離心機用振動臺的製作方法
2023-06-08 06:11:51 3
專利名稱：離心機用振動臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種振動臺，特別是一種能直接應用於離心環境下的振動臺。
背景技術：
我國航空航天事業的快速發展對航天裝置的可靠性提出了越來越高的要求。而航 天裝置內部各種元器件的壽命直接關係到航天裝置的可靠性問題。對這些元器件進行可靠 性加速環境試驗具有重要的理論和實際意義。而單一參數的環境試驗並不能全面模擬航天 裝置元器件的工作環境。為提高環境試驗的精度，必須構建多參數複合環境加速試驗系統， 並對複合環境試驗及各環境因素間的耦合進行研究。線加速度和振動複合是最常用的複合環境試驗系統。線加速度通常由離心機實 現，振動通常由振動臺實現，通過把振動臺安裝在離心機機臂上實現兩因素的複合。振動臺 在離心機上的安裝有順臂安裝和垂臂安裝兩種方式。對於順臂安裝，在離心力的作用下，振 動臺的運動部件會橫向、軸向偏離平衡位置，影響振動臺的正常工作，嚴重時會造成振動臺 動圈卡死而燒毀。因此，普通的振動臺不能直接用於離心環境下。
發明內容
為克服現有的振動臺在離心環境下運動部件發生偏移而無法直接用於離心環境 下的缺點，本發明提供了一種在離心環境下糾正運動部件的偏移、能直接用於離心環境下 的離心機用振動臺。離心機用振動臺，包括機架，所述的機架上設有產生振動的振動臺動圈和用於承 載待測試工件的測試平臺，所述的測試平臺的左端通過平臺推桿與所述的振動臺動圈連 動；
其特徵在於所述的測試平臺的右端通過糾偏推桿連接一阻止振動臺動圈在軸向方向 上過度偏移的糾偏機構；
所述的振動臺動圈的鋁架上外圍設有阻止動圈發生周向扭轉或徑向位移的支撐機
構；
所述的支撐機構包括與機架固接的、呈中空狀的簧片支架，安裝於簧片支架上的徑向 簧片和軸向簧片，以及連接徑向簧片和軸向簧片的、呈T型的簧片連接架；
所述的鋁架套接與所述的簧片支架內，所述的簧片支架的內壁與所述的鋁架的外壁之 間有間隙；
所述的簧片支架的外表面均勻分布有凸稜，所述的軸向簧片的兩端分別架設於相鄰的 凸稜上，軸向簧片與所述的凸稜固接；
所述的簧片連接架的豎杆部沿動圈軸向固定於所述的軸向簧片的中部，所述的簧片連 接架的橫杆部與所述的徑向簧片固接；
所述的徑向簧片的另一端與所述的鋁架固接； 相鄰的凸稜之間左右對稱地設有兩個支撐機構。
4
進一步，所述的簧片支架呈正稜柱形，所述的簧片支架的稜柱面向外延伸形成所 述的凸稜。進一步，所述的鋁架的外表面設有與所述的徑向簧片連接的第一凸臺，所述的第 一凸臺呈與所述的簧片支架適配的正稜柱；所述的鋁架的左右兩邊分別設有第一凸臺。進一步，所述的糾偏機構包括與所述的糾偏推桿固接的隔板，分別位於所述的隔 板的兩邊的密閉的高壓艙、和與大氣連通的低壓艙，位於高壓艙的、且正對所述的隔板以監 測糾偏推桿的位移量的位移傳感器；所述的高壓艙和低壓艙固定於所述的機架，所述的位 移傳感器的輸出信號輸入至一控制器中；
所述的高壓艙上設有通過充氣電磁閥與高壓氣泵連通的入氣口，和通過放氣電磁閥與 大氣連通的出氣口，所述的充氣電磁閥和放氣電磁閥受控於所述的控制器；
所述的高壓艙和低壓艙固接，高壓艙的高壓腔與低壓艙的低壓腔通過所述的隔板相互 作用；所述的隔板與所述的高壓艙通過環形密封膜密封連接；
所述的密封膜包括外圈、內圈和連接內、外圈的環形橡膠膜；所述的密封膜的外圈通過 外圈固定環壓緊並固定於低壓艙上，所述的密封膜的內圈通過內圈固定環壓緊並固定於所 述的隔板上。進一步，所述的高壓艙的中心設有安裝所述的位移傳感器的螺紋通孔，所述的通 孔的內壁向隔板方向延伸形成一圈環柱形的第二凸臺，所述的位移傳感器與所述的第二凸 臺密封連接。進一步，所述的位移傳感器與所述的第二凸臺通過螺紋進行密封連接。進一步，所述的糾偏推桿與所述的隔板一體成型。進一步，所述的測試平臺通過一平臺支架與所述的機架連接，所述的平臺支架包 括固定於所述的測試平臺的左右兩端的、沿前後方向延伸的支撐簧片，和固定所述的支撐 簧片的自由端的簧片安裝架；所述的簧片安裝架與所述的機架固接，所述支撐簧片通過簧 片壓板的螺栓固定於所述的簧片安裝架上。本發明的技術構思是由軸向簧片和徑向簧片構成振動臺動圈的支撐機構，使振 動臺動圈僅可沿軸嚮往復振動，而徑向振動則受到支撐機構的限制，防止動圈沿徑向移動 或周向扭轉。支撐機構在兩個平面分別在四個位置對動圈的偏移、扭轉等橫向振動進行約束。 在安裝時，在保證動圈和氣隙磁場同軸的前提下，拉緊各支撐單元的徑向簧片，依靠軸向簧 片的扭轉變形、徑向簧片的槓桿放大作用實現對動圈往復振動的跟隨。該支撐機構具有軸 向剛度小、徑向剛度大的特點，在完成對振動臺動圈的支撐的前提下，減小對運動部件軸向 振動的影響。測試平臺通過支撐簧片安裝於平臺支架上。使用彈性材料來製造平臺支架，當推 杆振動時，平臺支架發生彈性變形，而支撐簧片又起到槓桿放大作用，從而實現對振動的往 復跟隨，並限制測試平臺的其餘自由度。在測試平臺的右端設置糾偏機構，通過在隔板兩邊設置內壓不同的高壓艙和低壓 艙，以隔板兩邊的壓力差作為糾正振動臺偏移的糾偏力，使運動部件回到初始平衡位置，保 證振動臺正常工作。糾偏力通過糾偏推桿，經測試平臺、平臺推桿傳遞至振動臺動圈，以平 衡振動臺動圈及糾偏力傳遞部件自身所受的離心力。通過控制高壓艙和低壓艙的壓力差，即可調整糾偏力的大小。在高壓艙上設置凸臺，不但可以實現位移傳感器和高壓艙的密封連接，而且凸臺 還可限定振動臺動圈的最大偏移量，以保證安全。當位移傳感器感應到的糾偏推桿的實際偏移位移量大於預設允許最大位移量時， 控制器使充氣電磁閥打開、放氣電磁閥關閉，向高壓艙中充入高壓氣，提高糾偏力，直至糾 偏推桿前進至設定允許範圍內。當位移傳感器感應到的糾偏推桿的實際偏移位移量小於預設允許最小位移量時， 控制器使充氣電磁閥打開、放氣電磁閥關閉，卸除高壓艙中部分氣體以減小壓差，降低糾偏 力，直至糾偏推桿回退至設定允許範圍內。本發明使用的糾偏介質為空氣，空氣不但成本低廉，而且密度小，自身受離心力的 作用小，控制簡單，效果好。本發明的有益效果是在克服運動件所受離心力的同時，不影響振動臺的正常運 動。改進後的振動臺可順臂安裝於離心機機臂上，構成離心線加速度和振動複合環境試驗 系統。
圖1為本發明的外形示意圖。
圖2為本發明的剖視圖。
圖3為動圈與測試平臺的示意圖。
圖4為徑向簧片和軸向簧片連接的示意圖。
圖5為振動臺動圈示意圖。
圖6為簧片支架的示意圖。
圖7為簧片支架與鋁架連接的剖視圖。
圖8為測試平臺的示意圖。
圖9為糾偏機構的示意圖。
圖10為糾偏機構的密封膜的示意圖。
具體實施例方式參照附圖，進一步說明本發明
離心機用振動臺，包括機架1，所述的機架1上設有產生振動的振動臺動圈2和用於承 載待測試工件的測試平臺3，所述的測試平臺3的左端通過平臺推桿4與所述的振動臺動圈 2連動；
所述的測試平臺3的右端通過糾偏推桿5連接一阻止振動臺動圈2在軸向方向上過度 偏移的糾偏機構6 ；
所述的振動臺動圈的鋁架21上外圍設有阻止動圈發生周向扭轉或徑向位移的支撐機 構7。所述的支撐機構7包括與機架1固接的、呈中空狀的簧片支架74，安裝於簧片支架 74上的徑向簧片72和軸向簧片71，以及連接徑向簧片72和軸向簧片71的、呈T型的簧片 連接架73 ；所述的鋁架21套接與所述的簧片支架74內，所述的簧片支架74的內壁與所述的鋁架 21的外壁之間有間隙；
所述的簧片支架74的外表面均勻分布有凸稜741，所述的軸向簧片71的兩端分別架設 於相鄰的凸稜741上，軸向簧片71與所述的凸稜741固接；
所述的簧片連接架73的豎杆部731沿軸向固定於所述的軸向簧片71的中部，所述的 簧片連接架73的橫杆部732與所述的徑向簧片72固接； 所述的徑向簧片72的另一端與所述的鋁架21固接； 相鄰的凸稜741之間左右對稱地設有兩個支撐機構7。所述的振動臺動圈包括繞線線圈22、環氧基體23和動圈鋁架21。所述的繞線線 圈22位於環氧基體23的繞線槽內，所述的環氧基體23和動圈鋁架21粘結。所述的簧片支架74呈正稜柱形，所述的簧片支架74的稜柱面向外延伸形成所述 的凸稜741。所述的鋁架21的外表面設有與所述的徑向簧片72連接的第一凸臺211，所述的第 一凸臺211呈與所述的簧片支架74適配的正稜柱；所述的鋁架21的左右兩邊分別設有第 一凸臺211。每個第一凸臺可上下、前後地安裝四個支撐機構7，分別與簧片支架74上的凸 稜741對應。動圈2在八個支撐結構7的支撐下，在簧片支架741的孔內進行振動。所述的糾偏機構6包括與所述的糾偏推桿5固接的隔板61，分別位於所述的隔 板61的兩邊的密閉的高壓艙62、和與大氣連通的低壓艙63，位於高壓艙63的、且正對所述 的隔板61以監測糾偏推桿5的位移量的位移傳感器64 ；所述的高壓艙62和低壓艙63固 定於所述的機架1，所述的位移傳感器64的輸出信號輸入至一控制器中；
所述的高壓艙62上設有通過充氣電磁閥與高壓氣泵連通的入氣口，和通過放氣電磁 閥與大氣連通的出氣口，所述的充氣電磁閥和放氣電磁閥受控於所述的控制器；
所述的高壓艙62和低壓艙63固接，高壓艙62的高壓腔621與低壓艙63的低壓腔631 通過所述的隔板61相互作用；所述的隔板61與所述的高壓艙62通過環形密封膜65密封 連接。所述的密封膜65包括外圈651、內圈652和連接內、外圈652、651的環形橡膠膜 653 ；所述的密封膜65的外圈651通過外圈固定環661壓緊並固定於低壓艙63上，所述的 密封膜65的內圈652通過內圈固定環662壓緊並固定於所述的隔板61上。所述的高壓艙62的中心設有安裝所述的位移傳感器64的螺紋通孔，所述的通孔 的內壁向隔板方向延伸形成一圈環柱形的第二凸臺67，所述的位移傳感器與所述的第二凸 臺67密封連接。所述的位移傳感器64與所述的第二凸臺67通過螺紋進行密封連接。所述的糾偏推桿5與所述的隔板61 —體成型。所述的測試平臺3通過一平臺支架8與所述的機架1連接，所述的平臺支架8包 括固定於所述的測試平臺3的左右兩端的、沿前後方向延伸的支撐簧片81，和固定所述的 支撐簧片81的自由端的簧片安裝架82 ；所述的簧片安裝架82與所述的機架1固接，所述 支撐簧片81通過簧片壓板83的螺栓固定於所述的簧片安裝架82上。本發明的技術構思是由軸向簧片71和徑向簧片72構成振動臺動圈2的支撐機 構，使振動臺動圈2僅可沿軸嚮往復振動，而徑向振動則受到支撐機構7的限制，防止動圈
72沿徑向移動或周向扭轉。支撐機構7在兩個平面分別在四個位置對動圈的偏移、扭轉等橫向振動進行約 束。在安裝時，在保證動圈2和氣隙磁場同軸的前提下，拉緊各支撐單元的徑向簧片72，依 靠軸向簧片71的扭轉變形、徑向簧片72的槓桿放大作用實現對動圈2往復振動的跟隨。該 支撐機構7具有軸向剛度小、徑向剛度大的特點，在完成對振動臺動圈的支撐的前提下，減 小對運動部件軸向振動的影響。測試平臺3通過支撐簧片81安裝於平臺支架82上。使用彈性材料來製造平臺支 架82，當推桿振動時，平臺支架82發生彈性變形，而支撐簧片81又起到槓桿放大作用，從而 實現對振動的往復跟隨，並限制測試平臺3的其餘自由度。在測試平臺3的右端設置糾偏機構6，通過在隔板61兩邊設置內壓不同的高壓艙 62和低壓艙63，以隔板61兩邊的壓力差作為糾正振動臺偏移的糾偏力，使運動部件回到初 始平衡位置，保證振動臺正常工作。糾偏力通過糾偏推桿，經測試平臺3、平臺推桿4傳遞至 振動臺動圈2，以平衡振動臺動圈2及糾偏力傳遞部件自身所受的離心力。通過控制高壓艙 62和低壓艙63的壓力差，即可調整糾偏力的大小。在高壓艙62上設置第二凸臺67，不但可以實現位移傳感器64和高壓艙62的密封 連接，而且第二凸臺67還可限定振動臺動圈2的最大偏移量，以保證安全。當位移傳感器64感應到的糾偏推桿5的實際偏移位移量大於預設允許最大位移 量時，控制器使充氣電磁閥打開、放氣電磁閥關閉，向高壓艙中充入高壓氣，提高糾偏力，直 至糾偏推桿5前進至設定允許範圍內。當位移傳感器64感應到的糾偏推桿5的實際偏移位移量小於預設允許最小位移 量時，控制器使充氣電磁閥關閉、放氣電磁閥打開，卸除高壓艙中部分氣體以減小壓差，降 低糾偏力，直至糾偏推桿5回退至設定允許範圍內。本發明使用的糾偏介質為空氣，空氣不但成本低廉，而且密度小，自身受離心力的 作用小，控制簡單，效果好。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護 範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技術 人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
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權利要求
離心機用振動臺，包括機架，所述的機架上設有產生振動的振動臺動圈和用於承載待測試工件的測試平臺，所述的測試平臺的左端通過平臺推桿與所述的振動臺動圈連動； 其特徵在於所述的測試平臺的右端通過糾偏推桿連接一阻止振動臺動圈在軸向方向上過度偏移的糾偏機構；所述的振動臺動圈的鋁架上外圍設有阻止動圈發生周向扭轉或徑向位移的支撐機構；所述的支撐機構包括與機架固接的、呈中空狀的簧片支架，安裝於簧片支架上的徑向簧片和軸向簧片，以及連接徑向簧片和軸向簧片的、呈T型的簧片連接架；所述的鋁架套接與所述的簧片支架內，所述的簧片支架的內壁與所述的鋁架的外壁之間有間隙；所述的簧片支架的外表面均勻分布有凸稜，所述的軸向簧片的兩端分別架設於相鄰的凸稜上，軸向簧片與所述的凸稜固接；所述的簧片連接架的豎杆部沿動圈軸向固定於所述的軸向簧片的中部，所述的簧片連接架的橫杆部與所述的徑向簧片固接；所述的徑向簧片的另一端與所述的鋁架固接；相鄰的凸稜之間左右對稱地設有兩個支撐機構。
2.如權利要求1所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的簧片支架呈正稜柱形，所 述的簧片支架的稜柱面向外延伸形成所述的凸稜。
3.如權利要求1或2所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的鋁架的外表面設有 與所述的徑向簧片連接的第一凸臺，所述的第一凸臺呈與所述的簧片支架適配的正稜柱； 所述的鋁架的左右兩邊分別設有第一凸臺。
4.如權利要求3所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的糾偏機構包括與所述的 糾偏推桿固接的隔板，分別位於所述的隔板的兩邊的密閉的高壓艙、和與大氣連通的低壓 艙，位於高壓艙的、且正對所述的隔板以監測糾偏推桿的位移量的位移傳感器；所述的高壓 艙和低壓艙固定於所述的機架，所述的位移傳感器的輸出信號輸入至一控制器中；所述的高壓艙上設有通過充氣電磁閥與高壓氣泵連通的入氣口，和通過放氣電磁閥與 大氣連通的出氣口，所述的充氣電磁閥和放氣電磁閥受控於所述的控制器；所述的高壓艙和低壓艙固接，高壓艙的高壓腔與低壓艙的低壓腔通過所述的隔板相互 作用；所述的隔板與所述的高壓艙通過環形密封膜密封連接；所述的密封膜包括外圈、內圈和連接內、外圈的環形橡膠膜；所述的密封膜的外圈通過 外圈固定環壓緊並固定於低壓艙上，所述的密封膜的內圈通過內圈固定環壓緊並固定於所 述的隔板上。
5.如權利要求4所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的高壓艙的中心設有安裝 所述的位移傳感器的螺紋通孔，所述的通孔的內壁向隔板方向延伸形成一圈環柱形的第二 凸臺，所述的位移傳感器與所述的第二凸臺密封連接。
6.如權利要求7所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的位移傳感器與所述的第 二凸臺通過螺紋進行密封連接；所述的糾偏推桿與所述的隔板一體成型。
7.如權利要求6所述的離心機用振動臺，其特徵在於所述的測試平臺通過一平臺支 架與所述的機架連接，所述的平臺支架包括固定於所述的測試平臺的左右兩端的、沿前後方向延伸的支撐簧片，和固定所述的支撐簧片的自由端的簧片安裝架；所述的簧片安裝架 與所述的機架固接，所述支撐簧片通過簧片壓板的螺栓固定於所述的簧片安裝架上。
全文摘要
離心機用振動臺，包括機架，機架上設有產生振動的振動臺動圈和用於承載帶測試工件的測試平臺，測試平臺的左端通過平臺推桿與振動臺動圈連動；測試平臺的右端通過糾偏推桿連接一阻止振動臺動圈在軸向方向上過度偏移的糾偏機構；振動臺動圈的鋁架上設有阻止動圈發生扭轉或周向旋轉的支撐機構，鋁架上均勻分布有凸稜，任意相鄰的凸稜之間均設有支撐機構；支撐機構包括沿動圈的軸向安裝於凸稜上的軸向簧片，和沿動圈徑向安裝、以連接軸向簧片和鋁架的徑向簧片；鋁架左右兩端均設有徑向簧片。本發明具有在離心環境下糾正運動部件的偏移、能直接用於離心機的優點。
文檔編號B04B7/00GK101912823SQ20101024217
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月2日 優先權日2010年8月2日
發明者何聞, 沈潤傑, 王春宇, 賈叔仕 申請人:浙江大學