一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置的製作方法

2023-06-05 12:21:26

專利名稱：一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，特別是涉及一種通過調節永磁鐵間距提高傳遞特性，並不需要增加油源等附加裝置的多維振動試驗用永磁球頭連接裝置。
背景技術：
振動試驗是強度環境試驗的重要方法，在國防領域不僅為新型武器系統和裝備提供重要的設計依據，而且作為武器裝備的主要測試手段，用於裝備性能、可靠性、臨戰狀態的考核與驗收，可有效縮短研製周期，節省人力和財力消耗。單維振動試驗無法暴露試驗件的某些方向振動特性，而且多次單維試驗可能造成過試驗，對於大型器件由於傳遞特性不一致，可能造成局部過實驗或欠試驗。多維振動環境試驗是指用幾個振動臺同時激勵一個試件，並按試驗條件控制試件與激勵系統界面的運動響應，使試件做多維空間運動，以考核試件結構的動強度和儀器設備的可靠性。多軸振動試驗系統設計的關鍵在于振動臺的運動部件或驅動杆與工作平臺的連接裝置的設計，連接裝置在能很好的傳遞一個方向的振動時，還應允許其它方向的運動，這樣才能實現工作平臺的多方向運動解耦。目前工作平臺與振動臺連接裝置有自潤滑球型接頭和液壓球型聯軸器兩種結構形式。自潤滑球形型接頭的局限性在於其傳遞特性差，較適用於低頻振動。液壓球形聯軸器適用面廣，但需要配備高壓液壓油源，不利於系統整體布局，且存在一定危險性。針對現有技術存在的問題，亟需提供一種新型的多維振動試驗用永磁球頭連接裝置。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種運動過程中無摩擦力的作用，不需要增加油源等附加裝置的多維振動試驗用永磁球頭連接裝置。為解決上述技術問題，本實用新型一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，包括對稱設置的上、下連接基座，對稱設置的上、下內半球，對稱設置的通過球連接螺栓連接的頂球與底球，以及具有對稱結構的基座；上連接基座與上內半球連接並保持間隙，頂球保持間隙地位於上連接基座與上內半球形成的腔體內；下連接基座與下內半球連接並保持間隙，底球保持間隙地位於下連接基座與下內半球形成的腔體內；上、下內半球保持間隙地對稱的位於基座內；球連接螺檢芽過基座的基座通孔；頂球上設置有頂球磁環,底球上設置有底球磁環；上、下連接基座與頂球、底球相對的表面上設有連接基座磁環；上、下內半球與頂球、底球相對的表面上設有內半球內磁環；上、下內半球與基座相對的表面上設有內半球外磁環，基座與內半球外磁環相對應的位置上設有基座磁環；相鄰的磁環均為同磁極相對。上連接基座與上內半球之間，下連接基座與下內半球之間均設有防塵罩。頂球與球連接螺栓之間固定連接，底球與球連接螺栓之間通過螺紋連接。本實用新型使用磁鐵同極性相斥的作用使內半球懸浮，在運動過程中不產生摩擦力的作用，同時上下兩個連接基座底面在受力變化時可保持與初始位置一致，實現多維解耦。連接基座與內半球內表面形成半球間隙，基座與內半球外表面形成基座間隙，該間隙的大小決定了磁鐵間距的大小。基於磁鐵間距越小，同極性互斥力越大的原理，通過調整磁鐵間距改變連接裝置的傳遞特性。本裝置結構簡單，不需配備高壓油源，節省了系統費用，易於布局，且傳遞特性可根據負載力大小無級調節。

圖1為本實用新型所提供的一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置。圖2為連接基座主視圖。圖3為連接基座俯視圖。圖4為連接基座仰視圖。圖5為內半球主視圖。圖6為內半球俯視圖。圖7為內半球仰視圖。圖8為基座王視圖。圖9為基座仰視圖。圖中:1為連接基座，2為連接螺紋，3為沉頭孔，4為連接基座磁環，5為連接孔，6為連接基座防塵螺紋，7為連接基座防塵螺栓，8為防塵罩，9為基座防塵螺栓，10為基座防塵螺紋，11為半球間隙，12.為內半球間隙調節螺紋，13為基座間隙，14為內半球內磁環，15為內半球，16為內半球外磁環，17為內半球通孔，18為基座，19為基座磁環，20為基座通孔，21為底球，22為底球磁環，23為底球螺紋，24為球連接螺栓，25為頂球，26為頂球磁環，27為半球連接螺栓。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。本實用新型針對現有液壓球頭需要配備高壓油源系統，妨礙整體布局，以及自潤滑球形接頭傳遞特性受限的缺點，提出一種永磁球頭連接裝置，該裝置通過永磁體同極性相斥的作用原理，使組成部件相對懸浮，在運動過程中無摩擦力的作用。同時，通過調節永磁鐵間距以提高傳遞特性，並不需要增加油源等附加裝置。具體來說本實用新型包括:對稱設置的上、下連接基座1，對稱設置的上、下內半球15，對稱設置的通過球連接螺栓24連接的頂球25與底球26，以及具有對稱結構的基座18。頂球25上設置有頂球磁環26，底球21上設置有底球磁環22 ;上、下連接基座I與頂球25、底球21相對的表面上設有連接基座磁環4 ;上、下內半球15與頂球25、底球21相對的表面上設有內半球內磁環14 ;上、下內半球15與基座18相對的表面上設有內半球外磁環16，基座18與內半球外磁環16相對應的位置上設有基座磁環19 ;相鄰的磁環均為同磁極相對。連接基座I與內半球15通過半球連接螺栓27相連，其中半球連接螺栓27穿過連接基座I上的沉頭孔3與內半球15上的內半球間隙調節螺紋12相連，通過調節半球連接螺栓27與內半球間隙調節螺紋12的連接長度可以調節半球間隙11的大小，從而調節連接基座磁環4與頂球磁環26之間的間距及內半球內磁環14與頂球磁環26之間的間距。頂球25與底球21通過球連接螺栓24連接，其中頂球25與球連接螺栓24之間固定連接，該固定連接方式可以為螺紋連接、銷連接、鉚接或焊接，球連接螺栓24之間與底球21上的底球螺紋23螺紋聯結。通過改變球連接螺栓24之間與底球21的螺紋連接長度調節基座磁環4與頂球磁環26之間的間距、內半球內磁環14與頂球磁環26之間的間距及基座間隙13的大小。球連接螺栓24穿過基座通孔20及內半球通孔17連接頂球25及底球21。防塵罩8通過連接基座防塵螺栓7與連接基座I的連接基座防塵螺紋6相連，且防塵罩8通過基座防塵螺栓9與基座18的基座防塵螺紋10相連。防塵罩8的作用在於可以防止沙塵進入半球間隙11及基座間隙13已破壞磁極。連接基座I的結構如圖2、圖3及圖4所示，連接螺紋2及連接孔5均呈環形布置，且均位於連接基座I的底面。連接螺紋2及連接孔5的作用在於提供試驗件與本實用新型永磁球頭連接裝置的連接。連接基座磁環4與連接基座I固定連接，其連接方式可以為粘結、螺紋連接等。內半球15的結構如圖5、圖6、圖7所示，內半球間隙調節螺紋12呈環形布置，內半球內磁環14及內半球外磁環16與內半球15固定連接,其連接方式可以為粘結、螺紋連接等。基座18的結構如圖8、圖9所示，基座防塵螺紋10位於基座18的側壁靠近底面位置，基座磁環19與基座18固定連接，其連接方式可以為粘結、螺紋連接等。該裝置工作時，一端連接基座I與激振設備相連，另一端連接基座I與試驗件相連。通過改變球連接螺栓24之間與底球21的螺紋連接長度調節基座磁環4與頂球磁環26之間的間距、內半球內磁環14與頂球磁環26之間的間距及基座間隙13的大小。通過調節半球連接螺栓27與內半球間隙調節螺紋12的連接長度可以調節半球間隙11的大小，從而調節連接基座磁環4與頂球磁環26之間的間距及內半球內磁環14與頂球磁環26之間的間距。該間距及間隙大小決定了相對磁極間的互斥力，也即決定了本裝置的傳遞特性。因為磁極間均為互斥力，底球21與頂球25浮動於連接基座I與內半球15形成的封閉空間內，內半球15浮動於對應底球21或頂球25與基座18之間。由此，振動過程中，各磁極間存在間隙，確保磁極不會碰撞。隨著作用力方向的改變，本實用新型可自由調整轉動角度，保證兩連接基座I底面平行，從而實現多維力對同一點施力的解耦。
權利要求1.一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，其特徵在於:包括對稱設置的上、下連接基座，對稱設置的上、下內半球，對稱設置的通過球連接螺栓連接的頂球與底球，以及具有對稱結構的基座；所述上連接基座與上內半球連接並保持間隙，所述頂球保持間隙地位於上連接基座與上內半球形成的腔體內；所述下連接基座與下內半球連接並保持間隙，所述底球保持間隙地位於下連接基座與下內半球形成的腔體內；所述上、下內半球保持間隙地對稱的位於所述基座內；所述球連接螺栓穿過所述基座的基座通孔； 所述頂球上設置有頂球磁環，底球上設置有底球磁環；所述上、下連接基座與頂球、底球相對的表面上設有連接基座磁環；所述上、下內半球與頂球、底球相對的表面上設有內半球內磁環；所述上、下內半球與基座相對的表面上設有內半球外磁環，所述基座與內半球外磁環相對應的位置上設有基座磁環；所述相鄰的磁環均為同磁極相對。
2.根據權利要求1所述的一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，其特徵在於:所述上連接基座與上內半球之間，下連接基座與下內半球之間均設有防塵罩。
3.根據權利要求1所述的一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，其特徵在於:所述頂球與球連接螺栓之間固定連接，底球與球連接螺栓之間通過螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種多維振動試驗用永磁球頭連接裝置，包括對稱設置的上、下連接基座，對稱設置的上、下內半球，對稱設置的通過球連接螺栓連接的頂球與底球，以及具有對稱結構的基座；頂球上設置有頂球磁環，底球上設置有底球磁環；上、下連接基座與頂球、底球相對的表面上設有連接基座磁環；上、下內半球與頂球、底球相對的表面上設有內半球內磁環；上、下內半球與基座相對的表面上設有內半球外磁環，基座與內半球外磁環相對應的位置上設有基座磁環；相鄰的磁環均為同磁極相對。本實用新型通過調整磁鐵間距改變連接裝置的傳遞特性，結構簡單，不需配備高壓油源，節省了系統費用，易於布局，且傳遞特性可根據負載力大小無級調節。
文檔編號G01M7/02GK202946528SQ201220542000
公開日2013年5月22日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者嚴魯濤, 丁洋, 王有傑, 楊志鵬, 李紅 申請人:北京強度環境研究所, 中國運載火箭技術研究院