CN201047797Y - 单轴多向振动试验装置 - Google Patents

Abstract

一种单轴多向振动试验装置，其特征在于：由一个振动台、一个滑台、一个联结器和支承底座四部分组成，联结器作为一个振动方向分配器，其顶部有一试件安装台面，该试件安装台面与水平面平行，下部有一动圈连接端面和一滑台连接斜面，动圈连接端面与振动台的动圈刚性连接，滑台连接斜面与滑台滑动配合，动圈运动轴线与联结器相对滑台的滑动方向平行，振动台和滑台座落在支承底座上；动圈运动轴线相对水平方向的X轴倾斜α角度，相对水平方向的Y轴倾斜β角度，0°≤α≤90°，0°≤β≤90°。本方案利用现有的振动台和滑台两大基本构件，设计一个能连接振动台动圈、滑台和试件的联结器，从而同时产生X、Y、Z“三轴向”振动分力，以此实现真实的“三轴向”振动试验。

Description

单轴多向振动试验装置

技术领域

本实用新型涉及环境力学试验设备中的电动振动台，具体涉及一种使用单台电动振动台可以进行多轴向振动试验的装置，即单轴多向振动试验装置。该装置能使振动试验平台同时产生多个方向的振动作用力，使试件同时承受多个方向的振动试验。

背景技术

自然界中，一个物体在运动时，总是受到多个方向的作用力。在各个作用力的共同作用下，物体以一定的加速度、速度沿一定的运动轨迹运动。反之，一个物体在运动时，它所受到的作用力总是可以用某个坐标系中的特定方向的力进行定义。在实践中，我们正是利用了这个原理，将一个物体受到的作用力，分解成立体空间直角坐标系中X、Y、Z三个方向的分作用力。在振动试验方向的选择时，正是依据这种力的分解模式。

受大部分振动试验设备的限制和影响，习惯上从事常规的振动试验均为单方向的振动试验，如垂直振动试验和水平振动试验。如果要从事三轴向试验也是分别进行X、Y、Z三个方向的振动试验，来实现所谓的“三轴向”振动试验。但这种“三轴向”振动试验中的三轴向作用力不是同时作用的，而是在不同的时间分别施加的，与该物体的实际运动状态有很大的差异。因为实际上，没有哪一个物体在运动时只是受到一个方向作用力的作用。因此，按照分别施加X、Y、Z三个方向作用力的试验方法，试验能顺利通过，但这并未反映真实的可靠性能力。一旦将该试件投入实际使用，有时仍会有重大故障出现。

随着科技水平的不断发展，在国外已出现了真正意义上的三轴向振动试验设备。这种设备将数个振动台体，按照要求进行组合，构成一个能同时实现X、Y、Z三个方向振动的大型振动试验系统。这个试验系统在工作时，模拟物体运动时实际受力的状况，真实再现物体的实际运动、工作条件，以实现对其工况下的考核，考量其真实的可靠性的水平。这种试验设备在X、Y、Z各方向可以同时施加作用力且作用力可调，最终用同一设备可以完成各方向作用力组合的振动试验。但是，这种试验设备不仅结构复杂，而且造价非常昂贵。

发明内容

本实用新型提供一种单轴多向振动试验装置，其目的是要以结构简单的一个振动台为核心来实现X、Y、Z“三轴向”振动试验，从而解决X、Y、Z“三轴向”同时进行振动试验的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种单轴多向振动试验装置，由一个振动台、一个滑台、一个联结器和支承底座四部分组成，联结器作为一个振动方向分配器，其顶部有一试件安装台面，该试件安装台面与水平面平行，下部有一动圈连接端面和一滑台连接斜面，动圈连接端面与振动台的动圈刚性连接，滑台连接斜面与滑台滑动配合，动圈运动轴线与联结器相对滑台的滑动方向平行，振动台和滑台座落在支承底座上；动圈运动轴线相对水平方向的X轴倾斜α角度，相对水平方向的Y轴倾斜β角度，0°≤α≤90°，0°≤β≤90°。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述X、Y、Z轴构成的空间直角坐标系参照图2中所示。任何改变立体座标系设置，且实质性相同的均落在本专利保护范围。

2、上述方案中，为了防止滑台在试验系统工作时，工作压力油不出现不可控制的严重泄漏，最好将倾斜角度α、β设计在0～45°之间，即0°≤α≤45°，0°≤β≤45°。

3、上述方案中，在X、Y、Z轴构成的空间直角坐标系中，假设振动台的激振力为F₀，则在X、Y、Z轴的分力F_X、F_Y、F_Z、分别由以下公式计算：

F_X＝F₀·cosα·cosβ    (1)

F_Y＝F₀·sinα·cosβ    (2)

F_Z＝F₀·sinβ           (3)

若α、β角度均为0°，即为目前的单方向水平振动试验系统；若α、β角度均为90°，即为目前的单方向垂直振动试验系统。这是本方案的两种特殊例子。

若β角度为90°，0°＜α＜90°，则在X、Y、Z轴的分力F_X、F_Y、F_Z、分别由以下公式计算：

F_X＝F₀·cosα    (4)

F_Z＝F₀·sinα    (5)

F_Y＝0            (6)

若α角度为90°，0°＜β＜90°，则

F_Y＝F₀·cosβ    (7)

F_Z＝F₀·sinβ    (8)

F_X＝0    (9)

由此可见，倾斜角度α、β，与试件在振动试验中需要的各方向的力的比例相关。不同的力的比例，其倾斜角度α、β也不相同。至于采用什么比例关系则与具体的试件、试验方法、试验标准等有关，不能一概而论。

本实用新型设计原理是：利用现有的振动台和滑台两大基本构件，设计一个能联结振动台动圈、滑台和试件的联结器，使试件安装平面与动圈运动方向倾斜α、β角度，从而同时产生X、Y、Z“三轴向”振动分力，以此实现真实的“三轴向”振动试验。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型将振动台和滑台通过一个专门的联结器进行有机的组合，工作时同时产生X、Y、Z“三轴向”振动分力，实现真实的“三轴向”振动试验，其构思巧妙，设计合理，具有实用价值。

2、本实用新型只使用了一个振动台和一个滑台，与现有的“三轴向”振动试验设备相比结构简单，成本低。

附图说明

附图1为本实用新型单轴多向振动试验装置主视图；

附图2为本实用新型联结器原理图；

附图3为本实用新型联结器实施例立体图。

以上附图中：1、试件安装台面；2、滑台连接面；3、动圈连接端面；4、振动台；5、滑台；6、联结器；7、支承底座；8、动圈运动轴线；9、试件；10、动圈。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见图1～图3所示，一种单轴三向振动试验装置，由一个振动台4、一个滑台5、一个联结器6和支承底座7四部分组成。联结器6作为一个振动方向分配器，其顶部有一试件安装台面1，该试件安装台面1与水平面平行，下部有一动圈连接端面3和一滑台连接斜面2，动圈连接端面3与振动台1的动圈10刚性连接。滑台连接斜面2与滑台5滑动配合，动圈运动轴线8与联结器6相对滑台5的滑动方向平行。振动台4和滑台5座落在支承底座7上。动圈运动轴线8相对水平方向的X轴倾斜α角度，相对水平方向的Y轴倾斜β角度，0°≤α≤45°，0°≤β≤45°。

本实施例单轴三向振动试验系统是一种使用单台振动台进行三轴向振动试验的装置。通过对振动台、水平滑台和联结器的合理组合，能使振动试验平台同时产生X、Y、Z三个方向的振动作用力，使试件同时承受多个方向的振动试验，因此是一种比较简单的单轴多向振动试验装置。

当本实施例β角度为90°时，又组成的一种单轴双向振动试验系统。当振动台4对该联结器6施加激振力并使联结器6沿动圈轴线运动时，该激振力可分解为X、Z两个方向的分力。假设振动台的激振力为F₀，X方向的分力为F_X，Z方向的分力为F_Z，则有以下公式可计算F_X、F_Z分力的大小：

F_X＝F₀·cosα

F_Z＝F₀·sinα

当试验系统的这个倾斜角α确定之后，X、Z方向的分力分配就完全确定了。因此，试验系统的倾斜角α确定后，F_X、F_Z与F₀之间的比例就是一个常数。我们称为分力系数。当试验需要的分力确定后，即F_X、F_Z确定以后，试验系统的倾斜角α也就确定了。这是试验系统具有两个方向分力的情形。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单轴多向振动试验装置，其特征在于：由一个振动台、一个滑台、一个联结器和支承底座四部分组成，联结器作为一个振动方向分配器，其顶部有一试件安装台面，该试件安装台面与水平面平行，下部有一动圈连接端面和一滑台连接斜面，动圈连接端面与振动台的动圈刚性连接，滑台连接斜面与滑台滑动配合，动圈运动轴线与联结器相对滑台的滑动方向平行，振动台和滑台座落在支承底座上；动圈运动轴线相对水平方向的X轴倾斜α角度，相对水平方向的Y轴倾斜β角度，0°≤α≤90°，0°≤β≤90°。

2.根据权利要求1所述的单轴多向振动试验装置，其特征在于：所述α角的范围是0°≤α≤45°，所述β角的范围是0°≤β≤45°。

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