CN211234891U - 宽频带扭振试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽频带扭振试验系统，包括振动台、滑台、机座、固定底座、旋转装置，固定底座固定在机座上，固定底座上部设置安装板，安装板与固定底座侧壁可转动连接，固定底座内设置有静压轴承体，静压轴承体固定于安装板下侧面上，安装板上设置安装通孔；旋转装置包括的可调式旋转座的下侧面竖直固定轴承轴，轴承轴下端通过安装通孔与静压轴承体配合安装，可调式旋转座通过柔性激振板与滑板连接，试件固定于可调式旋转座上。本实用新型将振动台的直线激振力通过机构的设置转换为扭转振动载荷，为大质量产品的宽频带正弦、随机扭转振动环境试验提供了技术手段。

Description

宽频带扭振试验系统

技术领域

本实用新型涉及扭振试验技术领域，尤其涉及一种宽频带扭振试验系统。

背景技术

在多层回转体结构、汽车减振器、内燃机曲轴、汽轮机转子、纺织等设备的工作过程中，扭转振动是一种重要的环境载荷。扭转振动引发的事故其后果往往是灾难性的，损伤极为惨重。扭转振动环境大多数是正弦振动，如内燃机曲轴、汽轮机转子、纺纱设备等；也有随机扭转振动的环境，如偏心多层回转体在飞行振动环境下的随机扭转振动，车辆受路面激励下减振器的随机扭转振动等。

目前的扭转振动试验设备主要为机械凸轮式及电机式两种。机械凸轮式能够实现的扭转振动载荷频率上限为几十赫兹，控制精度低。电机式载荷频率上限较高，但能够实现的扭矩普遍较低。两种扭转振动试验设备只能够实现正弦扭转振动的加载，无法进行随机扭转振动载荷的加载。此外目前的扭转振动试验设备均属于开环控制，当系统的振动响应发生变化时不能对载荷做出调整。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种宽频带扭振试验系统。

为了实现上述目的，本公开提供一种宽频带扭振试验系统，包括振动台、滑台和机座，振动台和滑台均设置于机座上，滑台上设置滑板，滑板通过转换牛头与振动台动圈连接，还包括：

固定底座，固定底座固定在机座上，固定底座上部设置安装板，安装板与固定底座侧壁可转动连接，固定底座内设置有静压轴承体，静压轴承体固定于安装板下侧面上，安装板上设置有用于与静压轴承体配合的轴承轴穿过的安装通孔；

旋转装置，旋转装置包括可调式旋转座，可调式旋转座的下侧面竖直固定轴承轴，轴承轴下端通过安装通孔与静压轴承体配合安装，可调式旋转座通过柔性激振板与滑板连接，宽频带扭振试验的试件固定于可调式旋转座上；

用于承担旋转装置重力的悬吊装置，悬吊装置下端与可调式旋转座固定，悬吊装置上端固定于旋转装置上方。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型涉及的宽频带扭振试验系统，包括振动台、滑台和旋转装置，旋转装置通过柔性激励板与滑台上的滑板连接，旋转装置通过静压轴承的配合与固定底座连接，试验的试件固定在旋转装置上，振动台释放的直线激振力通过滑板、柔性激振板向旋转装置传递，旋转装置相对固定底座发生扭转，而旋转装置上固定的试件受扭转振动载荷，即本系统实现将振动台的直线激振力通过机构的设置转换为扭转振动载荷，且大幅提升了扭转振动系统的载荷上限，实现5Hz～2000Hz宽频带的正弦、随机振动的加载，通过振动控制器对扭转振动载荷进行闭环控制。该系统具备高性能和高可靠性，为大质量产品的宽频带正弦、随机扭转振动环境试验提供了技术手段，能够实现高精度的扭转振动试验，提高扭转振动环境试验模拟的真实性，提高工作效率，解决了目前扭振试验系统不能施加随机扭转振动及闭环控制等问题。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

可选地，试验系统还包括用于探测试件状态的探测装置，探测装置包括摄像探头和探头支架，试件固定于可调式旋转座中部，探头支架固定于可调式旋转座周部，摄像探头固定安装于探头支架上。

可选地，试件包括上层结构和下层结构时，探头支架上摄像探头的安装高度与试件上层结构和下层结构之间的衔接处高度同高。

可选地，试件包括内层结构和外层结构时，试件外层结构上设置探测孔至内层结构，探头支架上摄像探头的安装高度与探测孔高度同高。

可选地，滑板上固定安装两支相对设置的L型支架，L型支架的水平端固定于滑板上，可调式旋转座的侧壁固定有竖直设置的连接板，柔性激振板的第一端与两支L型支架竖直端的侧面通过多根螺栓连接，柔性激振板的第二端与连接板通过多根螺栓连接。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本实用新型所述的宽频带扭振试验系统的总体示意图；

图2是本实用新型所述的宽频带扭振试验系统的部分结构示意图；

图3是振动台与滑板之间的连接结构示意图；

图4是本实用新型所述的旋转装置的结构示意图；

图5是本实用新型所述的悬吊装置的结构示意图；

图6是本实用新型所述的固定底座、旋转装置和悬吊装置的连接剖视图；

图7是柔性激振板的运动轨迹示意图。

附图标记说明

1-机座，2-振动台，3-滑台，4-滑板，5-固定底座，6-旋转装置，7-悬吊装置，8-调节板，9-固定底座，10-安装板，11-安装通孔，12-进油管，13-回油管，14-振动台动圈，15-L型支架，16-柔性激振板，17-转换牛头，18-连接板，19-可调式旋转座，20-轴承轴，21-探头支架，22-摄像探头，23-试件，24- 上吊环，25-尼龙绳，26-下吊环，27-过渡盘，28-静压轴承体。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是基于附图所示的方位或位置关系进行定义的，具体地可参考图1所示的图面方向并结合相应零部件在其他附图中的位置关系。此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1、3所示，本实用新型涉及的宽频带扭振试验系统，包括振动台2、滑台3和机座1，振动台2和滑台3均设置于机座1上，滑台3上设置滑板4，滑板4通过转换牛头17与振动台动圈14连接，还包括：

如图2、6所示，固定底座5；固定底座5固定在机座1上，固定底座5上部设置安装板10，安装板10与固定底座5侧壁可转动连接，固定底座5内设置有静压轴承体9，静压轴承体9固定于安装板10下侧面上，安装板10上设置有用于与静压轴承体9配合的轴承轴20穿过的的安装通孔11。

固定底座5上还安装有进油管12和回油管13，进油管12和回油管13用于输送传递静压轴承所需的压力润滑剂。

固定底座5与机座1之间用调节板8隔开，调节板8通过螺钉固定在机座1 上，固定底座5再固定安装在调节板8上。

如图4所示，旋转装置6；旋转装置6包括可调式旋转座19，可调式旋转座19的下侧面竖直固定轴承轴20，轴承轴20下端通过安装通孔11与静压轴承体9配合安装，可调式旋转座19通过柔性激振板16与滑板4连接，宽频带扭振试验的试件23固定于可调式旋转座19上。

旋转装置6与安装板10用过渡盘27隔开，过渡盘27固定在可调式旋转座 19的下侧面，轴承轴20通过过渡盘27，轴承轴20通过安装板10伸入固定底座5中与静压轴承配合连接时，过渡盘27通过垫片支撑于安装板10上。

如图5所示，用于承担旋转装置6重力的悬吊装置7；悬吊装置7下端与可调式旋转座19固定，悬吊装置7上端固定于旋转装置6上方。

悬吊装置7包括上吊环24和下吊环26，下吊环26固定在可调式旋转座19 上侧面上，四个下吊环26通过尼龙绳25连接至同一个上吊环24，上吊环24位于旋转装置6上部中心处，上吊环24固定。

本实用新型涉及的宽频带扭振试验系统，包括振动台2、滑台3和旋转装置 6，旋转装置6通过柔性激励板与滑台3上的滑板4连接，旋转装置6通过静压轴承的配合与固定底座5连接，试验的试件23固定在旋转装置6上，振动台2 释放的直线激振力通过滑板4、柔性激振板16向旋转装置6传递，旋转装置6 相对固定底座5发生扭转，而旋转装置6上固定的试件23受扭转振动载荷，即本系统实现将振动台2的直线激振力通过机构的设置转换为扭转振动载荷，且大幅提升了扭转振动系统的载荷上限，实现5Hz～2000Hz宽频带的正弦、随机振动的加载，通过振动控制器对扭转振动载荷进行闭环控制。该系统具备高性能和高可靠性，为大质量产品的宽频带正弦、随机扭转振动环境试验提供了技术手段，能够实现高精度的扭转振动试验，提高扭转振动环境试验模拟的真实性，提高工作效率，解决了目前扭振试验系统不能施加随机扭转振动及闭环控制等问题。

可选地，试验系统还包括用于探测试件23状态的探测装置，探测装置包括摄像探头22和探头支架21，试件23固定于可调式旋转座19中部，探头支架 21固定于可调式旋转座19周部，摄像探头22固定安装于探头支架21上。

可选地，试件23包括上层结构和下层结构时，探头支架21上摄像探头22 的安装高度与试件23上层结构和下层结构之间的衔接处高度同高。

可选地，试件23包括内层结构和外层结构时，试件23外层结构上设置探测孔至内层结构，探头支架21上摄像探头22的安装高度与探测孔高度同高。

可选地，滑板4上固定安装两支相对设置的L型支架15，L型支架15的水平端固定于滑板4上，可调式旋转座19的侧壁固定有竖直设置的连接板18，柔性激振板16的第一端与两支L型支架15竖直端的侧面通过多根螺栓连接，柔性激振板16的第二端与连接板18通过多根螺栓连接。

本公开的实施过程如下：

将振动台2与滑台3连接，将L型支架15安装在滑板4上，安装固定底座 5在机座1上，然后将可调式旋转座19通过过渡盘27安装在固定底座5上，再将探头支架21、摄像探头22安装在可调式旋转座19上；对静压轴承供油后，将旋转装置6进行悬吊，将激振板16连接于L型支架15与可调式旋转座19之间，在预定的控制点处安装加速度传感器；振动控制器通过加速度传感器获得的信号进行闭环控制，按照规定的试验条件对试件23施加扭振激励。

现有技术中将直线运动转换为转动普遍采用齿轮、齿条或链条、齿轮方案。这些方案中由于传力零件间存在间隙，在振动载荷的作用下会产生撞击，这在扭转试验中是不允许的，并且这些方案对高频载荷的衰减十分严重，能够实现的扭转频率上限通常低于200Hz。

本实用新型采用柔性激振板16方案，激振板16的两端采用螺栓分别与滑板4及旋转装置6连接。螺栓连接避免了撞击问题。采用柔性激振板16是为了解决位移协调的问题。如图7所示，振动加载时振动台2做直线运动，安装板 10做曲线运动，通过柔性板将二者连接，在加载过程中激振板16将发生变形以实现在连接部位的位移协调一致。

现有技术中相对旋转部分轴承通常采用滚珠轴承。由于滚珠、轴、轴套之间存在间隙，在振动载荷的作用下会产生撞击，这在扭转试验中是不允许的，并且滚珠轴承对高频载荷的衰减十分严重，通常难以实现200Hz以上扭振载荷的传递。

本实用新型采用的静压轴承方案，试验时高压油源系统对静压轴承供油，在轴与轴套内壁间形成一层很薄的高压油膜，油膜对轴有很强的约束作用。静压轴承方案解决了滚珠轴承的撞击、高频衰减等问题。

静压轴承对轴承轴20的径向有约束作用，但在轴线方向无约束作用，旋转装置6的全部重量将由激振板16承载。激振板16的前端承载很容易导致其失稳及断裂。为了实现直线运动与转动位移的协调，激振板16又必须是柔性的，这决定了激振板16无法承载很大的重力载荷。为了解决该问题，本实用新型采用悬吊方案，将旋转装置6通过悬吊装置7悬吊起来，使其重量由悬吊装置7 承担，这为旋转装置6的正常工作提供了保障。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (5)

1.宽频带扭振试验系统，包括振动台、滑台和机座，振动台和滑台均设置于机座上，滑台上设置滑板，滑板通过转换牛头与振动台动圈连接，其特征在于，还包括：

固定底座，固定底座固定在机座上，固定底座上部设置安装板，安装板与固定底座侧壁可转动连接，固定底座内设置有静压轴承体，静压轴承体固定于安装板下侧面上，安装板上设置有用于与静压轴承体配合的轴承轴穿过的安装通孔；

旋转装置，旋转装置包括可调式旋转座，可调式旋转座的下侧面竖直固定轴承轴，轴承轴下端通过安装通孔与静压轴承体配合安装，可调式旋转座通过柔性激振板与滑板连接，宽频带扭振试验的试件固定于可调式旋转座上；

用于承担旋转装置重力的悬吊装置，悬吊装置下端与可调式旋转座固定，悬吊装置上端固定于旋转装置上方。

2.根据权利要求1所述的宽频带扭振试验系统，其特征在于，试验系统还包括用于探测试件状态的探测装置，探测装置包括摄像探头和探头支架，试件固定于可调式旋转座中部，探头支架固定于可调式旋转座周部，摄像探头固定安装于探头支架上。

3.根据权利要求2所述的宽频带扭振试验系统，其特征在于，试件包括上层结构和下层结构时，探头支架上摄像探头的安装高度与试件上层结构和下层结构之间的衔接处高度同高。

4.根据权利要求2所述的宽频带扭振试验系统，其特征在于，试件包括内层结构和外层结构时，试件外层结构上设置探测孔至内层结构，探头支架上摄像探头的安装高度与探测孔高度同高。

5.根据权利要求1所述的宽频带扭振试验系统，其特征在于，滑板上固定安装两支相对设置的L型支架，L型支架的水平端固定于滑板上，可调式旋转座的侧壁固定有竖直设置的连接板，柔性激振板的第一端与两支L型支架竖直端的侧面通过多根螺栓连接，柔性激振板的第二端与连接板通过多根螺栓连接。

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