CN205620103U - 用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置,该装置包括弹簧顶座、导向筒、螺栓组、圆柱螺旋弹簧、质量块、橡胶垫、固定底板、加速度传感器、钢珠、固定套筒、调节螺杆和内、外双螺纹套筒；该装置是根据测量冲击响应谱的技术要求，提出的一种用于测量低频段冲击响应谱的频率可调式低频振子装置，用于满足设备能够精确测量低频段冲击响应谱的要求。

Description

用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置

技术领域

本实用新型涉及冲击响应谱测量领域，特别涉及一种能够精确测量低频段冲击响应谱的频率可调式低频振子装置。

背景技术

冲击响应谱简称为冲击谱，假设在基础上布置一系列具有不同固有频率且忽略重力的弹簧质量振子，受到瞬态冲击后，每个弹簧质量振子的响应最大值（加速度、速度、位移）即为冲击响应谱的谱值。

对于低频段冲击谱的测量，由于传统的簧片仪限制了集中质量悬臂梁的运动空间，进而限制了簧片仪的测量谱值。

发明内容

实用新型目的

本实用新型提供一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案：

一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置,其特征在于：该装置包括弹簧顶座、导向筒、螺栓组、圆柱螺旋弹簧、质量块、橡皮垫、固定底板、加速度传感器、钢珠、固定套筒、调节螺杆和内、外双螺纹套筒；

调节螺杆的一端焊接到弹簧顶座上，调节螺杆的另一端连接内、外双螺纹套筒的内部，并与内、外双螺纹套筒的内螺纹璇拧配合形成螺纹副；

圆柱螺旋弹簧为等节距螺旋弹簧，圆柱螺旋弹簧的上端连接固定套筒，下端焊接到质量块上；圆柱螺旋弹簧的上端与固定套筒旋入内、外双螺纹套筒的外螺纹形成螺纹副；

加速度传感器安装到质量块上，在质量块上、下两端沿着圆周方向共设计了6个橡皮垫，橡皮垫内布置钢珠进而组成橡皮轮，橡皮轮为多个，共分两组，每组三个橡皮轮，每组中的三个橡皮轮沿着圆周方向等距离排列。

内、外双螺纹套筒的内螺纹与外螺纹的螺距相等，确保圆柱螺旋弹簧与调节螺杆不发生相对转动，调节螺杆旋入内、外双螺纹套筒的内螺纹形成一个螺旋副，圆柱螺旋弹簧的上端和固定套筒旋入内、外双螺纹套筒的外螺纹形成第二个螺纹副，只要旋转内、外双螺纹套筒，就能改变圆柱螺旋弹簧的刚度，且不需要改变圆柱螺旋弹簧其他相关参数，其中圆柱螺旋弹簧只有在内、外双螺纹套筒以外的部分起到工作作用，而璇拧在内、外双螺纹套筒的部分通过与内、外双螺纹套筒相互固定使其变为刚性，从而使其不起到工作作用。从而改变弹簧的有效工作圈数，达到调节低频振子装置固有频率的作用。

优点效果：

本实用新型提供一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置，该装置是根据测量冲击响应谱的技术要求，提出的一种用于测量低频段冲击响应谱的频率可调式低频振子装置，用于满足设备能够精确测量低频段冲击响应谱的要求。

低频振子装置在进行冲击响应谱测量时，通过调节内、外双螺纹套筒改变圆柱螺旋弹簧的有效圈数进而改变圆柱螺旋弹簧的刚度，使低频振子装置的固有频率发生变化，再通过固定底板将装置安装于被测量位置，从而可以测量与其固有频率相对应的冲击响应谱。

在爆炸冲击载荷作用下，低频振子装置中的质量块与导向筒发生相对运动，通过相应加速度传感器测量质量块的加速度即可得到该测量频率点的冲击响应谱值。

与现有技术相比，本实用新型突出优点是：

（1）本实用新型所述的低频振子装置固有频率可调，能应用于测量不同固有频率的冲击响应谱，为工程应用节约了成本。

（2）本实用新型能有效去除冲击载荷在测量位置形成的频率高、幅值大的加速度信号，从而减小零漂现象。

（3）本实用新型易安装、拆卸，更换零件。

（4）本实用新型采用的零件为常规材料，易加工，方便维修。

（5）为了弥补簧片仪测量冲击响应谱的不足，并且依据。

附图说明

本实用新型共有8幅附图。

图1为调节螺杆与弹簧顶板的连接示意图。

图2为质量块与圆柱圆柱螺旋弹簧的连接示意图示意图。

图3为固定套筒与圆柱螺旋弹簧的连接示意图。

图4为调节螺杆和固定套筒、圆柱螺旋弹簧与内、外双螺纹套筒的连接示意图。

图5为加速度传感器安装在质量块上和橡皮轮与套筒的连接剖视图。

图6为套筒和弹簧顶座、固定底板的连接示意图。

图7为低频振子装置的工作原理图。

图8为低频振子加速度试验与有限元仿真对比。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置,该装置包括弹簧顶座1、导向筒2、螺栓组3、圆柱螺旋弹簧4、质量块5、橡皮垫6、固定底板7、加速度传感器8、钢珠9、固定套筒10、调节螺杆11和内、外双螺纹套筒12；

调节螺杆11的一端焊接到弹簧顶座1上，调节螺杆11的另一端连接内、外双螺纹套筒12的内部，并与内、外双螺纹套筒12的内螺纹璇拧配合形成螺纹副；

圆柱螺旋弹簧4为等节距螺旋弹簧，圆柱螺旋弹簧4的上端连接固定套筒10，下端焊接到质量块5上；圆柱螺旋弹簧4的上端与固定套筒10旋入内、外双螺纹套筒12的外螺纹形成螺纹副；

加速度传感器8安装到质量块5上，在质量块5上、下两端沿着圆周方向共设计了6个橡皮垫6，橡皮垫6内布置钢珠9进而组成橡皮轮，橡皮轮为多个，共分两组，每组三个橡皮轮，每组中的三个橡皮轮沿着圆周方向等距离排列。

内、外双螺纹套筒12的内螺纹与外螺纹的螺距相等，确保圆柱螺旋弹簧4与调节螺杆11不发生相对转动，调节螺杆11旋入内、外双螺纹套筒12的内螺纹形成一个螺旋副，圆柱螺旋弹簧4的上端和固定套筒10旋入内、外双螺纹套筒12的外螺纹形成第二个螺纹副，只要旋转内、外双螺纹套筒12，就能改变圆柱螺旋弹簧4的刚度，且不需要改变圆柱螺旋弹簧4其他相关参数，其中圆柱螺旋弹簧4只有在内、外双螺纹套筒12以外的部分起到工作作用，而璇拧在内、外双螺纹套筒12的部分通过与内、外双螺纹套筒12相互固定使其变为刚性，从而使其不起到工作作用。从而改变弹簧的有效工作圈数，达到调节低频振子装置固有频率的作用。

下面结合附图做进一步说明：

如图1所示，所设计的调节螺杆11的顶端焊接到弹簧顶座1上。

如图2所示，所设计的圆柱螺旋弹簧4为等节距螺旋弹簧，其与质量块5相联接一端磨平，并焊接到质量块5上。

如图3所示，在固定套筒10上加工内螺纹，使其可以连接到内、外双螺纹套筒12的外螺纹上。固定套筒10的下端通过焊接连接圆柱螺旋弹簧4的另一端。使圆柱螺旋弹簧4能够在受到冲击时保持工作的稳定性。并且固定套筒10可以保证圆柱螺旋弹簧4在施加轴向外力的过程中不会滑出螺纹。

如图4所示，所设计的内、外双螺纹套筒12的内螺纹与外螺纹的螺距相等，确保了圆柱螺旋弹簧4与调节螺杆11不发生相对转动。调节螺杆11旋入内、外双螺纹套筒12的内螺纹形成一个螺旋副，圆柱螺旋弹簧4和固定套筒10旋入内、外双螺纹套筒12的外螺纹形成第二个螺纹副。此时，只要旋转内、外双螺纹套筒12，就可以改变圆柱螺旋弹簧4的刚度，且不需要改变圆柱螺旋弹簧4其他相关参数。

所设计的内、外双螺纹套筒12只有通过人为调节才可以发生转动，其中圆柱螺旋弹簧4只有在内、外双螺纹套筒12外的圆柱螺旋弹簧起到工作作用，其余部分通过与内、外双螺纹套筒12相互固定使其变为刚性，限制其运动。从而改变弹簧的有效工作圈数，达到调节低频振子装置固有频率的作用。

如图5所示，加速度传感器8安装到质量块5上，且需要其连接低频振子装置外的电荷放大器等测量设备，在质量块5上、下两端沿着圆周方向共设计了6个橡皮垫6，橡皮垫6内布置钢珠9进而组成橡皮轮，共两组，每组三个橡皮轮，每组橡皮轮沿着圆周方向等距离排列。通过加装橡皮轮可以有效避免质量块5在较强冲击载荷作用下与导向筒2发生强烈碰撞且发生横向运动，提高测量精度。

如图6所示，在导向筒2开矩形孔可以使加速度传感器8连接外部测量设备，并通过螺栓组3安装到弹簧顶座1和固定底板7上。

结合剖视图7，低频振子装置的工作原理如下：

低频振子装置在进行冲击响应谱测量时，首先通过手动调节内、外双螺纹套筒12，使固定套筒10和圆柱螺旋弹簧4旋入内、双螺纹套筒12的外螺纹，由固定套筒10保证圆柱螺旋弹簧4在受到轴向外载荷的过程中不会滑出螺纹。圆柱螺旋弹簧4旋入内、外双螺纹套筒12外螺纹的部分与内、外双螺纹套筒12相互固定成为刚性，未旋入部分发挥作用，由此改变圆柱螺旋弹簧4的刚度，使低频振子装置的固有频率发生变化，从而可以测量与其固有频率相对应的冲击响应谱。

通过固定底板7将低频振子装置安装于被测量位置，在爆炸冲击载荷作用下低频振子中的质量块5与导向筒2发生相对运动，冲击作用阶段，试验测量得到的加速度迅速增加，且与仿真计算得到的加速度变化趋势相一致，冲击作用结束后，低频振子中的质量块将作周期性的自由振动。其中当加速度传感器8受到激励后，释放电荷并经电荷放大器转换为相应的电压值，通过数据采集仪可得到所测量的加速度值并传输至计算机。即可得到该测量频率点的冲击响应谱值。

如图8所示，通过试验验证得到，低频振子加速度试验与有限元仿真对比曲线趋势相同。说明所设计的固有频率可调的低频振子装置能够精确地测量低频段的冲击响应谱。

冲击响应谱是在冲击激励载荷作用下，一系列忽略重力、无阻尼弹簧质量系统的响应最大值与该系统固有频率绘制的曲线，根据此原理，本实用新型设计了一种用于测量低频段冲击响应谱的频率可调式低频振子装置，由此可精确测量不同固有频率的冲击响应谱。

Claims (2)

1.一种用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置,其特征在于：该装置包括弹簧顶座（1）、导向筒（2）、螺栓组（3）、圆柱螺旋弹簧（4）、质量块（5）、橡皮垫（6）、固定底板（7）、加速度传感器（8）、钢珠（9）、固定套筒（10）、调节螺杆（11）和内、外双螺纹套筒（12）；

调节螺杆（11）的一端焊接到弹簧顶座（1）上，调节螺杆（11）的另一端连接内、外双螺纹套筒（12）的内部，并与内、外双螺纹套筒（12）的内螺纹璇拧配合形成螺纹副；

圆柱螺旋弹簧（4）为等节距螺旋弹簧，圆柱螺旋弹簧（4）的上端连接固定套筒（10），下端焊接到质量块（5）上；圆柱螺旋弹簧（4）的上端与固定套筒（10）旋入内、外双螺纹套筒（12）的外螺纹形成螺纹副；

加速度传感器（8）安装到质量块（5）上，在质量块（5）上、下两端沿着圆周方向共设计了6个橡皮垫（6），橡皮垫（6）内布置钢珠（9）进而组成橡皮轮，橡皮轮为多个，共分两组，每组三个橡皮轮，每组中的三个橡皮轮沿着圆周方向等距离排列。

2.根据权利要求1所述的用于测量低频段冲击响应谱的低频振子装置,其特征在于：内、外双螺纹套筒（12）的内螺纹与外螺纹的螺距相等，确保圆柱螺旋弹簧（4）与调节螺杆（11）不发生相对转动，调节螺杆（11）旋入内、外双螺纹套筒（12）的内螺纹形成一个螺旋副，圆柱螺旋弹簧（4）的上端和固定套筒（10）旋入内、外双螺纹套筒（12）的外螺纹形成第二个螺纹副，只要旋转内、外双螺纹套筒（12），就能改变圆柱螺旋弹簧（4）的刚度，且不需要改变圆柱螺旋弹簧（4）其他相关参数，其中圆柱螺旋弹簧（4）只有在内、外双螺纹套筒（12）以外的部分起到工作作用，而璇拧在内、外双螺纹套筒（12）的部分通过与内、外双螺纹套筒（12）相互固定使其变为刚性，从而使其不起到工作作用。