TW201833528A - 振動測試夾具 - Google Patents

Abstract

一種用於振動夾具之T膜軸承包括：一底板；二分開中間板，其定位在該底板上；二分開頂板，其定位在該等中間板上，其中該等中間板及該等頂板形成供一滑板之一T形引導構件移動的一T形直線通道；及多數油分配槽，其定位在該等頂板及該底板之各板的一頂表面上且界定一獨立壓力區域，並且各槽具有用以供給潤滑油至該槽之一專用流量限制器，以便潤滑該引導構件在該直線通道內及該滑板在該等頂板上之往復移動。

Description

振動測試夾具

本發明係有關於用以模擬施加在一欲測試物件上之振動及衝擊負載之測試設備，且更特別有關於具有直線軸承系統之振動測試夾具，且該直線軸承系統具有在單軸振動及衝擊測試時用以支持一振動測試物件之負載的大油膜軸承表面。

振動測試工業已採用各種方法及系統來模擬振動及衝擊環境以便決定當受到這些環境極端值時之產品有效性及壽命。在振動及衝擊測試設備中對控制為重要之一參數係振動軸。某些測試設備會產生欲測試物件之單軸振動，同時限制未沿著該振動源之輸入軸的任何橫軸振動或移動。

目前已發展出各種油膜台、軸承、軸承油膜台組合及彎曲引導系統來在振動測試時支持該等測試物件。早期防振系統包括具有多種缺點之液壓軸頸軸承滑動台。為解決這些缺點，如在美國專利第4,996,881號中揭露地，申請人開發出具有一滑板之一振動測試夾具，且一單軸往復移動施加在該滑板上用於進行承載在該移動滑板上之一物件的振動或衝擊測試。一直線軸承在該滑板往復移動時支持該滑板及該測試物體之負載。該直線軸承具有用以支持該負載同時相對於該移動軸橫向地及垂直地限制橫軸移動之一大致平面、二維軸承表面。全部負載支持二維軸承表面區域係藉由一油薄膜潤滑，且在該軸承內之多軸限制的區域亦在該滑板之單軸往復移動時藉由一油薄膜潤滑。該直線軸承系統提供在單軸振動時用於該滑板及該欲測試物件在一連續潤滑平坦軸承表面上之全部負載的一軸承支持裝置，同時亦提供在測試時用於該移動滑板之一連續潤滑多軸限制裝置。

該軸承系統包括一倒T形軸承引導構件，用以安裝用於相對該直線軸承支持表面之單軸移動的滑板。該倒T形軸承引導構件與該油膜滑動表面一起提供超過一標準高壓軸頸軸承滑動台系統之能力的一負載能力。該軸承系統在該頂板之頂表面上提供四油孔以便供給用於該T膜軸承之油。該設計為在該滑動台上之非均一外負載提供一有限負載能力及耐受力。這設計具有之另一缺點是由於溫度改變及溫度梯度產生變形，而溫度改變及溫度梯度係在該等T膜軸承與熱腔室一起操作之滑動台一起使用時的一般情況。因此，需要解決與習知設計相關之缺點的一改良振動測試夾具，該振動測試夾具具有與一滑板組合之一T膜軸承。

本發明係有關於一種具有一滑板之振動測試夾具，且一單軸往復移動施加在該滑板上用以進行承載在該移動滑板上之一物件的振動或衝擊測試。一直線軸承在該滑板往復移動時支持該滑板及該欲測試物件之負載。該直線軸承具有用以支持該負載同時相對於該移動軸橫向地及垂直地限制橫軸移動之一大致平面、二維軸承表面。全部負載支持二維軸承表面區域係藉由一油薄膜潤滑，且在該軸承內之多軸限制的區域亦在該滑板之單軸往復移動時藉由一油薄膜潤滑。該直線軸承系統因此提供在單軸振動時用於在一連續潤滑平坦軸承表面上之該欲測試物件中該滑板之全部負載的一軸承支持裝置，同時亦提供在測試時用於該移動滑板之一連續潤滑多軸限制裝置。

在本發明之一實施例中，該軸承系統包括用以安裝該滑板以便相對該直線軸承支持表面單軸移動之一倒T形軸承引導構件。該軸承系統具有在相同表面上界定多數壓力區域之多數油分配槽而非在習知系統中使用之多數圓孔。該等油分配槽及產生之相關壓力區域的大小、形狀及位置增加該測試夾具之有效負載能力。加入油分配槽亦增加該軸承抵抗由於外部溫度改變或其他因素產生之偏心負載的能力。各油分配槽係由一專用流量限制器供油，且該專用流量限制器容許被該槽包圍之各獨立壓力區域與設置在一表面上之任一其他槽無關地抵抗外負載。該等流量限制器藉由使用固持各流量限制器之可分離配件安裝成與各油分配槽相鄰。減少在該流量限制器與該油分配槽間之流體的分接體積增加該軸承抵抗快速改變之外負載的能力。藉由參照以下詳細說明及附圖，可更容易了解本發明之這些及其他態樣。

圖1顯示依據這發明原理之一振動測試夾具的組件。該夾具包括一剛性且大致平面之滑板10，且該滑板10安裝成用以在多數直線支持軸承14之一系統的平坦軸承表面12上往復直線移動。該滑板具有大致均一厚度且在被支持用於在該等上軸承表面12上直線移動之底面的一區域內具有一大致矩形公稱表面積。

多數分開之縱向分開孔16群延伸穿過該滑板。圖1顯示兩個五孔群在一第一軸上對齊，且該第一軸界定該滑板之一移動軸；且兩個分開之五孔群與在該第一軸上之孔群平行的一第二軸上對齊。這些孔群提供用以收納用以將該滑板剛性地固定在一軸承引導構件上之多數固結件的一裝置，且該軸承引導構件係用以引導該滑板在該等軸承表面12上之單軸移動。

該滑板之一端部18突出遠離該滑板之軸承支持表面部份。一排等距分開孔20傾斜地延伸穿過該滑板之端部18。這些孔收納多數固結件(未圖示)，該等固結件係用以將該滑板剛性地固定在一裝置(未圖示)上，該裝置係用以施加一往復直線力在該滑板上以便進行固定在該滑板之上表面上的一物件(未圖示)的衝擊及振動測試。

圖1顯示該測試夾具之一實施例，其中四個分開軸承14安裝成多數並排對以支持該滑板以便讓它在該等軸承表面12上往復移動。該等軸承14剛性地固定在一鋼基板22之上表面上。一直立外壁24延伸環繞該基板22之外周邊，以提供保持收容在該夾具內之潤滑油之一裝置。安裝在該基板之一邊緣上的一歧管26可供該潤滑油過濾及再循環通過該等軸承14。

各軸承14宜為一三層結構，該三層結構具有：一大致矩形底板28；一對橫向地分開、長且窄之大致矩形中間板30，其沿著該底板之相對側互相平行地延伸；及一對橫向地分開、大致矩形頂板32，其沿著該等中間板之相對側互相平行地延伸。該等窄中間板形成沿著各軸承之中心軸延伸的一倒T形通道或槽34之一寬、淺底部。該等頂板比該等中間板寬且分開一窄間隙，且該窄間隙形成在各軸承中的該T形通道之窄部份。該等平坦上軸承表面12係由該頂板32之頂部形成。該頂板之該等軸承表面12用極高準確度切削並位在一共用平坦表面上以便為該滑板10之底部提供軸承支持。

在所示實施例中，相鄰軸承14對之側壁互相抵靠，且沿著由該T形槽界定之一共用軸對齊的軸承對的端壁亦互相抵靠。這產生佔據該夾具內之公稱軸承支持表面積之一大部份的一大致平坦且連續上軸承表面。

分開之連串軸向地對齊且均一地分開的孔36延伸穿過該等頂板32。這些孔與在該等中間板30中及該等底板28中之孔對齊。多數固結件延伸穿過該等孔36，用以將各軸承14剛性地固定在該夾具之基板22上。

該滑板10係安裝成用以藉由剛性地固定在該滑板底部之分開的倒T形引導構件相對於該等軸承14受引導地單軸移動。分開之引導構件滑動地接合在該軸承中之對應T形通道34中，用以在使用時引導該滑板。各引導構件係一二組件結構，該二組件結構包括：一比較寬下引導構件軸承塊38，其具有大致矩形構態且在使用時在該T形通道之寬底部中滑動；及一比較窄上引導構件軸承塊40，其具有大致矩形構態且在使用時在該T形槽34之窄上部中滑動。各上軸承塊40固定在一對應下軸承塊38上且亦剛性地固定在該滑板之底部。該等軸承引導件提供用以引導該滑板沿著在該等軸承14中之該等並排對齊T形通道34對單軸移動的一裝置。分開之連串孔42延伸穿過各上軸承塊40且與圖2所示之該下軸承塊中的對應孔43對齊以提供用以收納用以將該等T形軸承引導件剛性地固定在該滑板底部上之螺紋固結件的裝置。

以下請參閱圖2至4，該底板28具有通過該基板之一側的一油流動口44且具有通過該基板之相對側壁的一類似油流動口46。一油流動口48通過該底板之一端壁，且一類似油流動口(未圖示)通過該底板之相對端壁。油流動口48作為一油入口且包括定位在該油入口通道內之一油壓力連接器50。這油壓力連接器可控制油由該歧管流過該入口且接著流至該底板內之一主油溝(未圖示)。可使用一六角塞52來依需要阻擋來自油流動口之油流動。若該底板28定位成與一相同軸承在其側邊相鄰或與其一端或兩端相鄰，則來自該歧管之油流動通過該底板且接著進入一或多數相鄰基板中。在這情形中，用一或多數壓力連接器50取代該或該等六角塞52來控制油由該底板流至一相鄰底板。如圖5與6中更詳細所示及稍後在此更詳細所述地，該底板28內之油接著由該底板橫向地流動通過該等側口44或46中之一或多數側口，或朝端部方向通過其中一端口48進入在定位成與該基板之各側或各端相鄰之相鄰軸承的底板中的類似油入口。

請參閱圖2與3，潤滑油通入該等入口44、48且接著通過由該底板28延伸之垂直油通道54而進入該等中間板30中之對應垂直油通道56。通過該等中間板之潤滑油接著通過該等頂板32中之對應密封垂直油通道62。該等頂板內之內油供給線供給該潤滑油至在該等頂板32之頂表面12上的十六個油分配槽64(各頂板上有八個槽)，且各油分配槽64在該等頂板與該滑板間界定一壓力區域。該等油分配槽64及相關壓力區域之大小、形狀及位置增加該測試夾具之有效負載能力。

獨立油分配槽邊界之有效形狀包括大致相等之一全長及寬度尺寸。形狀可包括圓形、正方形、三角形、六邊形、八邊形或在各側具有大致相等長度之任何多邊形。這在未準確地知道該等欲測試物體之外負載分配時特別有用。

油分配槽之配置亦增加該軸承抵抗因外部溫度改變或其他因素產生之偏心負載的能力。增加由任一既定區域中之獨立油分配槽產生的壓力穴數量增加該液壓軸承抵抗未均一分配在整個工作表面上之局部負載的能力。該等油分配槽之大小應大致相等且均一地分配在該表面上以使該完整液壓軸承之非對稱負載能力達到最大。

各油分配槽係由一專用流量限制器63供油，且該專用流量限制器63容許被該槽包圍之各獨立壓力區域與在該等頂板之軸承表面12上的其他十六個槽中之任一槽無關地抵抗外負載。該等流量限制器63藉由使用固持定位各流量限制器之可分離配件65安裝成非常靠近各油分配槽。減少在該流量限制器與該油分配槽間之油的分接體積增加該軸承抵抗快速改變之外負載的能力。

在該等頂板之內側壁68中的油出口67供給潤滑油至該等窄上軸承塊40之側，且該等窄上軸承塊40在該等T形通道34之窄部份中滑動，如圖4中之箭號70所示。油分配槽64係沿著該等頂板之底壁面71設置以供給潤滑油至該下引導構件軸承塊38之上壁部份，如圖4中之箭號72所示。

分別流過該底板28中之流量限制器63的潤滑油供給油至設置在該底板之一上表面74中的油分配槽64以潤滑在該滑板引導軸承上之下軸承塊38的一底壁76，如圖4中之箭號78所示。圖2顯示在底板28之上表面74上的八個油分配槽。因此，在壓力下之油供給至該T形引導通道中之T形引導構件的全部表面間的界面及該等軸承之全部軸承軸承表面12。該等中間塊之上與下表面及該窄上軸承塊40之上表面包括用以分配油至限制器之油分配槽69，且該限制器接著將油傳送至在該軸承之頂與底板的負載表面上的油分配槽。

藉由多數螺栓80將該等軸承組件固定在一起成為一剛性單元，該等螺栓80向上延伸通過在該底板28中之埋頭孔82且通過在該等中間板30中之對齊孔84並螺入在該頂板32中之內孔86而將該等底板、中間及上板固持在一起成為一剛性單元。類似地，多數螺栓87向下延伸通過該等頂板中之孔36，通過該等中間板30中之內孔88，通過該底板28中之內孔90且進入該夾具之基板中的螺孔(未圖示)，用以藉由螺栓將該等三層軸承組件固定在該夾具上成為一剛性單元。

多數螺栓92向下延伸穿過該軸承引導件之窄上軸承塊40中的內孔94且進入該軸承引導件之寬下軸承塊38中的螺孔96以便固持該等塊40與38在一起成為一剛性倒T形單元。該剛性單元接著藉由多數固結件螺穿過該塊40中之孔42而固定在該滑板10之底部上。

如圖1所示，該歧管26藉由多數固結件安裝在該主基板22之側上。一入口油壓力管將油由一油源傳送至該歧管以便在開始透過該入口48中之壓力連接器50將油由該歧管供給至該等底板28中前進行分配及過濾，如圖5與6最佳地所示。內水平通路118與120將油傳送至用於該等油分配通道64之專用流量限制器63且多數垂直通路121將油傳送通過該等中間板至該等頂板。該等頂板中之多數通路122將油傳送至用於定位在該等頂板32中之該等油分配通道64的專用流量限制器63。另外之入口48定位成環繞該底板及頂板之端面且可用於依需要由該等板導入或移除油或作為測試口。這提供用於使該油在壓力下由該歧管流動通過該夾具且用以使該油通過一返回管返回該主要油源。一油收集器提供用以在包圍該等軸承之塵粒(mote)中收容該油源的一矩形外周壁24。

眾所周知，一欲測試物件藉由多數固結件剛性地固定在該滑板之頂面上，且該等固結件接合在該滑板頂部中之一格狀圖案的嵌件(未圖示)中。使用時，該欲測試物件在由該振動滑板承載時受到振動。該滑動台被引導而沿著該等T形通道進行單軸縱向往復移動。該等T形引導構件在各通道中滑動用以引導該滑板在該等頂板32之軸承表面12上來回地移動。潤滑油供給至該等上軸承表面12使得該滑板及該欲測試物件之負載被該潤滑上直線軸承表面支持。該滑板及該欲測試物件之負載被該底軸承板28之上表面部份部分地支持，其中該下軸承塊38在該底板上來回地滑動。在該軸承引導件之底部與該底板之上表面間的這界面被該流動潤滑油100%潤滑。

在其振動時，該滑板受到限制而無法相對其移動軸橫向地同時相對該等軸承之負載軸承表面垂直地進行橫軸移動。在該倒T形通道中滑動之倒T形軸承引導件提供這多軸限制裝置。

在該頂板之頂面、該頂板之底面及該底板之頂面上的油分配槽的增加大小、形狀及量產生大的有效獨立壓力區域，因此增加該測試夾具之靜態與動態負載能力。在該等表面上之槽中的壓力可與外負載產生作用，因此可隨著負載改變而改變。將一流量限制器定位成與各油分配槽相鄰可增加油流速且因此增加將可能由在該滑動台上方之一溫度腔室吸收之熱帶走的能力。熱管理提供可靠之滑動台操作。非常靠近各油分配槽之該等獨立流量限制器的位置可減少在該限制器與該槽間之流體的分接體積且因此增加該測試夾具之動態負載能力。

本發明之一實施例的其他改良可包括為較大安裝螺栓87提供之穿過該頂板的一增加孔大小36以增加該測試夾具之負載能力。此外，增加該下軸承塊38及該頂板32之厚度亦可增加剛性及減少該軸承在負載下之偏轉以增加該夾具之負載能力。中間板30亦可具有一對應厚度增加以便在振動測試時獲得更好的結果。

雖然本發明已對其一實施例說明及顯示過了，但應了解的是在以下請求之本發明全部意圖範圍內可進行多種改變及修改。

10‧‧‧滑板

12‧‧‧軸承表面

14‧‧‧軸承

16,20,36,42,43‧‧‧孔

18‧‧‧端部

22‧‧‧基板

24‧‧‧直立外壁

26‧‧‧歧管

28‧‧‧底板

30‧‧‧中間板

32‧‧‧頂板

34‧‧‧(倒)T形通道或槽

38‧‧‧下(引導構件)軸承塊

40‧‧‧上(引導構件)軸承塊

44,46,48‧‧‧油流動口

50‧‧‧壓力連接器

52‧‧‧六角塞

54,56,62‧‧‧垂直油通道

63‧‧‧流量限制器

64,69‧‧‧油分配槽

65‧‧‧可分離配件

68‧‧‧內側壁

70,72,78‧‧‧箭號

71‧‧‧底壁面

74‧‧‧上表面

76‧‧‧底壁

80,87,92‧‧‧螺栓

82‧‧‧埋頭孔

84‧‧‧對齊孔

86,88,90,94‧‧‧內孔

96‧‧‧螺孔

118,120‧‧‧內水平通路

121‧‧‧垂直通路

122‧‧‧通路

圖1係顯示依據這發明原理之一振動測試夾具的多數組件的分解立體圖；

圖2係顯示該直線軸承及滑動引導總成之詳細構造的俯視分解立體圖；

圖3係圖2之仰視分解立體圖；

圖4係圖2之端面圖；

圖5係圖2之俯視圖，顯示該等油分配導管；及

圖6係圖5之端面圖。

Claims (20)

1. 一種具有一滑板之振動測試夾具，該滑板適合承載固定於其上之一物件且施加一往復滑動於其上用以進行該物件的衝擊或振動測試，該振動測試夾具包含： 液壓軸承裝置，其固定在一固定位置中用以在測試時支持該滑板在該軸承裝置上往復滑動，該軸承裝置具有一大致平面、二維軸承表面以支持該移動滑板之一大致平面、二維下表面； 一長形單軸引導構件，其具有用於連接該滑板之一大致T形橫截面，該引導構件延伸遠離該滑板之該下表面用以與該軸承裝置中的一大致T形橫截面之對應直線通道滑動地連接，以便引導該滑板沿著一縱向移動軸在該軸承表面上之該往復滑動，該引導構件與該直線通道之該滑動連接包括用以限制該滑板相對於該滑板之該縱向移動軸之橫向移動的裝置、及用以在該滑板縱向移動時限制該滑板相對於該軸承表面之垂直移動的裝置；及 多數油分配槽，其定位在該液壓軸承裝置之該軸承表面上，各槽界定用於該振動測試夾具之一獨立壓力區域且各槽具有用以供給潤滑油至該槽以便潤滑該滑板在該軸承表面上之該往復縱向移動的一專用流量限制器。
2. 如請求項1之夾具，其中各專用流量限制器藉由一可分離配件安裝成與該油分配槽相鄰。
3. 如請求項1之夾具，其中在該軸承表面上具有用於各引導構件之十六個油分配槽。
4. 如請求項1之夾具，其中該液壓軸承裝置包含： 一底板； 二分開中間板，其定位在該底板上；及 二分開頂板，其定位在該等中間板上， 其中該等中間板及該等頂板形成該直線通道。
5. 如請求項4之夾具，其中該等油分配槽設置在該等頂板、中間板及該底板中之各板的一頂面上。
6. 如請求項4之夾具，其中該等頂板具有在一側表面中用以將油導入該直線通道中的至少一流量限制器。
7. 如請求項1之夾具，其包括一基板，該軸承裝置剛性地固定在該基板上，且更包括用以使該潤滑油循環通過該基板到達該軸承表面並到達該橫向及垂直限制裝置的裝置。
8. 如請求項1之夾具，其中該單軸引導構件包含一倒T形引導件，該倒T形引導件承載在該滑動台上且可相對於該軸承裝置中之一對應倒T形通道移動，且其中該軸承表面之一部份係在該軸承裝置中之該倒T形通道的底部。
9. 如請求項8之夾具，其包括並排地安裝在該夾具中之至少一對該軸承裝置，藉此使該滑板被引導而沿著第一與第二縱軸在一對平行倒T形通道中移動，且對應之倒T形引導件對可在各通道中移動。
10. 如請求項1之夾具，其中該夾具包括安裝成彼此相鄰之多數軸承裝置以提供橫跨該等相鄰軸承裝置之連續二維軸承表面來支持該滑板，且包括用以透過一共用油壓力系統供給該油至該等多數軸承裝置之該軸承及多數軸承限制表面的裝置。
11. 一種用以進行一欲測試物件之振動及衝擊測試的方法，其包含以下步驟： 將一大致平面滑板安裝在一固定軸承上使得該軸承之一大致平面、二維軸承表面支持該滑板之一大致平面、二維下表面以便該滑板在該軸承表面上單軸往復移動； 將具有大致T形橫截面之一長形引導構件連接在該滑板上，因此該引導構件突出遠離該滑板之一下表面且與該固定軸承中之對應大致T形橫截面的一長形直線通道滑動地連接； 將一欲測試物件安裝在該滑板上； 對該滑板施加一往復直線致動力，用以對該滑板施加單軸直線往復移動以便用於進行該物件的衝擊或振動測試，其中該大致T形引導構件與該對應大致T形直線通道之連接在測試該物件時引導該滑板在該軸承表面上之往復移動； 該大致T形引導構件與該對應大致T形直線通道之連接限制該滑板朝與其直線移動橫向及相對該軸承表面垂直之方向的移動；及 供給潤滑油至定位在該軸承上且界定用於該振動測試夾具之多數獨立壓力區域的多數油分配槽，各槽具有用以供給潤滑油至該槽以便潤滑該滑板在該軸承表面上之該往復縱向移動的一專用流量限制器。
12. 一種用於一振動夾具之T膜軸承，該振動夾具具有一滑板及由該滑板延伸之一T形引導構件，該T膜軸承包含： 一底板； 二分開中間板，其定位在該底板上； 二分開頂板，其定位在該等中間板上； 其中該等中間板及該等頂板形成供該滑板之一T形引導構件往復移動的一T形直線通道；及 多數油分配槽，其定位在該T膜軸承之多數軸承表面上，各槽界定用於該軸承之一獨立壓力區域，各槽具有用以供給潤滑油至該槽以便潤滑該滑板在該軸承表面上之該往復縱向移動的一專用流量限制器。
13. 如請求項12之軸承，其中在該頂板之一頂面上具有十六個油分配槽。
14. 如請求項12之軸承，其中在該底板之一頂面上具有八個油分配槽。
15. 如請求項12之軸承，其中該等油分配槽設置在該等頂板及該底板中之各板的一頂面上。
16. 如請求項12之軸承，其中該等頂板在一側表面中具有用以將油導入該直線通道中之至少一流量限制器。
17. 如請求項12之軸承，其中具有並排地安裝在一振動夾具中之一對軸承。
18. 如請求項12之軸承，其中多數軸承安裝成彼此相鄰以提供連續二維軸承表面來支持該滑板。
19. 如請求項5之夾具，其中多數油分配槽亦設置在該等頂板之一底面上。
20. 如請求項15之軸承，其中多數油分配槽亦設置在該等頂板之一底面上。