本發明專利技術公開了一種振動?加速度試驗設備用振動反作用力主動平衡裝置，振動?加速度試驗設備包括離心機、振動臺和配重塊，振動臺和配重塊分別安裝于離心機的轉臂的兩端，振動反作用力主動平衡裝置中，勵磁電磁鐵固定安裝于離心機的轉臂的一端且位于配重塊的外側，多個控制電磁鐵安裝于與勵磁電磁鐵等高的位置且圍繞勵磁電磁鐵旋轉虛擬圓分布，兩個力傳感器分別安裝于轉臂上，兩個力傳感器的信號輸出端依次與信號調理器、檢測控制器、兩個功率放大器連接，兩個功率放大器的信號輸出端分別與勵磁電磁鐵和控制電磁鐵連接。本發明專利技術通過對振動臺產生的振動反作用力進行主動平衡，實現顯著的力平衡效果，進而達到降低離心機主軸振動的目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種振動反作用力平衡裝置，尤其涉及一種振動-加速度試驗設備用振動反作用力主動平衡裝置。
技術介紹
振動-加速度試驗(或者稱為“振動-加速度綜合環境試驗”)方法在高速飛行器可靠性試驗以及地震模擬等方面有著廣泛的使用需求和應用價值。與傳統單獨試驗的方法相比，使用振動-加速度試驗方法可以更為準確地模擬實際工作環境，有利于及早發現產品潛在的故障與風險。目前環境試驗方法，振動試驗與加速度試驗往往是分別獨立進行的，而對于高速飛行的裝置如導彈、航天飛機、宇宙飛船等，在加速飛行狀態下，受到加速度與振動等多種環境因素的綜合作用。一方面，高加速度使得內部裝置和設備承受巨大的慣性力而產生超重現象;另一方面，發動機振動、氣動結構響應等引起的振動容易對內部裝置和設備造成損壞。單獨使用振動試驗、加速度試驗手段，不能有效地預測綜合環境影響下設備的可靠性，因此開展振動-加速度綜合環境試驗，可以有效地預測在單一環境試驗下無法估計的潛在故障，有利于進一步提高高速飛行器設備的使用可靠性。地震模擬方面，研究巖土工程抗震問題的基本方法主要包括震災調查、數值模擬與理論分析和模型試驗，其中振動-加速度試驗方法是目前模型試驗領域最有效的、最先進的方法。通過研究縮尺模型在高g值環境狀態下的振動響應，可以研究真實結構在地震載荷作用下的變形與破壞機制，從而有效地對民房建筑、橋涵大壩等結構的抗震性能進行考核，并提供相關試驗數據。開展振動-加速度試驗，需要振動-加速度試驗設備，即將振動臺安裝在離心機轉臂上。離心機旋轉產生加速度環境，振動臺提供正弦振動、隨機振動等振動環境。試驗過程中，隨著振動臺的不斷振動，振動臺的振動反作用力通過離心機轉臂傳遞到離心機主軸上，對離心機主軸造成振動沖擊，輕則降低離心機主軸回轉精度，重則造成離心機主軸的損壞，降低離心機主軸的使用壽命。因此，振動-加速度試驗中，對于振動臺振動反作用力控制的好壞，不僅僅影響試驗效果的好壞，更會影響試驗安全。應用于振動-加速度試驗的振動反作用力主動平衡裝置，應滿足以下幾個重要性能要求:I)離心機高速運轉時，離心機轉臂端部受到巨大的離心力，附加的振動反作用力主動平衡裝置需能承受巨大的離心力。2)振動反作用力主動平衡裝置的頻率應能滿足2?2000Hz的使用頻率范圍，主動平衡能力應不小于振動臺的最大推力。3)振動反作用力主動平衡裝置產生的振動主動平衡力應與振動臺產生的振動反作用力在離心機主軸處相互平衡。作為航天航空以及地震模擬等相關領域迫切需要的環境試驗設備，振動-加速度試驗設備的研制成為國內外相關研究的熱點，相繼開發了多款應用于綜合環境試驗以及地震模擬的振動-加速度試驗設備，安裝在離心機上的振動臺也具有多樣性，包括電液振動臺、電動振動臺、壓電式激振系統以及爆炸式激振系統等。當前應用最廣最多的還是附加電液振動臺和電動振動臺的振動-加速度試驗設備。振動-加速度試驗中，對振動臺產生的振動沖擊隔振的好壞直接影響到試驗效果的好壞以及試驗安全，因此隔振技術成為振動-加速度試驗設備開發的一個關鍵技術。對于安裝電液振動臺的振動-加速度試驗設備，常見的隔振裝置主要有三種，分別為柔性帶(或柔性板)隔振、橡膠隔振、空氣彈簧支撐隔振。英國劍橋大學的彈簧作動振動臺采用的是柔性帶(或柔性板)隔振的方法，采用此種方法，主要是將振動臺當作獨立的系統，并將振動臺與離心機用柔性帶連接起來，振動臺實際為懸吊在離心機上的狀態。2002年，西安交通大學與總體所共同研制了一款橡膠隔振裝置，如圖1所示，其中，上圈31與下圈33分別與振動臺和離心機轉臂用螺栓連接，上圈31與下圈33可用A3或45號鋼制成，起到連接振動臺與離心機轉臂以及支撐振動臺的作用，阻尼部分采用軟橡膠32作為阻尼材料，把軟橡膠32填充在上圈31與下圈33之間，達到三向減振的效果，性能測試表明該隔振裝置接近數值分析的理想連接剛度和阻尼，可以達到較好的隔振效果。當前國內外設計生產制造的電動振動臺多采取的是空氣彈簧支撐的隔振方式，效果較明顯，但是由于空氣彈簧支撐隔振裝置的固有頻率較低(小于5Hz)，在進行低頻振動(振動頻率小于5Hz)時，容易引起共振，反而加劇振動沖擊。對于安裝電動振動臺的振動-加速度試驗設備，由于多采用的是小推力電動振動臺與離心機固定連接的方式，似乎沒有采取明顯的隔振措施，這可能是由于振動臺的推力不大，離心機轉臂起到了很大的緩沖質量作用，離心機主軸與轉臂的連接部位通過優化設計，使其能夠承受轉臂傳遞過來的振動力。隨著振動-加速度試驗對象由部件級向整體級不斷發展，合適的隔振裝置設計也成為安裝有電動振動臺的振動-加速度試驗設備開發的關鍵技術。綜上，傳統的振動-加速度試驗設備，采用的振動反作用力平衡裝置基本為被動式，即緩沖隔振裝置。常見的隔振裝置主要有三種:I)柔性帶(或柔性板)隔振，一般結構是將振動臺使用柔性帶與離心機連接在一起，振動臺懸吊在離心機上。2)橡膠隔振，就是在振動臺與離心機轉臂之間放置一層厚厚的橡膠，試驗結果表明，橡膠隔振可以吸收大于2/3的振動。3)空氣彈簧支撐隔振，效果較明顯。上述振動反作用力平衡裝置和方法均為被動式的振動控制方法，從一定程度上降低傳遞到離心機主軸處的振動反作用力，進而降低振動反作用力對離心機主軸的影響。被動式的隔振方法，存在著一定的缺點:I)雖然可以通過隔振裝置降低傳遞到離心機主軸處的振動大小，但是仍有剩余振動沖擊載荷，尚心機主軸依然承受振動沖擊載荷的作用。2)隨著振動-加速度試驗要求以及所需振動臺推力的不斷提高，經過被動式隔振裝置隔振后，傳遞到離心機主軸處的剩余振動沖擊載荷相應提高，使得離心機主軸的工作環境更加惡化。3)采用空氣彈簧支撐隔振方法，雖然效果較明顯，但是由于空氣彈簧支撐隔振裝置的固有頻率較低(低于5Hz)，當進行振動頻率低于5Hz的振動時，空氣彈簧支撐隔振裝置會產生共振，不但不會對振動反作用力產生隔振效果，反而會增大傳遞到離心機主軸處的振動，加劇對離心機主軸的沖擊，因此當采用空氣彈簧支撐隔振時，試驗頻率往往要高于5Hz，當需要進行更低頻率的振動時，需要將空氣彈簧支撐隔振裝置屏蔽掉。存在上述缺點的根本原因就在于，傳統隔振技術采用的是被動式的隔振方法，只能在一定程度上削弱傳遞到離心機主軸處的振動反作用力的大小，但離心機主軸卻始終承受振動沖擊載荷，而不能從根本上平衡此振動沖擊載荷對離心機主軸造成的彎曲變形與傾覆作用。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于為了解決上述問題而提供一種對振動臺產生的振動反作用力進行主動平衡的振動-加速度試驗設備用振動反作用力主動平衡裝置。本專利技術通過以下技術方案來實現上述目的:—種振動-加速度試驗設備用振動反作用力主動平衡裝置，所述振動-加速度試驗設備包括離心機、振動臺和配重塊，所述振動臺和所述配重塊分別安裝于所述離心機的轉臂的兩端且位于所述離心機的主軸的兩側，所述振動反作用力主動平衡裝置包括勵磁電磁鐵、控制電磁鐵、第一力傳感器、第二力傳感器、信號調理器、檢測控制器、第一功率放大器和第二功率放大器，所述勵磁電磁鐵固定安裝于所述離心機的轉臂的一端且位于所述配重塊的外側，多個所述控制當前第1頁1 2 3 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種振動?加速度試驗設備用振動反作用力主動平衡裝置，所述振動?加速度試驗設備包括離心機、振動臺和配重塊，所述振動臺和所述配重塊分別安裝于所述離心機的轉臂的兩端且位于所述離心機的主軸的兩側，其特征在于：所述振動反作用力主動平衡裝置包括勵磁電磁鐵、控制電磁鐵、第一力傳感器、第二力傳感器、信號調理器、檢測控制器、第一功率放大器和第二功率放大器，所述勵磁電磁鐵固定安裝于所述離心機的轉臂的一端且位于所述配重塊的外側，多個所述控制電磁鐵安裝于與所述勵磁電磁鐵等高的位置且均勻分布于所述勵磁電磁鐵隨所述轉臂旋轉時形成的虛擬圓的外周，所述第一力傳感器和所述第二力傳感器分別安裝于所述轉臂上位于所述主軸兩側且盡量靠近所述主軸的位置，所述第一力傳感器的信號輸出端和所述第二力傳感器的信號輸出端分別與所述信號調理器的信號輸入端連接，所述信號調理器的信號輸出端與所述檢測控制器的檢測信號輸入端連接，所述檢測控制器的控制信號輸出端分別與所述第一功率放大器的信號輸入端和第二功率放大器的信號輸入端連接，所述第一功率放大器的信號輸出端與所述勵磁電磁鐵的控制信號輸入端連接，所述第二功率放大器的信號輸出端分別與多個所述控制電磁鐵的控制信號輸入端連接。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王仁超，周桐，胡勇，王玨，田光明，牛寶良，李曉琳，王宇飛，蔣寧，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院總體工程研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51
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