特性，采用针式插入定位，保证测试过程中样品始终处于悬空状态，不必担心样品从固定处脱落；带有测试单块样品的固定结构——固定螺栓组件及孔结构，固定螺栓组件穿过挡板组件、样品与质量系统组件中心通孔进行限位，保证测试过程中样品与质量系统组件和挡板始终处于接触状态；固定螺栓组件中的螺栓为阶梯结构，大螺纹处与挡板固定，使得振动过程中固定螺栓组件处于固定状态，只起样品和质量系统组件限位作用，不会改变质量系统组件；装置带有防撞保护结构——挡板上带有矩形通孔以及安装有弹性挡圈和带弹性材料的样品限位螺栓、质量系统组件带有固定针配合孔，保证测试过程或者空载时质量系统组件与挡板以及挡板上的固定针不发生直接碰撞，保证装置的安全性；调整挡板组件之间的距离可以实现样品的可调压力无空隙限位。
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，下面将对实施例中所需要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为本发明的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置测试两块正方形缓冲材料的组装图；
图2为图1的分解结构示意图；
图3为本发明的滑轨组件的分解结构示意图；
图4是本发明的挡板组件的分解结构示意图；
图5是本发明的挡板支座的外侧面结构图；
图6是本发明的挡板支座的内侧面结构图；
图7是本发明的质量系统组件的结构示意图；
图8是本发明的针式样品固定组件的结构示意图；
图9是本发明的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置测试两块圆形缓冲材料的组装图；
图10是本发明的连接导向轴的截面图；
图11是本发明的固定螺栓组件结构示意图；
图12是本发明的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置测试单块正方形带孔缓冲材料的组装图；
图13为图12的分解结构示意图；
图14为图11中正方形带孔缓冲材料的结构图；
图15是本发明的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置测试单块圆形带孔缓冲材料的组装图；
图16为图15中圆形带孔缓冲材料的结构图；
其中：1-水平振动台面，11-底板固定孔，12-激励传感器；
2-滑轨组件，21-矩形截面铝型材，211-铝型材固定孔，22-铝型材固定内六角螺栓，23-滑轨，24-滑块，25-质量支架，26-盖板，27-端板；
3-挡板组件，31-挡板支座，311-底板，312-竖板，313-连接轴支座，314-连接轴支座孔，315-连接轴紧定孔，316-挡板中心孔，317-挡板中心凸台，318-固定针通孔，319-矩形通孔，320-挡板外侧筋，321-挡板小门式开口，322-导向螺栓安装槽，323-样品限位螺栓安装孔，325-挡板大门式开口，326-样品定位刻度线，327-挡板内侧筋，32-样品限位螺栓，33-挡板支座固定内六角螺栓，34-弹性挡圈，35-连接轴固定蝶形螺钉，36-挡孔螺栓；
4-质量系统组件，41-质量系统中间基座，42-质量组件，43-响应加速度传感器，44-质量组件上导向结构，45-固定针配合孔，46-锁紧卡板，47-质量导向孔；
A1-正方形缓冲材料，A2-圆形缓冲材料，B1-正方形带孔缓冲材料，B2-圆形带孔缓冲材料，51-圆形通孔；
6-连接导向轴，61-锁定导向槽；
7-振动方向；
9-针式样品固定组件，13-固定针，14-针紧固螺母，15-固定针座，16-十字口式外螺纹通孔；
10-固定螺栓组件，17-阶梯螺栓，171-大直径螺纹段，172-小直径光杆，173-小直径螺纹段，174-六角头螺帽，18-螺母。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及试验方法，解决样品与质量系统组件所组成系统在水平方向振动传递特性测试的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1至图16所示：本实施例提供了一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，装置采用对称结构布置形式，包括水平振动台面1、滑轨组件2、质量系统组件4、针式样品固定组件9、固定螺栓组件10和两个挡板组件3，水平振动台面1设置有激励传感器12，水平振动台面1按照振动方向7运动，滑轨组件2设置在水平振动台面1上，质量系统组件4设置有响应加速度传感器43，质量系统组件4与滑轨组件2滑动连接，质量系统组件4的滑动方向与水平振动台面1的振动方向7平行，两个挡板组件3分别横跨滑轨组件2的两端，对称安装于水平振动台面1上，且两个挡板组件3位于质量系统组件4的两侧，质量系统组件4和挡板组件3之间用于放置样品，针式样品固定组件9固定于挡板组件3的外侧面，针式样品固定组件9依次穿过挡板组件3、样品和质量系统组件4，针式样品固定组件9用于样品的竖直方向定位，防止样品在重力作用下移动，固定螺栓组件10依次穿过挡板组件3、样品和质量系统组件4并用于单块样品试验时的固定。样品、挡板组件3在水平振动台面1上可根据测试样品尺寸沿着振动方向7快速调整。
具体地，本实施例中，样品为缓冲材料，样品的两个测试面平行。两块样品测试时，样品分别安装于质量系统组件4和挡板组件3之间的两个样品安装空间；单块样品测试时，样品中心带圆形通孔51，通过固定螺栓组件10将样品安装于质量系统组件4和一个挡板组件3之间。
本实施例中，还包括连接导向轴6，连接导向轴6上沿连接导向轴6的长度方向开设有锁定导向槽61，连接导向轴6的长度方向与振动方向7平行，连接导向轴6穿过两挡板组件3的连接轴支座313和质量系统组件4的质量组件上导向结构44，两挡板组件3与连接导向轴6能够拆卸地连接，质量系统组件4与连接导向轴6滑动连接。
本实施例中，水平振动台面1上设置有若干规则排列的底板固定孔11，滑轨组件2通过五个铝型材固定内六角螺栓22与水平振动台面1上底板固定孔11固定在一起。
本实施例中，滑轨组件2包括型材、滑轨23、滑块24、质量支架25、盖板26和两个端板27，型材为矩形截面铝型材21，型材位于水平振动台面1的中间位置，两个端板27分别位于型材的两端面，型材上下两面各设置有两条安装槽，型材沿纵向分布五个铝型材固定孔211，两个滑轨23通过螺栓固定于矩形截面铝型材21上表面的两条安装槽中，滑轨23的长度方向与振动方向7平行，两个滑块24分别安装于两条滑轨23上并与滑轨23滑动连接，质量支架25为水平工字型结构，质量支架25设置在两滑块24上，质量支架25沿滑轨23自由运动，质量支架25用于连接质量系统组件4的质量系统中间基座41，盖板26位于质量支架25的上方，盖板26的两端分别与一端板27连接，盖板26纵向处于质量支架25工字型结构的上部槽中，不影响质量支架25的运动，盖板26防止上部材料落到滑轨23上，影响滑轨23的自由运动。
本实施例中，挡板组件3分别横跨滑轨组件2两端部关于滑轨组件2长度方向对称安装于水平振动台面1上，挡板组件3包括挡板支座31、样品限位螺栓32、挡板支座固定内六角螺栓33、连接轴固定蝶形螺钉35和挡孔螺栓36，八个挡板支座固定内六角螺栓33置于挡板支座31的导向螺栓安装槽322中，用于将挡板支座31固定于水平振动台面1上底板固定孔11中，松开挡板支座固定内六角螺栓33，沿着挡板支座31中底板311的导向螺栓安装槽322，挡板支座31可以移动位置，挡板支座31为门式左右对称结构，挡板支座31包括底板311、竖板312、连接轴支座313和挡板外侧筋320和挡板内侧筋327，竖板312与两个底板311垂直固定连接，竖板312中间底部开有挡板大门式开口325，竖板312中挡板大门式开口325两侧的腿部各有两个挡板小门式开口321，各底板311带有两个纵向导向螺栓安装槽322，导向螺栓安装槽322位置与竖板312挡板小门式开口321的位置对应，连接轴支座313位于竖板312的顶部中间位置，连接轴支座313带有连接轴支座孔314和连接轴紧定孔315，连接轴固定蝶形螺钉35安装于挡板支座31连接轴支座313的连接轴紧定孔315中；底板311与水平振动台面1连接，竖板312的工作面与质量系统组件4相对，工作面设置有样品定位刻度线326，样品定位刻度线326位于竖板312的挡板大门式开口325正上方，样品定位刻度线326为左右对称结构，竖板312的非工作面的中心位置设置有挡板中心凸台317，挡板中心凸台317位于竖板312的挡板大门式开口325正上方中间部位，挡板中心凸台317、挡板中心凸台317对应的竖板312处开设有挡板中心孔316，挡板中心孔316为螺纹通孔，挡板中心孔316用于与固定螺栓组件10或挡孔螺栓36连接，竖板312上还开设有两个关于竖板312的挡板大门式开口325的竖向中心对称的固定针通孔318，固定针通孔318位于竖板312的门式结构正上方中间部位，固定针通孔318用于针式样品固定组件9穿过。当对两块样品进行试验时，挡孔螺栓36从挡板支座31中竖板312的挡板中心凸台317一侧安装于挡板中心孔316中，安装后挡孔螺栓36的头部与竖板312的工作面为平齐，保证工作面全部为平面。
本实施例中，挡板内侧筋327位于竖板312的工作面一侧与底板311固定处，两个挡板内侧筋327对称分布于竖板312挡板大门式开口325的两侧；一组挡板外侧筋320位于竖板312的非工作面一侧与底板311固定处，对称分布于竖板312挡板大门式开口325的两侧。
本实施例中，竖板312上开设有两个矩形通孔319，关于竖板312的挡板大门式开口325的竖向中心对称，位于固定针通孔318的下侧、样品放置区外侧；竖板312上还开设有两个样品限位螺栓安装孔323，关于竖板312的挡板大门式开口325的竖向中心对称，位于挡板大门式开口325顶部平面的下方，为螺纹通孔结构。
本实施例中，挡板组件3还包括弹性挡圈34和样品限位螺栓32，弹性挡圈34设置在竖板312顶部的连接轴支座313的工作面一侧，用于防止质量系统组件44与挡板支座31发生直接碰撞，样品限位螺栓32的头部设置有弹性材料的弹性结构，样品限位螺栓32设置与竖板312的工作面的样品限位螺栓安装孔323中，样品限位螺栓32的头部朝向质量系统组件4设置，用于样品放置时定位样品和防止质量系统组件4与挡板支座31发生直接碰撞。
本实施例中，质量系统组件4为组合式结构，质量系统组件4为左右和前后对称结构，质量系统组件4包括质量系统中间基座41、锁紧卡板46和两个质量组件42，四个螺栓从滑轨组件2中质量支架25两端的通孔下部穿过，并与质量系统组件4的质量系统中间基座41锁紧，两个质量组件42的中心位置均开设有质量导向孔47，质量导向孔47为通孔结构，质量导向孔47用于与固定螺栓组件10穿过，两个质量组件42上还开设有两个固定针配合孔45，两个固定针配合孔45为通孔结构，两个固定针配合孔45位于质量组件42的工作面竖向中心位置，两个固定针配合孔45水平左右对称，固定针配合孔45用于针式样品固定组件9穿过，两个质量组件42对称放置于质量系统中间基座41上部，两个质量组件42的下部设置在质量系统中间基座41的凹槽中，两个质量组件42通过锁紧卡板46固定，响应加速度传感器43水平设置在质量组件42的顶部，响应加速度传感器43的安装方向与振动方向7一致，质量组件42的顶部中心位置设置有质量组件上导向结构44，质量组件上导向结构44用于连接导向轴6穿过，质量系统组件4沿连接导向轴6和滑轨组件2的滑轨23自由运动。
本实施例中，连接导向轴6穿过挡板组件3中挡板支座31的连接轴支座孔314和质量系统组件4的质量组件上导向结构44，然后用连接轴固定蝶形螺钉35将连接导向轴6在两个挡板支座31上锁紧，锁紧时连接轴固定蝶形螺钉35与连接导向轴6的锁定导向槽61相配合。连接导向轴6将两个挡板组件3顶部连接固定，保证挡板组件3振动过程中的稳定性。
本实施例中，锁紧卡板46的两端伸出部分进入挡板支座31的竖板312上的矩形通孔319中，不影响质量系统组件4的水平自由振动；质量系统组件4中质量系统中间基座41上表面低于挡板组件3中挡板支座31竖板312的挡板大门式开口325，质量系统中间基座41的宽度小于挡板大门式开口325的宽度，保证质量系统组件4与挡板组件3不发生碰撞。
本实施例中，针式样品固定组件9为两对，两个针式样品固定组件9水平布置，并关于竖板312的挡板大门式开口325的竖向中心对称，针式样品固定组件9包括固定针13、针紧固螺母14和固定针座15，固定针座15通过螺栓固定于挡板组件3挡板支座31的固定针通孔318处，固定针座15为圆形结构，固定针座15上设置有十字口式外螺纹通孔16，固定针13的一端由十字口式外螺纹通孔16伸入至样品和质量系统组件4中，固定针13通过针紧固螺母14与固定针座15连接，固定针13的针部伸出长度可根据需要调整。
本实施例中，固定螺栓组件10包括阶梯螺栓17和螺母18，阶梯螺栓17包括依次设置的六角头螺帽174、大直径螺纹段171、小直径光杆172和小直径螺纹段173，小直径光杆172的直径和小直径螺纹段173的直径相同，大直径螺纹段171的直径大于小直径螺纹段173的直径，大直径螺纹段171与挡板组件3连接，小直径光杆172用于穿过样品的圆形通孔51，小直径螺纹段173用于与质量系统组件4连接，螺母18与小直径螺纹段173螺纹连接。
本实施例中，由于固定螺栓组件10阶梯螺栓17的大直径螺纹段171处与挡板支座31的挡板中心凸台317旋紧固定，所以固定螺栓组件10处于固定状态，安装于固定螺栓组件10上的样品和质量系统组件4振动时，在固定螺栓组件10和挡板支座31的限制下自由运动，固定螺栓组件10的重量不影响质量系统组件4的重量。
本实施例提出了一种在水平方向上测试样品振动传递特性的专用装置，装置可以进行两块样品组成的系统振动传递特性测试，也可以进行单块样品的本身振动传递特性测试，解决了水平方向无法测试样品振动传递特性的问题；装置采用对称式结构，与样品在运动过程中水平方向上的应用场景一致，所测数据可以反映应用要求；装置的质量系统组件4安装于滑轨组件2和连接导向轴6之间，保证了质量系统组件4在水平振动过程中受到尽量小的摩擦影响，同时保证质量系统组件4运动过程中的稳定性；装置适合于具有两个平行表面的不同截面形状和尺寸的样品固定，固定空间调整方便；利用样品质软的特性，采用针式插入定位，保证测试过程中样品始终处于悬空状态，不必担心样品从固定处脱落；带有测试单块样品的固定结构——固定螺栓组件10及孔结构，固定螺栓组件10穿过挡板组件3、样品与质量系统组件4中心通孔进行限位，保证测试过程中样品与质量系统组件4和挡板始终处于接触状态；固定螺栓组件10中的螺栓为阶梯结构，大螺纹处与挡板固定，使得振动过程中固定螺栓组件10处于固定状态，只起样品和质量系统组件4限位作用，不会改变质量系统组件4；装置带有防撞保护结构——挡板上带有矩形通孔319以及安装有弹性挡圈34和带弹性材料的样品限位螺栓32、质量系统组件4带有固定针配合孔45，保证测试过程或者空载时质量系统组件4与挡板以及挡板上的固定针13不发生直接碰撞，保证装置的安全性；调整挡板组件3之间的距离可以实现样品的可调压力无空隙限位。
实施例二
本实施例提供了一种采用实施例一的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置的缓冲材料水平振动传递特性试验方法，在水平振动台台面上，水平安装于滑轨组件2和连接导向轴6上的质量系统组件4自由运动，利用两侧挡板组件3与质量系统组件4之间的空间分别安装两块或者通过固定螺栓组件10只安装单块样品，并用挡板组件3上安装的固定针13对样品进行竖向定位，分别在振动台台面振动方向7和质量系统组件4振动方向7上安装激励传感器12和响应加速度传感器43，启动振动台进行正弦或随机扫频激励，即可根据激励传感器12和响应加速度传感器43数据计算得到双层样品在水平振动方向7上的振动传递特性。
应用例一
样品为两块圆形缓冲材料A2或两块正方形缓冲材料A1，将两块样品分别安装于质量系统组件4和挡板组件3之间的样品安装空间，调整好样品高度之后，用针式样品固定组件9的固定针13插入样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13，使得振动过程中样品不会脱落，若测试中样品压缩变形，固定针13的针端会进入质量系统组件4的固定针配合孔45中，不会影响质量系统组件4的水平自由振动，调整两个挡板组件3之间的距离实现样品的零压力和无空隙限位。
两块样品测试时的固定步骤：
步骤一，确定质量系统组件4的厚度和测试样品的厚度；
步骤二，松开挡板组件3中挡板支座固定内六角螺栓33和连接轴固定蝶形螺钉35，根据步骤一中确定的厚度范围，调整两个挡板组件3中挡板支座31的位置，用挡板支座固定内六角螺栓33将一个挡板支座31固定，另一个挡板支座31先不固定；
步骤三，将一块样品放置在已经固定的挡板支座31与质量系统组件4之间，用针式样品固定组件9的固定针13插入样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13；
步骤四，再次将另一块样品放置在未固定的挡板支座31与质量系统组件4之间，用针式样品固定组件9的固定针13插入样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13；
步骤五，移动未固定的挡板组件3中的挡板支座31，将两个样品紧贴在挡板组件3与质量系统组件4之间，用挡板支座固定内六角螺栓33将挡板支座31与水平振动台面1固定，再用连接轴固定蝶形螺钉35将连接导向轴6与挡板支座31的连接轴支座孔314锁紧；
步骤六，样品固定后，启动振动台，即可根据响应加速度传感器43与激励传感器12的数据计算得到两块样品在水平振动激励下的振动传递特性参数。
两块样品更换时的操作步骤：
步骤一，先松开针式样品固定组件9的针紧固螺母14，将固定针13从样品中拔出；
步骤二，选取后固定一组的挡板组件3，松开连接轴固定蝶形螺钉35，再将挡板支座固定内六角螺栓33将挡板支座31与水平振动台面11松开，移动挡板支座31，取出该侧放置的样品；
步骤三，移动质量系统组件4，取出另一侧放置的样品并放置新的样品，并用针式样品固定组件9的固定针13定位；
步骤四，移动质量系统组件4，在另一侧挡板组件3与质量系统组件4之间放置新的样品，并用针式样品固定组件9的固定针13定位；
步骤五，移动未固定挡板组件3中的挡板支座31，将两个样品紧贴在挡板组件3与质量系统组件4之间，用挡板支座固定内六角螺栓33将挡板支座31与水平振动台面1固定，再将连接轴固定蝶形螺钉35与连接导向轴6锁紧。
应用例二
样品为单块正方形带孔缓冲材料B1或单块圆形带孔缓冲材料B2，将单块正方形带孔缓冲材料B1或单块圆形带孔缓冲材料B2放置于任一质量系统组件4和挡板组件3之间形成的安装空间中；固定螺栓组件10中阶梯螺栓17的小直径部分穿过挡板支座31的挡板中心凸台317、单块正方形带孔缓冲材料B1的圆形通孔51和质量系统组件4的质量导向孔47，大直径螺纹段171与挡板支座31的挡板中心凸台317的挡板中心孔316螺纹配合固定阶梯螺栓17；将螺母18旋紧于阶梯螺栓17的小直径螺纹段173处；通过固定螺栓组件10限制避免质量系统组件4与单块样品脱离接触，固定螺栓组件10将测试样品零压力无空隙限位固定，测试过程中固定螺栓组件10的紧固位置不变。用针式样品固定组件9的固定针13插入样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13，防止振动过程中样品发生旋转运动。
单块带孔样品测试时的固定步骤：
步骤一，确定质量系统组件4的厚度和测试样品的厚度，选择合适长度的固定螺栓组件10；
步骤二，根据步骤一中需要测量样品数据范围，调整两个挡板组件3中挡板支座31的位置，用挡板支座固定内六角螺栓33将挡板支座31固定，再将连接轴固定蝶形螺钉35与连接导向轴6锁紧；
步骤三，将带孔样品放置在挡板支座31与质量系统组件4之间，将固定螺栓组件10的阶梯螺栓17穿过挡板组件3的挡板中心凸台317、带孔样品的圆形通孔51和质量系统组件4的质量导向孔47，用螺母18将阶梯螺栓17锁紧，将测试样品限位；
步骤四，此时，带孔样品固定于挡板组件3挡板支座31的竖板312工作面与质量系统组件4之间，若要防止振动过程中样品发生旋转运动，用针式样品固定组件9的固定针13插入样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13；
步骤五，样品固定后，启动振动台，即可根据响应加速度传感器43与激励传感器12的数据计算得到单块样品在水平振动激励下的振动传递特性参数。
单块带孔样品的更换时的操作步骤：
步骤一，松开固定螺栓组件10并将其拆下，移动质量系统组件4，将测试样品从质量系统组件4与挡板支座31之间取出；
步骤二，确定质量系统组件4的厚度和新的测试样品的厚度，选择合适长度的固定螺栓组件10；
步骤三，根据步骤二中需要测量样品数据范围，调整两个挡板组件3中挡板支座31的位置，用挡板支座固定内六角螺栓33将挡板支座31固定，再将连接轴固定蝶形螺钉35与连接导向轴6锁紧；
步骤四，将新的带孔样品放置在挡板支座31与质量系统组件4之间，将固定螺栓组件10的阶梯螺栓17穿过挡板组件3的挡板中心凸台317、带孔样品的圆形通孔51和质量系统组件4的质量导向孔47，用螺母18将阶梯螺栓17锁紧，将新的测试样品限位；
步骤五，此时，新的带孔样品固定于挡板组件3挡板支座31的竖板312工作面与质量系统组件4之间，若要防止振动过程中样品发生旋转运动，用针式样品固定组件9的固定针13插入新的样品进行竖直方向定位，用针紧固螺母14紧固固定针13；
步骤六，新的样品固定后，启动振动台，即可根据响应加速度传感器43与激励传感器12的数据计算得到单块样品在水平振动激励下的振动传递特性参数。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：包括水平振动台面、滑轨组件、质量系统组件、针式样品固定组件、固定螺栓组件和两个挡板组件，所述水平振动台面设置有激励传感器，所述滑轨组件设置在所述水平振动台面上，所述质量系统组件设置有响应加速度传感器，所述质量系统组件与所述滑轨组件滑动连接，所述质量系统组件的滑动方向与所述水平振动台面的振动方向平行，两个所述挡板组件均与所述水平振动台面连接，且两个所述挡板组件分别位于所述质量系统组件的两侧，所述质量系统组件和所述挡板组件之间用于放置样品，所述针式样品固定组件依次穿过所述挡板组件、样品和所述质量系统组件，所述针式样品固定组件用于样品的竖直方向定位，所述固定螺栓组件依次穿过所述挡板组件、样品和所述质量系统组件并用于单块样品试验时的固定。
2.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述滑轨组件包括型材、滑轨、滑块、质量支架、盖板和两个端板，所述型材与所述水平振动台面连接，两个所述端板分别位于所述型材的两端，所述型材设置有安装槽，所述滑轨设置在所述安装槽中，所述滑轨的长度方向与振动方向平行，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述质量支架设置在所述滑块上，所述盖板位于所述质量支架的上方，所述盖板的两端分别与一所述端板连接，所述质量支架用于连接所述质量系统组件。
3.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述质量系统组件包括质量系统中间基座、锁紧卡板和两个质量组件，所述质量系统中间基座与所述滑轨组件滑动连接，两个所述质量组件的中心位置均开设有质量导向孔，所述质量导向孔用于与所述固定螺栓组件穿过，两个所述质量组件上还开设有固定针配合孔，所述固定针配合孔用于所述针式样品固定组件穿过，两个所述质量组件的下部设置在所述质量系统中间基座的凹槽中，两个所述质量组件通过所述锁紧卡板固定，所述响应加速度传感器设置在所述质量组件上，所述响应加速度传感器的安装方向与振动方向一致。
4.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述针式样品固定组件包括固定针、针紧固螺母和固定针座，所述固定针座与所述挡板组件的外侧连接，所述固定针座上设置有十字口式外螺纹通孔，所述固定针的一端由所述十字口式外螺纹通孔伸入至样品和所述质量系统组件中，所述固定针通过所述针紧固螺母与所述固定针座连接。
5.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述固定螺栓组件包括阶梯螺栓和螺母，所述阶梯螺栓包括依次设置的六角头螺帽、大直径螺纹段、小直径光杆和小直径螺纹段，所述大直径螺纹段与所述挡板组件连接，所述小直径光杆用于穿过样品的圆形通孔，所述小直径螺纹段用于与所述质量系统组件连接，所述螺母与所述小直径螺纹段螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述挡板组件包括挡板支座，所述挡板支座为门式结构，所述挡板支座包括底板和竖板，所述竖板与所述底板垂直设置，所述底板与所述水平振动台面连接，所述竖板的工作面与所述质量系统组件相对，所述工作面设置有样品定位刻度线，所述竖板的非工作面的中心位置设置有挡板中心凸台，所述挡板中心凸台、所述挡板中心凸台对应的所述竖板处开设有挡板中心孔，所述挡板中心孔用于与所述固定螺栓组件或挡孔螺栓连接，所述竖板上还开设有固定针通孔，所述固定针通孔用于所述针式样品固定组件穿过。
7.根据权利要求6所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：所述挡板组件还包括弹性挡圈和样品限位螺栓，所述弹性挡圈设置在所述竖板顶部的连接轴支座的工作面一侧，所述样品限位螺栓的头部设置有弹性结构，所述样品限位螺栓设置与所述竖板的工作面的样品限位螺栓安装孔中，所述样品限位螺栓的头部朝向所述质量系统组件设置。
8.根据权利要求1所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置，其特征在于：还包括连接导向轴，所述连接导向轴的长度方向与振动方向平行，所述连接导向轴穿过两所述挡板组件的连接轴支座和所述质量系统组件的质量组件上导向结构，两所述挡板组件与所述连接导向轴能够拆卸地连接，所述质量系统组件与所述连接导向轴滑动连接。
9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置的缓冲材料水平振动传递特性试验方法，其特征在于：
在水平振动台台面上，水平安装于滑轨组件和连接导向轴上的质量系统组件自由运动，利用两侧挡板组件与质量系统组件之间的空间分别安装两块样品或者通过固定螺栓组件只安装单块样品，并用挡板组件上安装的针式样品固定组件对样品进行竖向定位，在振动台台面振动方向上安装激励传感器，在质量系统组件振动方向上安装响应加速度传感器，启动振动台进行正弦或随机扫频激励，根据激励传感器和响应传感器数据计算得到样品在水平振动方向上的振动传递特性。
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| CN202310086658.8A CN116223258A (zh) | 2023-01-28 | 2023-01-28 | 一种缓冲材料水平振动传递特性试验固定装置及试验方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2023
- 2023-01-28 CN CN202310086658.8A patent/CN116223258A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116519355A (zh) * | 2023-07-03 | 2023-08-01 | 中国农业大学 | 固体有机肥料智能撒肥机性能试验台 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230606 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |