CN116296184A - 振动测试夹具、振动和冲击测试的方法和t形膜承载件 - Google Patents

振动测试夹具、振动和冲击测试的方法和t形膜承载件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及振动测试夹具、振动和冲击测试的方法和T形膜承载件。一方面，提供一种振动测试夹具，包括：流体静压承载装置、长形的单轴导引构件和多个形状不统一的油分配凹槽。油分配凹槽延伸到流体静压承载装置的平坦承载表面中，每个凹槽限定用于振动测试夹具的独立的压力区域，每个凹槽具有专用的限流器，用于将润滑油供给至凹槽以用于对滑板在平坦承载表面上的往复纵向行进进行润滑。流体静压承载装置包括：底板、定位在底板上的两个间隔开的中间板、和定位在中间板上的两个间隔开的顶板。中间板和顶板形成直线通道。油分配凹槽位于顶板、中间板和底板中的每一者的顶表面上，并且还位于每个顶板的底表面上。

Description

振动测试夹具、振动和冲击测试的方法和T形膜承载件
本申请是申请日为2018年02月13日、申请号为201880013172.9(国际申请号为PCT/US2018/017985)、发明名称为“振动测试夹具”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于对施加至被测试的物品的振动和冲击载荷进行模拟的测试设备，并且更具体地涉及一种具有带有大油膜承载表面的直线承载系统的振动测试夹具，该直线承载系统用于在单轴振动和冲击测试期间支承振动测试物品的载荷。
背景技术
振动测试行业已经采用了各种方法和系统来模拟振动和冲击环境，以便确定产品在受到这些环境极端条件时的功效和寿命。在振动和冲击测试设备中控制的重要参数是振动轴。某些测试设备将产生被测试的物品的单轴振动，同时限制不沿着振动源的输入轴的任何交叉轴线振动或运动。
研发了用以在振动测试期间支承测试物品的各种类型的油膜台、承载件、承载油膜台组合、以及夹具导引系统。早期的振动限制系统包括具有多个缺点的流体静压轴颈承载滑动台。为了解决这些缺点，申请人研发了具有滑板的振动测试夹具，单轴往复运动被施加至该滑板以用于被承载于移动的滑板上的物品的振动或冲击测试，如在美国专利No.4,996,881中所公开的。直线承载件在滑板的往复运动期间对滑板和测试物体的载荷进行支承。直线承载件具有用于在对载荷进行支承的同时对相对于运动轴线横向且竖向的交叉轴线运动进行限制的大致平面的二维承载表面。整个载荷支承二维承载表面区域用薄膜油来润滑，并且承载件内的多轴限制区域在滑板的单轴往复运动期间也用薄膜油来润滑。直线承载系统在单轴振动期间为位于不断润滑的平坦承载表面上的滑动板和测试物品的全部载荷提供了承载支承装置，同时还为在测试期间移动的滑板提供了不断润滑的多轴限制装置。
承载系统包括倒T形承载导引构件，该倒T形承载导引构件用于安装滑板以用于相对于直线承载表面进行单轴行进。该倒T形承载导引构件与油膜滑动表面结合提供了超过标准的高压轴颈承载滑台系统的能力的负载能力。承载系统提供了位于顶板的顶表面上的四个油端口，以为T形膜承载件供应油。这种设计提供了用于对滑台上的不均匀外部载荷的有限的负载能力和容差。该设计具有的附加缺点在于由在这种T形膜承载件与用热处理室操作的滑台一起使用时作为一般环境的温度变化和温度梯度所引起变形。因此，需要一种改进的振动测试夹具，该振动测试夹具包括与滑板结合的T形膜承载件，这解决了与现有技术设计相关联的缺点。
发明内容
本发明针对于一种具有滑板的振动测试夹具，单轴往复运动被施加至该滑板以用于被承载于移动的滑板上的物品的振动或冲击测试。直线承载件在滑板的往复运动期间对滑板和被测物体的载荷进行支承。直线承载件具有用于对载荷进行支承的同时对相对于运动轴线的横向且竖向的交叉轴线运动进行限制的大致平面的二维承载表面。整个载荷支承二维承载表面区域用薄油膜润滑，并且承载件内的多轴限制区域在滑板的单轴往复运动期间也用薄油膜润滑。因此，直线承载系统在单轴振动期间为位于不断润滑的平坦承载表面上的测试物品中的滑板的整个载荷提供了承载支承装置，同时还提供了用于在测试期间使滑板移动的不断润滑的多轴限制装置。
在本发明的实施方式中，承载系统包括倒T形承载导引构件，该倒T形承载导引构件用于安装滑板以用于相对于直线承载支承表面进行单轴行进。承载系统结合有在同一表面上限定压力区域的油分配凹槽，而不是结合有现有技术的系统中所使用的圆形端口。油分配凹槽的尺寸、形状和位置以及所创建的相关联的压力区域增加了测试夹具的有效载荷承载能力。结合有油分配凹槽还增加了承载件的抵抗由外部温度变化或其他因素所建立的偏心载荷的能力。每个油分配凹槽由专用的限流器供给，该专用的限流器允许由该凹槽所围绕的每个单独的压力区域独立于位于表面上的其他凹槽中的任何凹槽抵抗外部载荷。限流器通过使用对每个限流器进行保持的可移除式配装件而安装成与每个油分配凹槽相邻。使限流器与油分配凹槽之间的流体的捕获体积最小改善了承载件抵抗快速变化的外部载荷的能力。通过参照以下详细描述和所附附图，本发明的这些方面和其他方面将更易于理解。
附图说明
图1是图示了根据本发明的原理的振动测试夹具的各部件的分解立体图；
图2是图示了直线承载件和滑动导引组件的详细构造的俯视分解立体图；
图3是图2的仰视分解立体图；
图4是图2的端视图；
图5是图2的俯视图，其图示了油分配管道；以及
图6是图5的端视图。
具体实施方式
图1图示了根据本发明的原理的振动测试夹具的各部件。该夹具包括刚性的且大致平面的滑板10，该滑板10安装成用于在多个直线支承承载件14系统的平坦的上承载表面12上进行往复直线行进。滑板具有大致均匀的厚度并且滑板在其底表面的下述区域内具有大致矩形的标称表面区域：该区域被支承以在上承载表面12上进行直线行进。
分开的各组的纵向间隔开的孔16延伸穿过滑板。图1图示了沿第一轴线对准的两组五个孔，该第一轴线限定了滑板行进的轴线；以及沿与第一轴线上的孔组平行的第二轴线对准的两个独立组的五个孔。这些孔组提供了用于接纳紧固件的装置，所述紧固件用于将滑板牢固地固定至承载导引构件以用于导引滑板在承载表面12上的单轴行进。
滑板的一个端部部分18突出远离滑板的承载支承表面部分。一排等距间隔开的孔20成角度地延伸穿过滑板的端部部分18。这些孔接纳用于将滑板牢固地固定至下述装置(未示出)的紧固件(未示出)：该装置用于将往复直线力施加至滑板，以用于附接至滑板的上表面的物品(未示出)的冲击和振动测试。
图1图示了测试夹具的一个实施方式，在该实施方式中，四个分开的承载件14以并排成对方式安装成对滑板进行支承以用于滑板在承载表面12上往复行进。承载件14牢固地附接至钢滑板22的上表面。直立外壁24绕基板22的外周延伸，以提供对容纳在夹具内的润滑油进行保持的装置。安装在基板的一个边缘上的歧管26设置成用于通过承载件14的润滑油的过滤和再循环。
每个承载件14优选地为三层结构，该三层结构具有：大致矩形的底板28；一对横向间隔开的又长又窄的大致矩形的中间板30，所述中间板30沿着底板的相对侧平行于彼此延伸；以及一对横向间隔开的大致矩形的顶板32，所述顶板沿着中间板的相对侧平行于彼此延伸。窄的中间板形成沿着每个承载件的中央轴线延伸的倒T形通道或凹槽34的宽且浅的底部部分。顶板比中间板宽，并且顶板由在每个承载件中形成的T形通道的窄部分的窄间隙间隔开。平坦的上承载表面12由顶板32的顶部形成。顶板的承载表面12以极高的精度加工以便位于共同的平面中，进而提供用于底板10的底部的承载支承部。
在图示出的实施方式中，相邻的对的承载件14的侧壁彼此抵接，并且承载件对的沿着由T形凹槽所限定的共同轴线对准的端壁也彼此抵接。这提供了占据夹具内的大部分标称承载支承表面区域的大致平坦且连续的上承载表面。
分开的一系列轴向对准且均匀间隔开的孔36延伸穿过上板32。这些孔与位于中间板30和位于底板28中的孔对准。紧固件延伸穿过孔36，以用于将每个承载件14牢固地固定至夹具的下板22。
滑板10安装成用于通过牢固地附接至滑板的底部的分开的倒T形导引构件而被导引成相对于承载件14进行单轴行进。分开的导引构件被以可滑动的方式接合在承载件中的对应的T形通道34中，以用于在使用期间导引滑板。每个导引构件是双部件式结构件，该双部件式结构件包括：大致矩形构型的相对宽的下部导引构件承载块38，其在T形通道的宽的底部部分中滑动；以及矩形构型的相对窄的上部导引构件承载块40，其在使用期间在T形凹槽34的窄的上部部分中滑动。每个上部承载块40附接至对应的下部承载块38并且还牢固地附接至滑板的底部。承载导引件提供了用于将滑板的单轴行进沿着位于承载件14中的并排成对的对准的T形通道34导引的装置。分开的一系列孔42延伸穿过上部承载块40中的每个上部承载块并且与图2中所示出的位于下部承载块中的对应的孔43对准，以提供用于接纳螺纹紧固件的装置，所述螺纹紧固件用于将T形承载导引件牢固地附接至滑板的底部。
现在参照图2至图4，底板28具有穿过一个侧部敞开的油流动端口44，并且底板28具有穿过底板的相反侧壁敞开的类似的油流动端口46。油流动端口48穿过底板的一个端壁敞开，并且类似的油流动端口(未示出)穿过底板的相反端壁敞开。油流动端口48用作油入口端口并且油流动端口48包括定位在油入口通路内的油压力连接器50。该油压力连接器可以控制油从歧管流动穿过入口端口并且然后流动至位于底板内的主油沟(未示出)。六角形插塞52可以在必要时被用于阻止油从油流动端口流动。如果基板28定位成与同一承载件相邻、或者与该同一承载件的侧部相邻或者与该同一承载件的端部中的一个端部或两个端部相邻，则油从歧管流动通过底板并且然后进入到相邻的基板中的一个或更多个基板。在该实例中，通过压力连接器50中的一个或更多个压力连接器代替来六角形插塞或多个插塞，以控制油从底板流动至相邻的底板。在底板28内流动的油然后从底板横向地穿过侧端口44或46中的一个或更多个侧端口，或者向着两端穿过端部端口48中的一个端部端口进入到位于定位成与基板的任一侧部或任一端部相邻的相邻承载件的底板中的类似油入口端口中，如在图5和图6中更详细地示出并在本文中随后更详细讨论的。
参照图2和图3，润滑油进入到入口端口44、48中并且然后穿过从底板28引出的竖向油通路54进入到中间板30中的对应竖向油通路56中。穿过中间板的润滑油然后穿过顶板32中的对应的密封的竖向油通路62。顶板内的内部油供给线路将润滑油供给至位于顶板32的顶表面12上的十六个油分配凹槽64(每个顶板上八个凹槽)，所述十六个油分配凹槽64各自限定介于顶板与滑板之间的压力区域。油分配凹槽64的尺寸、形状和位置以及相关联的压力区域增加了测试夹具的有效载荷承载能力。
用于单个油分配凹槽边界的有效形状包括大致相等的总长度和宽度尺寸。形状可以包括圆形、正方形、三角形、六边形、八边形、或每个边具有大致相等长度的任何多边形形状。这在被测试的物体的外部载荷分配不是精确已知时是特别有用的。
油分配凹槽的布置还增加了承载件抵抗由外部温度变化或其他因素所造成的偏心载荷的能力。增加由任何给定区域中的单个油分配凹槽所产生的压力腔的数量增加了流体静压承载件抵抗不均匀地分布在整个工作表面上的局部载荷的能力。油分配凹槽的尺寸应当大致相等且均匀地分布在表面上，以便使整个流体静压承载件的不对称载荷承载能力最大。
每个油分配凹槽由专用的限流器63供给，该专用的限流器63允许由该凹槽所围绕的每个单独压力区域独立于位于顶板的上部表面12上的其他十六个凹槽中的任何凹槽抵抗外部载荷。限流器63通过使用将每个限流器保持就位的可移除式配装件65而安装成非常靠近每个油分配凹槽。使介于限流器与油分配凹槽之间的油的捕获体积最小提高了承载件抵抗快速变化的外部载荷的能力。
位于顶板的内壁68中的油出口端口67将润滑油供给至窄的上部承载块40的如由图4中的箭头70所表示的侧部，该窄的上部承载块40在T形通道34的窄部分中滑动。油分配凹槽64沿着顶板的底壁表面71定位，以将润滑油供给至下部导引构件承载块38的如由图4中的箭头72所表示的上壁部分。
流动通过底板28中的限流器63的分开的润滑油将油供给至定位在底板的上表面74中的油分配凹槽64，以润滑滑板导引承载件上的下部承载块38的如由图4中的箭头78所表示的底壁76。图2图示了底板28的上表面74上的八个油分配凹槽。因此，压力作用下的油被供给至介于T形导引通道中的T形导引构件的所有表面之间的界面、以及被供给至承载件的所有载荷承载上表面12。中间块的上表面和下表面以及窄的上部承载块40的上表面均包括油分配凹槽69，该油分配凹槽69用于将油分配至限流器，该限流器又将油输送至承载件的顶板和底板的载荷承载表面上的油分配凹槽。
承载部件通过向上延伸穿过基板28中的沉头孔82并穿过中间板30中的对准孔84的螺栓80而紧固到一起以作为刚性单元，并且承载部件被螺纹连接到顶板32中的孔86中以将底板、中间板和上板保持到一起以作为刚性单元。类似地，螺栓87向下延伸穿过顶板中的孔36、穿过中间板30中的孔88、穿过底板28中的孔90并且进入到位于夹具的基部中的螺纹孔(未示出)中，以用于将三层承载部件螺栓连接至夹具以作为刚性单元。
螺栓92向下延伸穿过承载导引件的窄的上部承载块40中的孔94、并且延伸到承载导引件的宽的下部承载块38中的螺纹孔96，以将块40和块38保持到一起以作为刚性的倒T形单元。该刚性单元然后利用穿过块40中的孔42螺纹连接的紧固件而附接至滑板10的底部部分。
如在图1中示出的，歧管26通过紧固件安装至主基板22的侧部。入口油压力软管将油从油供给部输送至歧管，以用于在将油从歧管初始通过入口端口48中的压力连接器50供给到底板28中之前进行分配和过滤，如在图5和图6中最佳看到的。内部水平通路118和120将油输送至用于油分配通道64的专用的限流器63，并且竖向通路121将油输送通过中间板而至顶板。顶板中的通路122将油输送至用于定位在顶板32中的油分配通道64的专用的限流器63。附加入口端口48绕底板和顶板的端部表面定位，所述附加入口端口48可以被用于在必要时将油从所述板引入或移除、或者被用作测试端口。这提供了用于使油在压力作用下从歧管循环通过夹具并且用于使油通过返回软管返回至主油供给部的装置。油收集器提供了用于将油供给部容纳在围绕承载件的微尘中的矩形的外周壁24。
如已知的，被测试的物品通过接合在位于滑板的顶部中的插入部(未示出)的网格图案中的紧固件而牢固地附接至滑板的顶表面。在使用中，被测试的物品在被振动的滑台承载时受到振动。滑台被导引用于沿着T形通道进行单轴纵向往复行进。T形导引构件在其相应通道中滑动，以用于对滑板在上板32的承载表面12上的前后行进进行导引。润滑油被供给至上部承载表面12，使得滑板和被测试的物品的载荷由已润滑的上部直线承载表面支承。滑板和被测试的物品的载荷部分地由底部承载板28的上表面部分支承，其中，下部承载块38在底板上前后滑动。介于承载导引件的底部与底板的上表面之间的该界面被循环的润滑油100％润滑。
在滑板的振动期间，该滑板被限制进行交叉轴线运动，既被限制相对于该滑板的行进轴线横向地运动、又被限制相对于承载件的载荷承载表面竖向地运动。在倒T形通道中滑动的倒T形承载导引件提供了这种多轴限制装置。
顶板的顶表面、顶板的底表面以及底板的顶表面上的油分配凹槽的增加的尺寸、形状和数目产生了大的有效的独立压力区域，从而使得测试夹具的静态和动态负载能力的增大。表面上的凹槽中的压力对外部载荷作出反应，从而能够随着载荷改变而改变。将限流器定位成与每个油分配凹槽相邻增加了油流量并且因此增加了带走可能从位于滑台上方的温度处理室吸收的热量的能力。热管理提供了可靠的滑台操作。单独的限流器的非常靠近于其相应的油分配凹槽的位置减小了限流器与凹槽之间的流体的捕获体积，并且因此增大了测试夹具的动态负载能力。
本发明的实施方式的进一步改进可以包括穿过顶板的尺寸增大的孔36，尺寸增大的孔36设置成用于更大安装螺栓87以增加测试夹具的负载能力。此外，下部承载块38和顶板32的厚度增加增大了刚度并且减小了在承载件的负载作用下的偏转，从而增加了夹具的负载能力。中间板30还可以具有对应的厚度的增大，以在振动测试期间获得更好的结果。
尽管已经关于本发明的实施方式描述和说明了本发明，但是应理解的是，可以做出变型和改型，这些变型和改型在下文所要求保护的本发明的全部预期范围内。

Claims (15)

1.一种振动测试夹具，所述振动测试夹具具有滑板，所述滑板适于承载附接至所述滑板的物品，并且所述振动测试夹具在所述滑板上施加往复滑动运动以用于所述物品的冲击或振动测试，所述振动测试夹具包括：
流体静压承载装置，所述流体静压承载装置附接在固定位置中以用于将所述滑板支承成用于在测试期间在所述承载装置上进行往复滑动行进，所述承载装置具有用以对移动的所述滑板的大致平面的二维下表面进行支承的大致平面的二维平坦承载表面；
长形的单轴导引构件，所述单轴导引构件具有大致T形横截面且用于连接至所述滑板，所述导引构件延伸远离所述滑板的下表面以用于滑动连接至所述承载装置中的具有大致T形横截面的对应的直线通道，从而对所述滑板在所述平坦承载表面上沿着纵向行进轴线的所述往复滑动行进进行导引，所述导引构件至所述直线通道的所述滑动连接包括：在所述滑板的纵向行进期间用于限制所述滑板相对于所述滑板的所述纵向行进轴线的横向运动的装置以及用于限制所述滑板相对于所述平坦承载表面的竖向运动的装置；以及
多个形状不统一的油分配凹槽，所述油分配凹槽延伸到所述流体静压承载装置的所述平坦承载表面中，每个凹槽限定了用于所述振动测试夹具的独立的压力区域，并且每个凹槽具有专用的限流器，所述专用的限流器用于将润滑油供给至所述凹槽以用于对所述滑板在所述平坦承载表面上的所述往复纵向行进进行润滑；
其中，所述流体静压承载装置包括：
底板；
定位在所述底板上的两个间隔开的中间板；以及
定位在所述中间板上的两个间隔开的顶板，
其中，所述中间板和所述顶板形成所述直线通道；
所述油分配凹槽位于所述顶板、所述中间板和所述底板中的每一者的顶表面上，并且还位于每个所述顶板的底表面上。
2.根据权利要求1所述的夹具，其中，每个专用的限流器通过可移除的配装件被安装成与所述油分配凹槽相邻。
3.根据权利要求1所述的夹具，其中，在所述平坦承载表面上具有十六个油分配凹槽以用于每个导引构件。
4.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述顶板的侧表面具有至少一个限流器以用于将油引导至所述直线通道中。
5.根据权利要求1所述的夹具，所述夹具包括基板，所述承载装置牢固地附接至所述基板，并且所述夹具还包括用于使润滑油循环通过所述基板而至所述平坦承载表面且至所述横向限制装置和所述竖向限制装置的装置。
6.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述单轴导引构件包括倒T形导引件，所述倒T形导引件被承载于所述滑台且能够相对于所述承载装置中的对应的倒T形通道移动，并且其中，所述平坦承载表面的一部分处于所述承载装置中的所述倒T形通道的底部处。
7.根据权利要求6所述的夹具，所述夹具包括以并排方式安装在所述夹具中的至少一对所述承载装置，从而提供所述滑板在一对平行的倒T形通道中沿着第一纵向轴线和第二纵向轴线的被导引的行进，其中，对应对的倒T形导引件能够在相应的通道中移动。
8.根据权利要求1所述的夹具，其中，所述夹具包括多个承载装置，所述多个承载装置安装成彼此相邻以提供用以支承所述滑板的横跨相邻的承载装置的连续的二维承载表面，并且所述夹具包括用于通过共同的油压力系统向所述多个承载件的承载表面和承载限制表面提供所述油的装置。
9.一种振动和冲击测试的方法，所述方法为用于被测试的物品的振动和冲击测试的方法，所述方法包括以下步骤：
将大致平面的滑板安装至固定承载件，使得所述承载件的大致平面的二维平坦承载表面对所述滑板的大致平面的二维下表面进行支承，以用于所述滑板在所述平坦承载表面上的单轴往复行进；
将具有大致T形横截面的长形导引构件连接至所述滑板，使得所述导引构件突出远离所述滑板的下表面且以可滑动的方式连接至所述固定承载件中的具有对应的大致T形横截面的长形直线通道；
将被测试的物品安装至所述滑板；
将往复直线致动力施加至所述滑板，以用于将单轴直线往复行进施加至所述滑板，从而在对用于进行冲击或振动的所述物品进行测试时使用，其中，在所述物品的测试期间，所述大致T形的导引构件与所述对应的大致T形的直线通道的连接对所述滑板在所述平坦承载表面上的往复行进进行导引；
所述大致T形的导引构件与所述对应的大致T形的通道的连接限制了所述滑板在横向于所述滑板的直线行进的方向以及相对于所述平坦承载表面为竖向地的方向上的运动；以及
将润滑油供给至延伸到所述平坦承载表面中的多个形状不统一的油分配凹槽，所述油分配凹槽限定了用于所述振动测试夹具的独立的压力区域，每个凹槽具有专用的限流器，所述专用的限流器用于将润滑油供给至所述凹槽以用于对所述滑板在所述平坦承载表面上的往复纵向行进进行润滑；
其中，所述承载件包括：
底板；
定位在所述底板上的两个间隔开的中间板；以及
定位在所述中间板上的两个间隔开的顶板，
其中，所述中间板和所述顶板形成所述直线通道；
所述油分配凹槽位于所述顶板、所述中间板和所述底板中的每一者的顶表面上，并且还位于每个所述顶板的底表面上。
10.一种T形膜承载件，所述T形膜承载件用于振动夹具，所述振动夹具具有滑板和从所述滑板的下表面延伸的T形导引构件，所述T形膜承载件包括：
底板；
定位在所述底板上的两个间隔开的中间板；
定位在所述中间板上的两个间隔开的顶板，
其中，所述中间板和所述顶板形成了用于所述滑板的所述T形导引构件的往复运动的T形直线通道；以及
多个形状不统一的油分配凹槽，所述油分配凹槽延伸到所述T形膜承载件的平坦承载表面中，每个凹槽限定了用于所述承载件的独立的压力区域，每个凹槽具有专用的限流器，所述专用的限流器用于将润滑油供给至所述凹槽以用于对所述滑板在所述平坦承载表面上的往复纵向行进进行润滑；
所述油分配凹槽位于所述顶板、所述中间板和所述底板中的每一者的顶表面上，并且还位于每个所述顶板的底表面上。
11.根据权利要求10所述的承载件，其中，在所述顶板的顶表面上具有十六个油分配凹槽。
12.根据权利要求10所述的承载件，其中，在所述底板的顶表面上具有八个油分配凹槽。
13.根据权利要求10所述的承载件，其中，所述顶板的一个侧表面具有至少一个限流器以用于将油引导到所述直线通道中。
14.根据权利要求10所述的承载件，其中，在振动夹具中并排安装有至少一对承载件。
15.根据权利要求10所述的承载件，其中，多个承载件安装成彼此相邻以提供用以支承所述滑板的连续的二维承载表面。
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