CN116839890A - 一种隔振元件横向机械阻抗试验平台 - Google Patents

一种隔振元件横向机械阻抗试验平台 Download PDF

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徐环球
王翔峰
胡昊明
尹晓开
张希栋
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Abstract

本发明属于动力机械系统和设备的减振降噪技术领域，公开了一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，包括试验台体、支架系统、辅助支撑装置、液压装置、激励装置和测量装置。试验平台通过空气弹簧支撑，试验台体为铸钢T型槽平台，其上用以放置被试验的隔振元件、支架系统、辅助支撑装置、液压装置、激励装置以及测量装置；支架系统连有横梁，可在垂向范围内移动定位，且横梁处设有微调垂向位移装置。对称的辅助支撑装置用于固定装夹隔振元件，且两个隔振元件间设有中间过渡装置。该发明可以对横向加载状态下隔振元件进行阻抗特性试验。

Description

一种隔振元件横向机械阻抗试验平台
技术领域
本发明属于动力机械系统和设备的减振降噪技术领域，具体涉及一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，隔振元件包括减振器和挠性接管。
背景技术
随着科学技术的不断发展，动力设备的复杂化、大型化使得振动噪声问题比过去更加突出。在设备工作时，由于设备部件尺寸误差导致摩擦，进而产生振动，带来噪声。在动力设备隔振中，常见的降低机械设备振动与噪声的方式一般有两种，一种是对机械设备的结构进行改进，使其产生较小的振动，即对振源进行处理；另外一种是在振源与基础的传播路径之间增加隔振措施，大幅度减小传递到基础的振动和噪声。但机械设备本身的振动是很难完全消除的，因而在振动传播路径上进行隔振处理是当前主流的减振方法。
减振器是连接设备和基础的弹性元件，用以减少由设备传递到基础的振动和由基础传递到设备的振动，挠性接管是连接设备和管路系统的弹性元件，用以补偿管路相对位移和抑制机械振动传播。目前，减振器和挠性接管是主要的设备振动衰减部件，其动力特性的匹配与否，直接关系到机械设备减振降噪系统性能。
隔振器的机械阻抗可以描述其动力学性能，是隔振元件设计和分析过程中的重要参数。因此，分析隔振元件的阻抗特性，是评判隔振元件好坏的关键，对机械设备减振降噪系统性能的提升具有重要意义。
隔振元件的性能受工作频率、工作环境等因素的影响较大，因此通常依赖于试验获取其动力特性，但常见的隔振元件试验环境安装位置频率成分复杂，其阻抗特性曲线参杂了试验工况及环境等因素，造成试验误差，本发明主要解决阻抗特性试验的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述需求而提供一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，获得精确的隔振元件阻抗。
本发明的技术方案是：
一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，主要由试验台体、支架系统、辅助支撑装置、液压装置、激励装置以及测量装置组成；
试验台体为T型槽平台，其上表面设有横向和纵向T型槽，用于固定试验装置和被测隔振元件；试验台体下方开有用于安装空气弹簧的安装槽，安装槽高度小于空气弹簧以保证试验台体不接触地面，通过空气弹簧配合实现试验台体的自动调平；
支架系统主要由横梁、滑动套板和四根立柱组成；立柱下端连有固定组件，由螺栓固定在试验台体的T型槽内，保证其在试验台体上的稳定性，立柱内侧沿竖直方向设有等距螺孔；横梁下端设有一块吊板，横梁和吊板之间通过四根螺栓连接，每根螺栓连接两个螺母，分别位于吊板的上下两侧，实现吊板的上下微调；吊板连有四根悬挂弹簧，用以吊装激振器；滑动套板与横梁两端固接，并套装在立柱上，以带动横梁上下滑动，滑动套板上设有与立柱配合的定位螺孔，其与立柱螺孔尺寸、间距相同，使用螺栓实现横梁竖直方向的限位和固定；
激励装置为激振器，通过激振器底座与横梁中的四根弹簧相连，吊装在被测隔振元件顶部中心，激振器顶杆装有阻抗头，包含力传感器和加速度传感器，用以采集被测隔振元件输入端激励信号；
液压装置包括支撑板和液压顶杆，支撑板设有可横向或纵向滑移的底座，定位后由4根螺栓与试验台面进行固定；液压顶杆穿过临近的辅助支撑装置，液压顶杆与压力传感器接触，以此对被测隔振元件施加载荷或对挠性接管横向限位；两被测隔振元件中间设有过渡板；
两个被测隔振元件对称布置，其外侧均设有辅助支撑装置，辅助支撑装置由两块矩形板垂直连接形成，两矩形板之间设有肋板，两辅助支撑装置对称布置；液压装置侧的辅助支撑装置沿试验台体移动，其内侧设有压力传感器；另一辅助支撑装置螺接固定于试验台体，其内侧设有测力板，测力板和压力传感器内侧设有端部过渡板，端部过渡板与被测隔振元件相连；
两个被测隔振元件之间通过中间过渡装置相连，中间过渡装置为一块六边形厚板，安装时其顶面保持水平，激振器通过阻抗头接触中间过渡装置顶面以施加激励力；
对于挠性接管阻抗试验而言，加压泄压系统位于两个被测挠性接管外侧法兰上，通过外接管道实现挠性接管加压泄压；
测量装置包括输入端测量和输出端测量，输入端测量由阻抗头和输入端加速度传感器组成，输出端测量由测力板和输出端加速度传感器组成；
输入端加速度传感器分布在中间过渡装置顶面，对称安装在阻抗头两侧，输出端加速度传感器安装在液压装置侧的辅助支撑装置底座上表面。
所述的试验台体由4或6个空气弹簧支撑，分布在试验台四角、或长边中心处，当试验台体由4个空气弹簧支撑，分布在试验台四角；当试验台体由6个空气弹簧支撑，分布在试验台四角和长边中心处。
对减振器试验而言，压力传感器的测量值视为预压载力，液压装置施加载荷时应缓慢均匀施加，以使压力传感器的测量值精确。
试验平台为铸钢T型槽平台，台面尺寸为3m×2m，台面设计了横向和纵向的T型槽。
整个试验平台在垂向的系统频率≤3Hz，可有效阻断试验平台以外振动对平台试验性能影响，能够避免与激励频率共振。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用空气弹簧支撑试验台，使用时试验台不直接接触地面，通过4或6个空气弹簧的配合，实现试验台的自动调平。
(2)本发明采用的空气弹簧具有优良的低频特性，使得整个试验平台在垂向的系统频率小于3Hz，可有效阻断试验平台以外振动对平台试验性能影响，能够避免试验台体与激励频率共振。
(3)本发明采用自动液压装置，通过自动液压装置对减振器施加额定载荷或对挠性接管横向限位。
(4)本发明设计的支架系统的滑动套板使用螺栓进行限位固定，横梁下端设有一块吊板，两者之间采用螺栓连接，通过上下移动螺母，实现激振器竖直方向位置微调。
附图说明
图1为本发明一个实施例的斜视图。
图2为本发明一个实施例的俯视图。
图3为本发明一个实施例的隐藏支架结构后的斜视图。
图中：1.空气弹簧，2.试验台体，3.输出端加速度传感器，4.加压泄压系统，5.被测隔振元件，6.辅助支撑装置，7.液压装置，8.中间过渡装置，9.测力板，10.输入端加速度传感器，11.阻抗头，12.激振器，13.滑动套板，14.悬挂弹簧，15.横梁，16.立柱，17.压力传感器，18.端部过渡板，19.支撑板。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
如图1-图3所示，一种隔振元件横向机械阻抗试验平台由试验台体2、支架系统、辅助支撑装置6、液压装置7、激励装置以及测量装置组成，试验台体2由空气弹簧1支撑，支架系统底部固定于试验台体2，立柱16上套有滑动套板13，滑动套板13与立柱16通过螺栓进行固定，横梁15左右两端与滑动套板13固接，横梁15与下端吊板由螺栓连接，每个螺栓在吊板上下设有两个螺母，吊板连有四根弹簧；激励装置为激振器12，激振器12通过底座与悬挂弹簧14相连，垂挂于中间过渡装置8上表面中心；支撑板19设有可横向或纵向滑移的底座，定位后由4根螺栓与试验台体2进行固定，液压装置7的液压杆后端与支撑板19固连，液压杆前端穿过临近的辅助支撑装置6与压力传感器17接触，测量系统包括阻抗头11、加速度传感器和测力板9，阻抗头11安装于激振器12顶端，与其下方的中间过渡装置6上表面接触，输入端加速度传感器10安装于中间过渡装置上，输出端加速度传感器3安装于辅助支撑装置6底座上，测力板9位于端部过渡板18和辅助支撑装置6之间。
所述横梁15与下端吊板之间采用螺栓连接，螺距为1mm，即螺母转动一圈，吊板移动1mm，用于微调激振器12垂向位置。
所述立柱螺孔间距为70mm。
一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，以挠性接管为例，具体试验步骤如下：
试验准备：记录两挠性接管之间中间过渡装置8的质量M，将中间过渡装置8、挠性接管、测力板9、压力传感器17、端部过渡板18和辅助支撑装置6安装在试验台体2上，对挠性接管重复加压、泄压至少六次，加压范围从零到1.25倍额定压力。
步骤一：如图一所示，将各个传感器安装在相应位置，挠性接管内注入工作介质，直至额定压力。
步骤二：调节液压杆支撑板位置，操作液压系统，控制液压顶杆对挠性接管进行横向限位。
步骤三：调节支架系统滑动套板13，使激振器顶杆上的阻抗头11接近中间过渡装置8，转动螺母，调节吊板高度，使阻抗头11接触端部过渡板18。
步骤四：开启激振器12，通过阻抗头测量激振器12输入力和加速度信号，通过加速度传感器测量挠性接管输入端与输出端振动加速度，通过测力板9测量挠性接管输出端动态力。
步骤五：挠性接管横向输入阻抗Z11与传递阻抗Z21按下式计算：
式中：j为虚数单位；w为角频率(s-1)；M为中间过渡装置质量(kg)；a1为挠性接管输入端振动加速度平均值(m/s2)；F1为挠性接管输入端动态力(N)；F2为挠性接管输出端动态力(N)。
上述所述为优选的实施例，不能作为本发明的全部范围，在以本发明所述隔振元件横向机械阻抗试验平台为基准做任何明显的替换或者是简单的变化均属于本发明的专利附属范围内。

Claims (2)

1.一种隔振元件横向机械阻抗试验平台，其特征在于，该隔振元件横向机械阻抗试验平台主要由试验台体、支架系统、辅助支撑装置、液压装置、激励装置以及测量装置组成；
试验台体为T型槽平台，其上表面设有横向和纵向T型槽，用于固定试验装置和被测隔振元件；试验台体下方开有用于安装空气弹簧的安装槽，安装槽高度小于空气弹簧以保证试验台体不接触地面，通过空气弹簧配合实现试验台体的自动调平；
支架系统主要由横梁、滑动套板和四根立柱组成；立柱下端连有固定组件，由螺栓固定在试验台体的T型槽内，保证其在试验台体上的稳定性，立柱内侧沿竖直方向设有等距螺孔；横梁下端设有一块吊板，横梁和吊板之间通过四根螺栓连接，每根螺栓连接两个螺母，分别位于吊板的上下两侧，实现吊板的上下微调；吊板连有四根悬挂弹簧，用以吊装激振器；滑动套板与横梁两端固接，并套装在立柱上，以带动横梁上下滑动，滑动套板上设有与立柱配合的定位螺孔，其与立柱螺孔尺寸、间距相同，使用螺栓实现横梁竖直方向的限位和固定；
激励装置为激振器，通过激振器底座与横梁中的四根弹簧相连，吊装在被测隔振元件顶部中心，激振器顶杆装有阻抗头，包含力传感器和加速度传感器，用以采集被测隔振元件输入端激励信号；
液压装置包括支撑板和液压顶杆，支撑板设有可横向或纵向滑移的底座，定位后由4根螺栓与试验台面进行固定；液压顶杆穿过临近的辅助支撑装置，液压顶杆与压力传感器接触，以此对被测隔振元件施加载荷或对挠性接管横向限位；两被测隔振元件中间设有过渡板；
两个被测隔振元件对称布置，其外侧均设有辅助支撑装置，辅助支撑装置由两块矩形板垂直连接形成，两矩形板之间设有肋板，两辅助支撑装置对称布置；液压装置侧的辅助支撑装置沿试验台体移动，其内侧设有压力传感器；另一辅助支撑装置螺接固定于试验台体，其内侧设有测力板，测力板和压力传感器内侧设有端部过渡板，端部过渡板与被测隔振元件相连；
两个被测隔振元件之间通过中间过渡装置相连，中间过渡装置为一块六边形厚板，安装时其顶面保持水平，激振器通过阻抗头接触中间过渡装置顶面以施加激励力；
对于挠性接管阻抗试验而言，加压泄压系统位于两个被测挠性接管外侧法兰上，通过外接管道实现挠性接管加压泄压；
测量装置包括输入端测量和输出端测量，输入端测量由阻抗头和输入端加速度传感器组成，输出端测量由测力板和输出端加速度传感器组成；
输入端加速度传感器分布在中间过渡装置顶面，对称安装在阻抗头两侧，输出端加速度传感器安装在液压装置侧的辅助支撑装置底座上表面。
2.根据权利要求1所述的隔振元件横向机械阻抗试验平台，其特征在于，所述的试验台体由4或6个空气弹簧支撑，分布在试验台四角、或长边中心处，当试验台体由4个空气弹簧支撑，分布在试验台四角；当试验台体由6个空气弹簧支撑，分布在试验台四角和长边中心处。
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