CN214748736U - 一种液压振动台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液压振动台，包括振动台面、X向加载系统、Y向约束系统、Z向加载系统、基座，X向加载系统包括加载方向沿着振动台面长度方向设置的X向作动器、位于X向作动器和振动台面之间的第一单向柔性连接件；Z向加载系统包括加载方向沿着振动台面高度方向设置的Z向作动器、位于Z向作动器和振动台面之间的第二单向柔性连接件，Y向约束系统包括约束方向沿着振动台面宽度方向设置的双向柔性连接件，所述X向加载系统、Y向约束系统和Z向加载系统均安装在基座的上方。所述液压振动台的稳定性好，使用寿命长；可以实现大载荷试件的加载，可以实现水平、垂直双向同时加载，加载频率从0.1Hz至200Hz，无漏磁风险。

Description

一种液压振动台

技术领域

本实用新型涉及一种液压振动台，属于振动冲击模拟技术领域。

背景技术

振动环境试验是指在现场或实验室通过模拟的方法使产品承受振动环境的试验，目的是检验产品在振动环境中工作的可靠性，估算产品寿命，发现设计工作中的薄弱环节并找出改进方向等。

试验分标准的和非标准的两类。标准试验有：

1、耐预定频率试验

用几个固定的频率进行的正弦振动试验。适用于长期在这些频率振动环境中工作的产品。试验参量为振级、频率、振动方向和持续时间。

2、耐共振试验

先通过试验找出产品的共振频率(见线性振动)，再用共振频率进行正弦振动试验。用于检验会因共振而破坏的产品。试验参量为振级、频率、振动方向和持续时间。

3、正弦扫描试验

用正弦扫描方法进行的试验。它与固定频率试验的不同之处在于，振动频率在规定的频率范围内随时间变化，振级按规范规定随频率变化。频率可由低频限变到高频限,也可由高频限变到低频限,两者都叫扫描。这种试验设备简单，并且在一定程度上可近似代替随机振动试验，所以得到推广。扫描方式通常采取低频段定位移和高频定加速度的对数扫描。试验参量为振级、扫描率、扫描次数或时间、上下限频率和振动方向等。

4、宽带随机振动试验

用有限带宽白噪声或伪随机噪声作为激励源进行控制的宽带试验，能真实地模拟现场随机环境，用于要求具有高可靠性的产品。但控制设备比较复杂。试验参量为功率谱密度(形状和大小)和持续时间。

5、冲击试验

标准冲击试验采用理想化的冲击波(见冲击)作为激励源。主要有半正弦波、钟形波和后峰锯齿波。试验参量为冲击峰值、冲击持续时间和冲击次数。

6、运输试验

用以考核在运输环境中工作或需经长途运输的产品。除在运输工具上实地考核外，在实验室试验的方法有正弦扫描试验和用能模拟运输工具振动情况的试验台试验等。

非标准的特殊试验有：瞬态波形振动试验、窄带随机振动试验、随机波再现试验、正弦波和随机波混合试验等。它们都要求有复杂的控制设备。

现有振动试验机包括振动台(机械式、电磁式和电液式等)等。

机械式振动台只能用于低频正弦试验，其加速度波形不理想，但价格便宜，承载能力大，能产生与载荷无关的固定振幅；电磁式振动台的频率范围宽，可产生正弦的、随机的或脉冲的多种波形，应用最广，缺点是低频性能差；电液式振动台推力大，体积小，行程长，低频性能好，高频目前也能达到上千赫。

船舶用的机电设备实际工况复杂，振动环境从低频几赫兹到高频几百上千赫兹都有涉及。试验端多用电磁振动台来做试验验证设备。

电磁振动台的原理扬声器。即通电导体在磁场中受到电磁力的作用而运动。当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。主要优点是工作频率高，维护方便。

电磁振动台的缺点主要有，低频振动效果差，承载力低，单向工作。这样就直接限制了用户的使用条件，即无法实现低频振动模拟，如1Hz以下；无法安装1000kg以上的试件或者性能会降低；无法同时完成水平和垂直振动，只能垂直振动。此外电磁振动台靠磁场工作，工作面带磁，部分试件无法在电磁振动台上完成试验。

电磁振动台由于承载力的限制，通常会用轻质材料来做振动台面，例如铝合金等，铝合金上安装试件，对螺纹孔要求较高，通常无法配做大的螺纹孔，不利于试件安装，安装使用时，铝台面表面也较易划伤。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种液压振动台，具体技术方案如下：

一种液压振动台，包括振动台面、X向加载系统、Y向约束系统、Z向加载系统、基座，所述X向加载系统设置在振动台面的一端，所述X向加载系统包括加载方向沿着振动台面长度方向设置的X向作动器、位于X向作动器和振动台面之间的第一单向柔性连接件；所述Z向加载系统安装在振动台面的另一端，所述Z向加载系统包括加载方向沿着振动台面高度方向设置的Z向作动器、位于Z向作动器和振动台面之间的第二单向柔性连接件，所述Z向作动器和第二单向柔性连接件均设置在振动台面的下方；所述Y向约束系统包括约束方向沿着振动台面宽度方向设置的双向柔性连接件，所述X向加载系统、Y向约束系统和Z向加载系统均安装在基座的上方。

作为上述技术方案的改进，所述X向加载系统还包括固定安装在X向作动器尾部的第一安装座、设置在第一安装座下方的第一支座、设置在第一支座和基座之间的第一垫座，所述第一安装座与第一支座的上端固定连接，所述第一支座的下端与第一垫座固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述Z向加载系统还包括固定安装在Z向作动器和基座之间的第二垫座。

作为上述技术方案的改进，所述Y向约束系统还包括设置在双向柔性连接件与基座之间的第二支座，所述双向柔性连接件呈水平设置，所述双向柔性连接件的长度方向与振动台面的宽度方向之间呈平行设置，所述双向柔性连接件的首端与振动台面的下部固定连接，所述双向柔性连接件的尾端与第二支座的上部固定连接，所述第二支座的下部与基座固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述第一垫座包括第一座体和第一垫板，所述第一垫板设置在第一座体的下方。

作为上述技术方案的改进，所述第二垫座包括第二座体和第二垫板，所述第二垫板设置在第二座体的下方。

作为上述技术方案的改进，所述X向作动器设置有一件，所述Z向作动器设置有三件，所述双向柔性连接件设置有两件。

作为上述技术方案的改进，所述双向柔性连接件包括柱体，所述柱体的首尾两端均设置有安装孔，所述柱体中段的内部设置有空心腔，所述柱体中段的侧壁设置有多个呈对称分布的腰圆孔，所述腰圆孔的长度方向与柱体的长度方向之间呈平行设置，所述柱体的中段与柱体的首端之间设置有一组第一弧形槽组和一组第二弧形槽组，所述第一弧形槽组由两个设置在柱体侧壁的第一弧形槽组成，两个第一弧形槽呈轴对称设置；所述第二弧形槽组由两个设置在柱体侧壁的第二弧形槽组成，两个第二弧形槽呈轴对称设置，所述第二弧形槽的槽口指向与第一弧形槽的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体的中段与柱体的尾端之间设置有一组第三弧形槽组和一组第四弧形槽组，所述第三弧形槽组由两个设置在柱体侧壁的第三弧形槽组成，两个第三弧形槽呈轴对称设置；所述第四弧形槽组由两个设置在柱体侧壁的第四弧形槽组成，两个第四弧形槽呈轴对称设置，所述第四弧形槽的槽口指向与第三弧形槽的槽口指向之间呈垂直设置，所述第三弧形槽的槽口指向与第一弧形槽的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体首尾两端的端面中央还设置有圆孔。

作为上述技术方案的改进，所述第一单向柔性连接件的横截面为“工”字状结构，所述第二单向柔性连接件的横截面为“工”字状结构。

本实用新型的有益效果：

1、可以实现大载荷试件的加载；

2、可以实现水平、垂直双向同时加载；

3、加载频率从0.1Hz至200Hz；

4、无漏磁风险；

5、所述液压振动台的稳定性好，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型所述液压振动台的结构示意图；

图2为本实用新型所述液压振动台的结构示意图(侧视状态)；

图3为本实用新型所述液压振动台的结构示意图(俯视状态)；

图4为本实用新型所述双向柔性连接件的结构示意图；

图5为本实用新型所述第二单向柔性连接件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1-3所示，所述液压振动台，包括振动台面20、X向加载系统、Y向约束系统、Z向加载系统、基座10，所述X向加载系统设置在振动台面20的一端，所述X向加载系统包括加载方向沿着振动台面20长度方向设置的X向作动器31、位于X向作动器31和振动台面20之间的第一单向柔性连接件32；所述Z向加载系统安装在振动台面20的另一端，所述Z向加载系统包括加载方向沿着振动台面20高度方向设置的Z向作动器51、位于Z向作动器51和振动台面20之间的第二单向柔性连接件52，所述Z向作动器51和第二单向柔性连接件52均设置在振动台面20的下方；所述Y向约束系统包括约束方向沿着振动台面20宽度方向设置的双向柔性连接件62，所述X向加载系统、Y向约束系统和Z向加载系统均安装在基座10的上方。

进一步地，所述X向加载系统还包括固定安装在X向作动器31尾部的第一安装座34、设置在第一安装座34下方的第一支座33、设置在第一支座33和基座10之间的第一垫座，所述第一安装座34与第一支座33的上端固定连接，所述第一支座33的下端与第一垫座固定连接。其中，X向作动器31的首部为施加振动的振动端。X向作动器31呈水平设置，X向作动器31的加载方向为X向，即与振动台面20的长度方向同向。X向作动器31能够对振动台面20施加X向的加载，能够对振动台面20进行激振。

所述第一单向柔性连接件32、第二单向柔性连接件52和双向柔性连接件62均具有：轴向可以传递作动器(X向作动器31或Z向作动器51)的输出力，径向变形吸收另一个方向激振时的位移，达到同时加载的目的。

进一步地，所述Z向加载系统还包括固定安装在Z向作动器51和基座10之间的第二垫座。其中，Z向作动器51的上部为施加振动的振动端。Z向作动器51呈竖直设置，Z向作动器51的加载方向为Z向，即与振动台面20的高度方向同向。Z向作动器51能够对振动台面20施加Z向的加载，能够对振动台面20进行激振。

进一步地，所述Y向约束系统还包括设置在双向柔性连接件62与基座10之间的第二支座61，所述双向柔性连接件62呈水平设置，所述双向柔性连接件62的长度方向与振动台面20的宽度方向之间呈平行设置，所述双向柔性连接件62的首端与振动台面20的下部固定连接，所述双向柔性连接件62的尾端与第二支座61的上部固定连接，所述第二支座61的下部与基座10固定连接。

在本实施例中，无需安装Y向作动器，采用双向柔性连接件62即可对振动台面20进行约束其Y向自由度，保证系统平衡。

在本实施例中，通过X向作动器31和Z向作动器51对振动台面20的水平和垂直方向实现双向加载，即水平X向和垂向Z向加载；设置第一单向柔性连接件32和第二单向柔性连接件52来解耦，保证水平和垂直振动互不干涉。在Y向设置双向柔性连接件62来进行约束，无需安装Y向作动器。另外，采用双向柔性连接件62来约束保持台面平衡，无需安装导轨/滑轨来进行束缚，实施效果好。

在本实施例中，所述振动台面20采用钢制来保证系统刚度，确保试验控制精度；同时满足大载荷试件安装紧固的需求，台面预留安装螺栓可以达到很大，例如M30以上。台面钢制耐划伤。为进一步提高机械强度，钢制台面的下部可优选网格状结构，如图3所示。

在本实施例中，所述基座10可根据实际情况选择，如混凝土地面或者金属台面等。

在本实施例中，所述X向作动器31只需设置有一件，即可满足X向的激振。所述Z向作动器51设置有三件，主要是为了保证具有一定的支撑能力。另外，Y向约束系统和Z向加载系统的设置，能够保证稳定地支撑振动台面20。所述双向柔性连接件62设置有两件，能够满足其对振动台面20的Y向进行约束。

实施例2

进一步地，所述第一垫座包括第一座体35和第一垫板36，所述第一垫板36设置在第一座体35的下方。

进一步地，所述第二垫座包括第二座体53和第二垫板54，所述第二垫板54设置在第二座体53的下方。

所述第一座体35、第二座体53、第一安装座34均可采用矩形方管/矩形管来制作而成。优点是，一方面在抗弯、抗扭强度相同时，其重量较轻；另一方面，其中空结构，能够有效吸收一部分振动，从而达到一定的缓冲效果。由于本实用新型所述液压振动台主要应用于低频振动(如0.1Hz至200Hz)，其只需要采用矩形方管/矩形管来缓冲即可，无需安装铰链。安装铰链的缺点有：成本高，长期使用后间隙变大，需要定期更换。

为方便安装，还设置第二垫板54、第一垫板36，其均优选钢板制成。

实施例3

如图4所示，所述双向柔性连接件62包括柱体621，所述柱体621的首尾两端均设置有安装孔629，所述柱体621中段的内部设置有空心腔622，所述柱体621中段的侧壁设置有多个呈对称分布的腰圆孔623，所述腰圆孔623的长度方向与柱体621的长度方向之间呈平行设置，所述柱体621的中段与柱体621的首端之间设置有一组第一弧形槽组和一组第二弧形槽组，所述第一弧形槽组由两个设置在柱体621侧壁的第一弧形槽624组成，两个第一弧形槽624呈轴对称设置；所述第二弧形槽组由两个设置在柱体621侧壁的第二弧形槽625组成，两个第二弧形槽625呈轴对称设置，所述第二弧形槽625的槽口指向与第一弧形槽624的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体621的中段与柱体621的尾端之间设置有一组第三弧形槽组和一组第四弧形槽组，所述第三弧形槽组由两个设置在柱体621侧壁的第三弧形槽626组成，两个第三弧形槽626呈轴对称设置；所述第四弧形槽组由两个设置在柱体621侧壁的第四弧形槽627组成，两个第四弧形槽627呈轴对称设置，所述第四弧形槽627的槽口指向与第三弧形槽626的槽口指向之间呈垂直设置，所述第三弧形槽626的槽口指向与第一弧形槽624的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体621首尾两端的端面中央还设置有圆孔628。

首先，圆孔628、第四弧形槽627、第三弧形槽626、第二弧形槽625、第一弧形槽624、腰圆孔623、空心腔622均具有减重的作用。其中，腰圆孔623与空心腔622相连通。

其次，设置腰圆孔623的设置，使得柱体621的中段具有相当的刚度，能够满足轴向力传递需要。第四弧形槽627、第三弧形槽626、第二弧形槽625和第一弧形槽624的设置以及其对应的槽口指向均呈垂直设置，这样的优点，在满足使得柱体621具有柔性，对施加于其上的力具有回弹性；避免槽口指向均相同所带来柔性过大的缺陷，同时能够最大限度保证轴向力的传递效果。其中，所述第四弧形槽627、第三弧形槽626、第二弧形槽625和第一弧形槽624的横截面均为弧形结构。

最后，从减重效果来说，最优选是不设置腰圆孔623和空心腔622，全部设置对应的弧形槽，但是该方案会导致轴向力传递效果变差的缺陷。如果全部选择设置腰圆孔623和空心腔622，会导致柔性变差的缺陷。

综上，所述双向柔性连接件62设置成如图4所示结构。所述双向柔性连接件62能够满足实施例1所需的用途。相对于采用铰链来约束，所述双向柔性连接件62的磨损小，使用寿命长；另外，所述双向柔性连接件62举行双向传递效果(柔性、刚性)，实施效果好。

实施例4

如图5所示，所述第一单向柔性连接件32的横截面为“工”字状结构，所述第二单向柔性连接件52的横截面为“工”字状结构。

首先，所述第一单向柔性连接件32和第二单向柔性连接件52的结构相同，因此在第二单向柔性连接件52具有示意图的情况下，第一单向柔性连接件32的横截面示意图作省略处理。

第一单向柔性连接件32和第二单向柔性连接件52均具有一定的柔性，其能够在振幅较小的情况下，达到一定的缓冲效果，从而能够给予足够的位移补偿，适应X向的伸缩变化。即使X向和Z向同时伸缩变化，也能够进行补偿。第一单向柔性连接件32和第二单向柔性连接件52的刚性较差，因此不能用作约束件，也就说，不能利用第一单向柔性连接件32/第二单向柔性连接件52来代替双向柔性连接件62。

所述第一单向柔性连接件32和第二单向柔性连接件52的结构简单，安装方便，成本低。

在上述实施例中，本实用新型所述液压振动台，采用液压伺服缸作为驱动器(X向作动器31、Z向作动器51可选用英国SERVOTEST品牌的080型伺服液压油缸)，工作压力达到280bar，可以实现大载荷试件的试验需求，同时其启动频率可以达到0.1Hz，水平和垂直双向同时加载，无漏磁风险。

本实用新型所述液压振动台可用于考核验证船舶海工领域中电工、电子和机电设备样品，发现早期故障，模拟实际工况和强度试验。

本实用新型所述液压振动台的稳定性好，使用寿命长。

由于采用钢制振动台面20、第一单向柔性连接件32、第二单向柔性连接件52、双向柔性连接件62，所述液压振动台经久耐用，免维护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压振动台，其特征在于：包括振动台面(20)、X向加载系统、Y向约束系统、Z向加载系统、基座(10)，所述X向加载系统设置在振动台面(20)的一端，所述X向加载系统包括加载方向沿着振动台面(20)长度方向设置的X向作动器(31)、位于X向作动器(31)和振动台面(20)之间的第一单向柔性连接件(32)；所述Z向加载系统安装在振动台面(20)的另一端，所述Z向加载系统包括加载方向沿着振动台面(20)高度方向设置的Z向作动器(51)、位于Z向作动器(51)和振动台面(20)之间的第二单向柔性连接件(52)，所述Z向作动器(51)和第二单向柔性连接件(52)均设置在振动台面(20)的下方；所述Y向约束系统包括约束方向沿着振动台面(20)宽度方向设置的双向柔性连接件(62)，所述X向加载系统、Y向约束系统和Z向加载系统均安装在基座(10)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种液压振动台，其特征在于：所述X向加载系统还包括固定安装在X向作动器(31)尾部的第一安装座(34)、设置在第一安装座(34)下方的第一支座(33)、设置在第一支座(33)和基座(10)之间的第一垫座，所述第一安装座(34)与第一支座(33)的上端固定连接，所述第一支座(33)的下端与第一垫座固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种液压振动台，其特征在于：所述Z向加载系统还包括固定安装在Z向作动器(51)和基座(10)之间的第二垫座。

4.根据权利要求3所述的一种液压振动台，其特征在于：所述Y向约束系统还包括设置在双向柔性连接件(62)与基座(10)之间的第二支座(61)，所述双向柔性连接件(62)呈水平设置，所述双向柔性连接件(62)的长度方向与振动台面(20)的宽度方向之间呈平行设置，所述双向柔性连接件(62)的首端与振动台面(20)的下部固定连接，所述双向柔性连接件(62)的尾端与第二支座(61)的上部固定连接，所述第二支座(61)的下部与基座(10)固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种液压振动台，其特征在于：所述第一垫座包括第一座体(35)和第一垫板(36)，所述第一垫板(36)设置在第一座体(35)的下方。

6.根据权利要求5所述的一种液压振动台，其特征在于：所述第二垫座包括第二座体(53)和第二垫板(54)，所述第二垫板(54)设置在第二座体(53)的下方。

7.根据权利要求1所述的一种液压振动台，其特征在于：所述X向作动器(31)设置有一件，所述Z向作动器(51)设置有三件，所述双向柔性连接件(62)设置有两件。

8.根据权利要求1所述的一种液压振动台，其特征在于：所述双向柔性连接件(62)包括柱体(621)，所述柱体(621)的首尾两端均设置有安装孔(629)，所述柱体(621)中段的内部设置有空心腔(622)，所述柱体(621)中段的侧壁设置有多个呈对称分布的腰圆孔(623)，所述腰圆孔(623)的长度方向与柱体(621)的长度方向之间呈平行设置，所述柱体(621)的中段与柱体(621)的首端之间设置有一组第一弧形槽组和一组第二弧形槽组，所述第一弧形槽组由两个设置在柱体(621)侧壁的第一弧形槽(624)组成，两个第一弧形槽(624)呈轴对称设置；所述第二弧形槽组由两个设置在柱体(621)侧壁的第二弧形槽(625)组成，两个第二弧形槽(625)呈轴对称设置，所述第二弧形槽(625)的槽口指向与第一弧形槽(624)的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体(621)的中段与柱体(621)的尾端之间设置有一组第三弧形槽组和一组第四弧形槽组，所述第三弧形槽组由两个设置在柱体(621)侧壁的第三弧形槽(626)组成，两个第三弧形槽(626)呈轴对称设置；所述第四弧形槽组由两个设置在柱体(621)侧壁的第四弧形槽(627)组成，两个第四弧形槽(627)呈轴对称设置，所述第四弧形槽(627)的槽口指向与第三弧形槽(626)的槽口指向之间呈垂直设置，所述第三弧形槽(626)的槽口指向与第一弧形槽(624)的槽口指向之间呈垂直设置；所述柱体(621)首尾两端的端面中央还设置有圆孔(628)。

9.根据权利要求1所述的一种液压振动台，其特征在于：所述第一单向柔性连接件(32)的横截面为“工”字状结构，所述第二单向柔性连接件(52)的横截面为“工”字状结构。

Images