CN210571266U - 一种振动离心复合试验设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动离心复合试验设备，包括：离心机、风冷电动振动台以及控制电气柜；所述风冷电动振动台包括振动台主机和风机；所述振动台主机内的动圈的中轴线与所述离心机内转臂的水平向中心线在同一直线上；所述风机为卧式风机、设于转臂中心上部，并且所述卧式风机外安装有风机罩柜；所述控制电气柜设于所述风机罩柜的上方，所述控制电气柜的电源线经导电滑环连接电源，所述振动台主机的振动反馈信号线直接连接至所述控制电气柜。通过上述方式，本实用新型结构合理，可靠性高，能够有限提高振动控制精度。

Description

一种振动离心复合试验设备

技术领域

本发明涉及复合力学环境试验设备领域，特别是涉及一种振动离心复合试验设备。

背景技术

振动离心复合试验设备能够实现振动和离心加速度的复合试验，振动-加速度复合作用是惯性产品器件的典型工作环境，在飞行器起飞段和再入段都会出现。

申请号为201410347486.6的中国专利公开了一种振动、离心复合试验设备，包括一离心机以及一风冷电动振动台；离心机包括一基座、一转臂以及一驱动装置；风冷电动振动台包括主机以及风机；转臂的转动中心处设有电刷；振动台主机设于转臂的负载端上方；风机设于转臂的中段上；振动台主机经固定于转臂上的导线组连接电刷，以此经电刷接通电源及输入输出控制信号。

在实际使用中发现该结构的振动、离心复合试验设备存在如下缺陷：振动台主机设置在转臂负载端上方，由于振动台主机台体受到的离心力方向高于转臂中心平面，因此会产生一个离心力矩，这个力矩易损坏转臂和振动台主机。

鉴于以上原因，特提出一种结构更为合理的振动离心复合试验设备，以提高设备使用可靠性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种振动离心复合试验设备，结构更加合理，可靠性高。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种振动离心复合试验设备，包括：一离心机、一风冷电动振动台以及一控制电气柜；

所述离心机包括一基座，所述基座上沿水平方向设置一转臂，且转臂中部相对于基座绕垂线方向转动连接；所述转臂上作用有驱动装置，以驱动转臂相对于基座旋转；

所述风冷电动振动台包括振动台主机和风机，所述风机通过风管与振动台主机连接；

所述转臂包括平行设置的一组主梁，所述一组主梁的一端作为负载端，其另一端之间置有配重块作为平衡端，且转臂的转动中心内部设有导电滑环；

所述振动台主机设于转臂的负载端内侧，所述振动台主机内设有动圈，所述动圈的振动方向沿水平方向，且所述动圈的中轴线与所述转臂的水平向中心线在同一直线上；所述风机为卧式风机、设于转臂中心上部，并且所述卧式风机外安装有风机罩柜；

所述控制电气柜设于所述风机罩柜的上方，所述控制电气柜的电源线经导电滑环连接电源，所述振动台主机的振动反馈信号线直接连接至所述控制电气柜。

在本发明一个较佳实施例中，所述振动台主机包括动圈、励磁磁路、上部罩和下部罩，所述动圈浮动支撑在所述励磁磁路中，所述上部罩、下部罩分别固定安装在所述励磁磁路的两端。

在本发明一个较佳实施例中，所述上部罩呈桶状型，其靠近动圈台面处的侧壁上对称开设有一组进风口，所述下部罩的上开设有出风口，所述出风口连接风管。

在本发明一个较佳实施例中，所述卧式风机包括支撑架，以及安装在支撑架上的壳体、安装在壳体上的电机，所述壳体的上设有吸风口，所述吸风口连接风管。

在本发明一个较佳实施例中，所述转臂包括一组主梁、连接在主梁之间的若干横板、设置在主梁中部上方的安装板、以及设置在主梁上方并位于安装板两侧的盖板。

在本发明一个较佳实施例中，所述主梁中部内侧还设有安装台，所述安装台中部开设有中心孔，所述中心孔的圆周方向上还均布有若干个螺丝孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述横板上开设有通孔，风管横穿于所述通孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述驱动装置包括电动机和传动齿轮箱，所述电动机的输出轴连接至所述传动齿轮箱，所述传动齿轮箱的输出轴连接至所述转臂。

本发明的有益效果是：本发明将振动台主机设置在转臂负载端内侧，使振动台主机内的动圈及动圈台面的中轴线与转臂的中心线在同一直线上，即使振动台主机受到离心力方向在转臂中心平面上，不会产生离心力矩，消除了离心力矩对转臂和振动台的影响；

同时风机采用卧式风机，安装在转臂旋转中心上部，并在风机外设置风机罩柜，使风机受到的离心力小，不易受损；

另外将控制电气柜设置在风机罩柜上方，使振动台振动反馈信号线(弱电)不经过电刷(导电滑环)直接连接至位于转臂上方的控制电气柜，避免弱电与电源线(强电)同穿导电滑环，而造成强电对振动控制信号的干扰，从而能够提高振动控制精度。

附图说明

图1是本发明一种振动离心复合试验设备一较佳实施例的立体结构示意图；

图2是本发明一种振动离心复合试验设备一较佳实施例的主视图；

图3是本发明一种振动离心复合试验设备一较佳实施例的俯视图；

图4是图1所示的转臂的结构示意图；

图5是图1所示的振动台主机的结构示意图；

图6是图1所示的风机的结构示意图；

图7是本发明一种振动离心复合试验设备的控制方法原理图；

附图中各部件的标记如下：

1、离心机，11、基座，12、转臂，121、主梁，122、横板，123、安装板，124、盖板，125、配重块，126、振动台主机安装块，127、安装台，13、电动机，14、传动齿轮箱，15、导电滑环；

2、风冷电动振动台，21、振动台主机，211、动圈，2111、动圈台面，212、励磁磁路，213、上部罩，2131、进风口，214、下部罩，2141、出风口，22、风机，221、支撑架，222、壳体，2221、吸风口，223、电机，23、风管，24、风机罩柜；

3、控制电气柜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参考图1～图3，本发明包括：

一种振动离心复合试验设备，包括：一离心机1、一风冷电动振动台2以及一控制电气柜3；所述离心机1包括一基座11，所述基座11上沿水平方向设置一转臂12，且转臂12中部相对于基座11绕垂线方向转动连接；所述转臂12上作用有驱动装置，以驱动转臂12相对于基座11旋转；本实施例中，所述驱动装置包括电动机13和传动齿轮箱14，所述电动机13的输出轴连接至所述传动齿轮箱14，所述传动齿轮箱14的输出轴连接至所述转臂12的中部以带动所述转臂12旋转；所述风冷电动振动台2包括振动台主机21和风机22，所述风机22通过风管23与振动台主机21连接；

继续参考图4，所述转臂12包括平行设置的一组主梁121、焊接或通过螺丝固定在主梁121之间的若干横板122、焊接或螺丝固定在主梁121中部上方的安装板123、以及可拆卸安装在安装板123两侧的盖板124，所述一组主梁121的一端作为负载端，所述负载端内通过螺栓固定有振动台主机安装块126，所述一组主梁121的另一端为平衡端，所述平衡端内安装有配重块125，所述一组主梁121的中部内侧还安装有安装台127，所述安装台127中部开设有中心孔，所述中心孔的圆周方向上还均布有若干个螺丝孔，导电滑环15安装在所述中心孔内，具体地，螺丝穿过位于中心孔圆周方向上的螺丝孔将导电滑环15固定在中心孔内，所述横板122上开设有通孔，风管23横穿于所述通孔连接振动台主机21和风机22。

本实施例中，所述振动台主机安装块126呈L型，对称固定在负载端内侧，振动台主机21限位固定在两块L型振动台主机安装块126之间，使所述振动台主机21内的动圈211的中轴线与转臂12的水平向中心线，也即所述一组主梁121的中心线在同一直线上，即使所述振动台主机21受到的离心力方向在转臂12中心平面上，消除了离心力矩对转臂12和振动台主机21的影响。

继续参考图5，所述振动台主机21包括动圈211、励磁磁路212、上部罩213和下部罩214，所述动圈211浮动支撑在所述励磁磁路212中、沿转臂12的水平方向振动，所述上部罩213、下部罩214分别固定安装在所述励磁磁路212的两端；本实施例中，所述上部罩213呈桶状型，能够罩住动圈台面2111上的试件，接住转臂12高速转动时被甩出的小零件，避免事故发生，所述上部罩213在靠近动圈台面2111处的侧壁上对称开设有一组进风口2131，所述下部罩214的上开设有出风口2141，所述出风口2141连接风管23。

继续参考图6，所述风机22为卧式风机，安装在转臂12中部的安装板123上，并且所述卧式风机外还安装有风机罩柜24；具体地，所述卧式风机包括支撑架221，以及安装在支撑架221上的壳体222、安装在壳体222上的电机223，所述壳体222的上设有吸风口2221，所述吸风口2221连接风管23。采用卧式结构的风机，降低了风机的高度，并将风机安装在转臂12中心部，且在风机外安装风机罩柜24进行防护，能够使风机受到的离心力小，不易受损。

继续参考图1，所述控制电气柜3安装在所述风机罩柜24的上方，所述控制电气柜3的电源线经导电滑环15连接电源，所述振动台主机21和风机22的动力源由所述控制电气柜3提供，所述振动台主机21的振动反馈信号线直接连接至所述控制电气柜3，即将振动台主机21的振动反馈信号线(弱电)不与电源线(强电)同时穿过导电滑环15，能够避免强电对振动控制信号的干扰。

此外，为了便于对本发明振动离心复合试验设备进行控制，并提高其离心、振动控制精度，本发明采用了一种振动离心复合试验设备的控制方法，具体为，在所述动圈211上安装加速度传感器，在所述驱动装置(电动机13)上安装转速传感器，本实施例中的控制电气柜3内置有中央控制模块；

如图7所示，所述中央控制模块通过可编程门阵列单元与加速度传感器、转速传感器连接，此可编程门陈列单元与加速度传感器、转速传感器之间依次设置有模数转换模块、调理电路模块，所述中央控制模块处理和输出用于控制励磁磁路和动圈电流的加速度目标波形的信号、用于控制电动机的交流电源频率的信号；

所述控制方法包括以下步骤：

步骤一、加速度传感器以第一采集频率实时采集动圈台面的当前加速度数值并产生加速度感应模拟信号，所述加速度感应模拟信号表示动圈台面实时加速度数值随时间变化的信息；

步骤二、转速传感器以第二采集频率实时采集电动机的当前转速值并产生转速感应模拟信号，所述转速感应模拟信号表示电动机实时转速数值随时间变化的信息；

步骤三、将来自加速度传感器的加速度感应模拟信号和来自转速传感器的转速感应模拟信号分别通过两个调理电路模块转化为加速度电压信号和转速电压信号；

步骤四、将来自两个调理电路模块的加速度电压信号、转速电压信号分别通过模数转换模块采样后转化为加速度数字信号和转速数字信号，所述两个调理电路模块采样频率相同；

步骤五、可编程门阵列单元根据加速度数字信号和转速数字信号分别运算处当前动圈台面的加速度值和电动机的转速值；

步骤六、中央控制模块将来自可编程门阵列单元的当前动圈台面的加速度值和电动机的转速值分别与加速度目标值曲线和转速目标值曲线进行比较，生成修正后的加速度驱动数字信号和转速驱动数字信号；

步骤七、来自步骤六的加速度驱动数字信号和转速驱动数字信号分别控制相应的功率放大器，进而驱动励磁磁路、动圈和电动机。

其中，所述步骤六的当前动圈台面的加速度值、电动机的转速值通过输出端口连接到显示器，从而在一个显示器的一个时间坐标系上实时显示所述振动离心复合试验设备的加速度、转速信息。

综上所述，本发明结构更加合理，可靠性高，并使设备由一个控制系统综合控制，便于操作且能提高控制精度。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种振动离心复合试验设备，包括：一离心机(1)、一风冷电动振动台(2)以及一控制电气柜(3)；

所述离心机(1)包括一基座(11)，所述基座(11)上沿水平方向设置一转臂(12)，且转臂(12)中部相对于基座(11)绕垂线方向转动连接；所述转臂(12)上作用有驱动装置，以驱动转臂(12)相对于基座(11)旋转；其特征在于，

所述转臂(12)的一端作为负载端，另一端之间置有配重块(125)作为平衡端，且转臂(12)的转动中心内部设有导电滑环(15)；

所述风冷电动振动台(2)内的振动台主机(21)设于转臂(12)的负载端内侧，所述振动台主机(21)内设有动圈(211)，所述动圈(211)的振动方向沿水平方向，且所述动圈(211)的中轴线与所述转臂(12)的水平向中心线在同一直线上；

所述控制电气柜(3)设于所述转臂(12)中心上方，所述控制电气柜(3)的电源线经导电滑环(15)连接电源，所述振动台主机(21)的振动反馈信号线直接连接至所述控制电气柜(3)。

2.根据权利要求1所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述风冷电动振动台(2)包括振动台主机(21)和风机(22)，所述风机(22)通过风管(23)与振动台主机(21)连接。

3.根据权利要求2所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述风机(22)为卧式风机、设于转臂(12)中心上部，并且所述卧式风机外安装有风机罩柜(24)；所述控制电气柜(3)设于所述风机罩柜(24)的上方。

4.根据权利要求1所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述振动台主机(21)包括动圈(211)、励磁磁路(212)、上部罩(213)和下部罩(214)，所述动圈(211)浮动支撑在所述励磁磁路(212)中，所述上部罩(213)、下部罩(214)分别固定安装在所述励磁磁路(212)的两端。

5.根据权利要求4所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述上部罩(213)呈桶状型，其靠近动圈台面(2111)处的侧壁上对称开设有一组进风口(2131)，所述下部罩(214)的上开设有出风口(2141)，所述出风口(2141)连接风管(23)。

6.根据权利要求3所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述卧式风机包括支撑架(221)，以及安装在支撑架(221)上的壳体(222)、安装在壳体(222)上的电机(223)，所述壳体(222)的上设有吸风口(2221)，所述吸风口(2221)连接风管(23)。

7.根据权利要求1所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述转臂(12)包括一组主梁(121)、连接在主梁(121)之间的若干横板(122)、设置在主梁(121)中部上方的安装板(123)、以及设置在主梁(121)上方并位于安装板(123)两侧的盖板(124)。

8.根据权利要求7所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述主梁(121)中部内侧还设有安装台(127)，所述安装台(127)中部开设有中心孔，所述中心孔的圆周方向上还均布有若干个螺丝孔。

9.根据权利要求7所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述横板(122)上开设有通孔，风管(23)横穿于所述通孔。

10.根据权利要求1所述的振动离心复合试验设备，其特征在于，所述驱动装置包括电动机(13)和传动齿轮箱(14)，所述电动机(13)的输出轴连接至所述传动齿轮箱(14)，所述传动齿轮箱(14)的输出轴连接至所述转臂(12)。

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