CN205719462U - 应用于航空油箱的晃振试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于航空油箱的晃振试验设备，其包括：独立运行的振动系统，包括具有垂向扩展台面的电磁振动台，或者，电磁振动台（2）和水平滑台（3），所述水平滑台（3）与所述电磁振动台（2）的运动部件固定连接；独立运行的晃动系统，包括伺服电机（6）；以及，用于安装被测试油箱（17）的油箱安装框架（16），其固定安装在所述电磁振动台的垂向扩展台面上或所述水平滑台（3）的台面上，并可在所述伺服电机（6）的驱动下绕一晃动轴线旋转。本实用新型系统结构简单，组装维护成本低，易于操作，并可方便地通过调整伺服电机和振动台的相关参数，适应不同的晃振试验要求，并满足一定的控制精度。

Description

应用于航空油箱的晃振试验设备

技术领域

本实用新型特别涉及一种应用于航空油箱的晃振试验设备,可以应用于模拟低频晃动叠加高频振动的综合环境，验证航空油箱类产品的疲劳强度性能。

背景技术

目前，常用的晃振试验系统采用伺服液压系统产生高频振动，采用电机带动机械装置的方式产生低频晃动。而在运动解耦上，则通过将伺服液压系统的作动筒直接安装在晃动机械装置上来避免解耦的问题。作动筒一般采用吊挂方式安装，而油箱也通过吊装方式安装在作动筒的活塞杆端。这种试验系统的晃动机械装置一般尺寸较大，而在实现高频振动时，由于伺服液压系统的性能特点，频率上限收到一定的限制；同时对于不同方向上的振动要求，也难以满足。另外对于不同的晃动轴位置要求，也缺乏调整的方式。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种应用于航空油箱的晃振试验设备，以克服现有技术中的不足。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型的实施例提供了一种应用于航空油箱的晃振试验设备，其包括：

独立运行的振动系统，包括：

具有垂向扩展台面的电磁振动台，

或者，电磁振动台和水平滑台，所述水平滑台与所述电磁振动台的运动部件固定连接；

独立运行的晃动系统，包括伺服电机；

以及，用于安装被测试油箱的油箱安装框架，其固定安装在所述电磁振动台的垂向扩展台面上或所述水平滑台的台面上，并可在所述伺服电机的驱动下绕一晃动轴线旋转。

进一步的，所述油箱安装框架两端分别经一转轴与一轴承配合，所述轴承安装在轴承座上，所述轴承座经轴承座安装支架固定安装在所述电磁振动台的垂向扩展台面上或所述水平滑台的台面上，所述转轴的轴线与所述晃动轴线重合。

进一步的，所述轴承座安装支架经转接梁与所述电磁振动台的垂向扩展台面或所述水平滑台台面固定连接。

进一步的，分布在所述油箱安装框架两侧的轴承座安装支架之间的间距可调。

进一步的，所述伺服电机与减速机传动连接，所述减速机的动力输出轴上安装有皮带轮，该皮带轮与安装在一个转轴上的皮带轮之间通过传动带传动连接，所述皮带轮与所述转轴通过键连接。

进一步的，所述伺服电机与减速机通过电机支座与伺服系统安装架固定连接，所述伺服系统安装架、所述具有垂向扩展台面的电磁振动台或者所述电磁振动台与水平滑台均固定安装在地基上。

进一步的，所述振动系统包含主要由所述电磁振动台、功率放大器、振动控制仪与传感器组成的闭环控制系统，所述传感器包括与所述电磁振动台连接的加速度传感器。

进一步的，所述晃动系统包含主要由所述伺服电机、伺服驱动器和控制模块组成的伺服系统，所述控制模块包括PLC。

进一步的，所述轴承采用角接触向心轴承，同时所述轴承两侧设有止档装置，所述止档装置与所述轴承座连接，且内部端面与所述转轴的端面贴合，同时所述止档装置上部留有注油口，用以加注润滑油。

进一步的，所述转轴及所述止档装置上还安装有角度传感器，用以采集并监测试验过程中的晃动角度数据。

与现有技术相比，本实用新型至少具有如下优点：

(1)采用的应用于航空油箱的晃振试验设备可以施加较高频率振动，范围可覆盖至2000Hz，且振动模式可根据实际需要，选择定频振动、随机振动、定频叠加随机振动等；同时，通过系统简单的安装调整，可实现油箱三个方向的振动；

(2)采用的应用于航空油箱的晃振试验设备可以实现较高精度的晃动转角控制和满足要求的扭矩输出，并且根据试验要求，可以方便地实现不同的晃动轴位置；

(3)采用的应用于航空油箱的晃振试验设备结构简单，安装维护成本低，易于使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型中记载的一些实施例，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为本实用新型一实施例中一种应用于航空油箱的晃振试验设备的结构示意图之一；

图2为本实用新型一实施例中一种应用于航空油箱的晃振试验设备的结构示意图之二；

图3为本实用新型一实施例中一种应用于航空油箱的晃振试验设备的工作原理图；

附图标记说明：1-地基，2-电磁振动台，3-水平滑台，4-转接梁，5-伺服系统安装架，6-伺服电机，7-减速机，8-电机支座，9-皮带轮，10-传动带，11-轴承座安装支架，12-轴承座及轴承，13-转轴，14-角度传感器，15-止挡装置，16-油箱安装框架，油箱17。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种应用于航空油箱的晃振试验设备，其包括振动驱动系统和晃动驱动系统，两套系统独立控制且同时驱动。

其中，所述振动驱动系统包括电磁振动台及水平滑台、转接梁、轴承座安装支架、轴承座及轴承、转轴、油箱安装框架；晃动驱动系统包括伺服系统安装架、伺服电机、减速机、电机支座、皮带轮、传动带、转轴和油箱安装框架。

进一步的，所述振动系统和晃动系统为两个独立控制的试验驱动系统，通过所述传动带进行运动解耦，且传动带具有一定的弹性。两个试验系统可根据转动轴及振动方向的不同，组成六种晃振试验系统，实现包括横向转轴-横向振动、横向转轴-航向振动、横向转轴-垂向振动、航向转轴-横向振动、航向转轴-航向振动、航向转轴-垂向振动的六种试验模式。横向及航向振动时，所述转接梁及轴承座安装支架安装在所述水平滑台上，垂向振动时，相关结构安装在电磁振动台的垂向扩展台面上。

进一步的，所述振动系统由所述电磁振动台作为动力源，提供较高频率且小位移的振动。振动系统通过闭环控制系统(包括所述的电磁振动台、功率放大器、振动控制仪、加速度传感器等)进行振动控制。

进一步的，所述晃动系统由所述伺服电机作为动力源，并通过所述减速机降低转速，提高输出扭矩。晃动系统通过伺服系统(包括所述伺服电机、伺服驱动器、PLC等)的手动控制方式及自动反馈控制方式进行初始位置调节和晃动控制。

进一步的，所述轴承座及轴承中，轴承采用角接触向心轴承，可同时承受径向负荷和轴向负荷，一定程度上防止所述转轴的轴向窜动。

进一步的，所述止档装置直接与所述轴承座及轴承中的轴承座连接，其内部端面与所述转轴的端面贴合，从而限制转轴系统(尤其在振动系统的施振方向为转轴轴向时)的轴向窜动，为主要轴向限位方式。

进一步的，所述止档装置上部留有注油口，用以加注润滑油，有效降低其内部端面与所述转轴的端面的磨损。

进一步的，所述止档装置与所述转轴配合，形成转动角度的机械限位保护，做为伺服系统控制异常时的备选转角限位方式。当转动角度超过规定值的5°时，转动单向受限。

进一步的，所述转轴及所述止档装置上安装有角度传感器，通过数据记录仪采集、监测并记录试验过程中的晃动角度数据。

进一步的，所述轴承座安装支架共有两件，分布在所述油箱安装框架两侧，可以进行间距调节，满足不同的油箱尺寸要求。

进一步的，所述伺服电机和减速机安装在所述电机支座上，进而通过所述伺服系统安装架固定到地基上。

进一步的，所述晃动试验通过所述传动带和2个皮带轮进行传动。皮带轮与晃动轴通过键连接。

进一步的，所述油箱安装框架，可通过具体设计，实现油箱按照晃动试验规定的临界晃动轴进行晃动，如通过油箱重心的航向轴和横向轴。

参见图1-图2所示系本实用新型一的典型实施例，其涉及的一种应用于航空油箱的晃振试验设备包括电磁振动台2、水平滑台3、伺服电机6和传动带10等，其中水平滑台上安装转接梁4和轴承座安装支架11，并进而安装轴承座及轴承12。安装两侧的轴承座及轴承12时，需要通过校准轴进行同心度调整和间距调整。之后依次安装两侧的转轴13及止挡装置15。油箱安装框架16在安装好油箱后，插入到两侧转轴13的中间，并进行分别固定。在两侧的转轴13端部分别安装角度传感器14和皮带轮9。将伺服电机6和减速机7分别安装到电机支座8上，伺服电机6和减速机通过紧力螺栓对接固定。将另一个皮带轮9安装到减速机的输出轴上，继而将电机支座8固定到伺服系统安装架5上。通过校准梁对两个皮带轮9的形位公差进行校准，之后将伺服系统安装架5安装到地基1上。

参见图3所示，在以该应用于航空油箱的晃振试验设备进行晃振试验时，可通过电磁振动台2施加高频振动，并经由轴承座安装支架11、轴承座及轴承12，转轴13及油箱安装框架16，将振动传递到油箱上；以及，通过伺服电机6及减速机7以皮带传动的方式，将设定好的晃动角度及频率(通过触摸屏设置)，经由转轴13及油箱安装框架16传递到油箱上。试验前，通过晃动驱动系统的手动调节功能将油箱调节至初始水平状态。试验开始后，振动驱动系统和晃动驱动系统分别通过各自的闭环控制系统进行控制。晃振试验的各控制参数及其计量单位请参见下表：

振动频率(Hz)	位移(mm)	晃动频率(Hz)	晃动角度(°)	晃动时间(h)
					f1	0.8	f2	±15	T

该应用于航空油箱的晃振试验设备的使用步骤如下：

1.按照前述说明安装搭建试验系统，并保证系统的各部分转动顺畅，以及传动带的松紧程度合适；

2.在试验系统的相应位置加注润滑油；

3.通过油箱上部注油口将试验用溶液注入到油箱中，一般为2/3油箱容量；进而通入规定压力的气体；

4.开启伺服电机系统，通过触摸屏上的手动调节功能将油箱的初始位置调节到水平。继而开启自动功能，使伺服电机系统带动油箱进行规定角度和规定频率的晃动。确认系统正常运转及晃动角度曲线符合要求后，停止晃动，并使油箱回到初始位置。

5.通过振动控制仪设置振动控制参数，开启振动台，确认振动驱动系统正常及振动控制符合要求后，停止振动。

6.开启伺服电机系统的自动功能，施加晃动；而后开启振动台，施加振动。试验过程中监测晃动角度及振动位移曲线。

藉由前述设计，使得本实用新型提供的应用于航空油箱的晃振试验设备可产生如下积极效果：

(a)采用电磁振动台可施加高频率振动，范围可覆盖至2000Hz；

(b)采用电磁振动台可根据实际需要，选择定频振动、随机振动、定频叠加随机振动等振动模式；

(c)采用伺服电机系统可实现较高精度的晃动转角控制和满足要求的扭矩输出；

(d)采用振动驱动和晃动驱动结构上相对独立的方式，只需简单的安装调整，可实现油箱晃动时三个方向的振动，同时也可对油箱施加绕不同的转动轴的晃动；

(e)采用皮带可将高频小位移振动及低频晃动在运动上进行解耦；

(f)采用机械限位保护作为备选方案，有效防止出现过试验。

综述之，本实用新型可方便地通过对电磁振动台及伺服电机系统的控制参数调整，适应不同的振动及晃动要求，并保证较高的控制精度，更可扩展至复杂振动和晃动的综合。其次通过简单的安装调整，可实现油箱在六种不同的晃振模式下经历疲劳强度考核，且晃动轴的位置可根据要求进行调节。再次，采用皮带传动，可有效将高频小位移振动及低频晃动进行运动解耦。同时，使用所采用的系统结构简单，组装维护成本低，易于操作，安全性较高。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当理解，以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于包括：

独立运行的振动系统，包括：

具有垂向扩展台面的电磁振动台，

或者，电磁振动台(2)和水平滑台(3)，所述水平滑台(3)与所述电磁振动台(2)的运动部件固定连接；

独立运行的晃动系统，包括伺服电机(6)；

以及，用于安装被测试油箱(17)的油箱安装框架(16)，其固定安装在所述电磁振动台的垂向扩展台面上或所述水平滑台(3)的台面上，并可在所述伺服电机(6)的驱动下绕一晃动轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述油箱安装框架(16)两端分别经一转轴(13)与一轴承配合，所述轴承安装在轴承座上，所述轴承座经轴承座安装支架(11)固定安装在所述电磁振动台的垂向扩展台面上或所述水平滑台的台面上，所述转轴(13)的轴线与所述晃动轴线重合。

3.根据权利要求2所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述轴承座安装支架(11)经转接梁(4)与所述电磁振动台的垂向扩展台面或所述水平滑台台面固定连接。

4.根据权利要求2或3所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：分布在所述油箱安装框架(16)两侧的轴承座安装支架(11)之间的间距可调。

5.根据权利要求2所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述伺服电机(6)与减速机(7)传动连接，所述减速机(7)的动力输出轴上安装有皮带轮，该皮带轮与安装在一个转轴(13)上的皮带轮之间通过传动带(10)传动连接，所述皮带轮(9)与所述转轴(13)通过键连接。

6.根据权利要求5所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述伺服电机(6)与减速机(7)通过电机支座(8)与伺服系统安装架(5)固定连接，所述伺服系统安装架(5)、所述具有垂向扩展台面的电磁振动台或者所述电磁振动台(2)与水平滑台(3)均固定安装在地基(1)上。

7.根据权利要求1所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述振动系统包含主要由所述电磁振动台(2)、功率放大器、振动控制仪与传感器组成的闭环控制系统，所述传感器包括与所述电磁振动台(2)连接的加速度传感器。

8.根据权利要求1所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述晃动系统包含主要由所述伺服电机(6)、伺服驱动器和控制模块组成的伺服系统，所述控制模块包括PLC。

9.根据权利要求2所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述轴承采用角接触向心轴承，同时所述轴承两侧设有止档装置(15)，所述止档装置(15)与所述轴承座连接，且内部端面与所述转轴(13)的端面贴合，同时所述止档装置(15)上部留有注油口，用以加注润滑油。

10.根据权利要求9所述的应用于航空油箱的晃振试验设备，其特征在于：所述转轴(13)及所述止档装置(15)上还安装有角度传感器(14)，用以采集并监测试验过程中的晃动角度数据。