專利名稱：電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，屬于試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)作為一種常用的振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備，常用來提供各種正弦加 速度、速度、位移信號(hào)。但受到振動(dòng)臺(tái)功率(激勵(lì)力)、機(jī)械結(jié)構(gòu)等的限 制，電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)所能提供的振動(dòng)臺(tái)面振動(dòng)幅值都是有限的，加速度一般
最大1000m/s2，特別是在一定的標(biāo)稱最大加速度下，隨頻率增加，振動(dòng) 位移幅值將急劇減小，與頻率平方成反比。而在一些特殊試驗(yàn)中，負(fù)載 雖然不大，但要求更大的加速度或中高頻比較大的振動(dòng)位移。如對(duì)振動(dòng) 臺(tái)本身進(jìn)行升級(jí)，不僅成本很高，效果也很有限。現(xiàn)在一般采用共振梁 的方法獲得更大的加速度，但其存在橫向加速度與橫向位移，有一定應(yīng) 用局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在不足而設(shè)計(jì)提供了一種電動(dòng)振 動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，其目的是在中高頻獲得比振動(dòng)臺(tái)標(biāo)稱值更高的加速 度并改善隨頻率增高而急劇下降的振動(dòng)位移幅值,滿足高頻率高振動(dòng)位 移幅值等一些特殊試驗(yàn)環(huán)境需要。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
該種電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，包括基座和試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于
在基座和試驗(yàn)臺(tái)之間連接一個(gè)彈簧，在基座和試驗(yàn)臺(tái)之間安裝一個(gè)引導(dǎo)
試驗(yàn)臺(tái)面作豎直運(yùn)動(dòng)的剛性導(dǎo)向桿，在試驗(yàn)臺(tái)的中心放置附加質(zhì)量塊，
彈簧的剛度的選擇與彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率符合以下關(guān)系.-2 A(M + m) M附
式中
W'，為彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有角頻率；
M為振動(dòng)臺(tái)面有效質(zhì)量，是振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)等效質(zhì)量、基座與導(dǎo)向桿質(zhì)量 的質(zhì)量和；m為試驗(yàn)臺(tái)有效質(zhì)量，是試驗(yàn)臺(tái)及其上的附加質(zhì)量塊與負(fù)載質(zhì)量的質(zhì) k一彈簧剛度。
本發(fā)明的技術(shù)方案的核心在于試驗(yàn)臺(tái)(包括負(fù)載)通過彈簧與振動(dòng) 臺(tái)面連接，通過對(duì)振動(dòng)臺(tái)面、彈簧、試驗(yàn)臺(tái)面所共同組成的振動(dòng)系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)，利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振模態(tài)有效提高試驗(yàn)臺(tái)面中高頻振動(dòng)幅值。 從而獲得比振動(dòng)臺(tái)標(biāo)稱值更高的加速度并增大中高頻振動(dòng)位移幅值。在 不需要增加振動(dòng)臺(tái)功率的條件下，有效提高了中高頻振動(dòng)幅值。
對(duì)于根據(jù)最高使用頻率選擇好的彈簧，通過在試驗(yàn)臺(tái)上附加質(zhì)量塊， 可以使彈簧質(zhì)量系統(tǒng)共振頻率往低頻移動(dòng)到當(dāng)前使用頻率帶內(nèi)，從而有 效增強(qiáng)試驗(yàn)臺(tái)面振動(dòng)在當(dāng)前頻率的振動(dòng)幅值。
在振動(dòng)臺(tái)面上沿彈簧對(duì)稱固定安裝導(dǎo)向桿，試驗(yàn)臺(tái)面可以沿導(dǎo)向桿 軸向自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)向桿可以限制彈簧的橫向升縮與扭曲。
使用YII類壓縮彈簧，材料選用高剪切彈性模數(shù)的鋼絲，小彈簧指數(shù)、 大直徑、大中徑、小高徑比設(shè)計(jì)，從而獲得高極限負(fù)載、高剛度、高穩(wěn) 定性；在比較大的負(fù)載、更高頻率時(shí)需要更高剛度的彈簧，使用對(duì)合碟
型彈簧。


圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述 參見附圖1所示，本發(fā)明所述電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置包括基座1、
彈簧2、試驗(yàn)臺(tái)3、導(dǎo)向桿4、附加質(zhì)量塊5。基座l剛性安裝在振動(dòng)臺(tái) 面上，在基座1和試驗(yàn)臺(tái)3之間連接一個(gè)壓縮彈簧2，壓縮彈簧2選擇Y II類壓縮彈簧。由基座1構(gòu)成的振動(dòng)臺(tái)面通過彈簧2與試驗(yàn)臺(tái)3連接組 成一振動(dòng)系統(tǒng)，要求彈簧2與試驗(yàn)臺(tái)3安裝在同一中心軸上。振動(dòng)系統(tǒng) 工作時(shí)，振動(dòng)臺(tái)面做正弦往返運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)3振動(dòng)。在彈簧2與試 驗(yàn)臺(tái)3所組成的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率附近，試驗(yàn)臺(tái)3的振動(dòng)幅值將 遠(yuǎn)大于振動(dòng)臺(tái)面與試驗(yàn)臺(tái)3固定連接時(shí)的振動(dòng)幅值。
在基座1和試驗(yàn)臺(tái)3之間安裝一個(gè)引導(dǎo)試驗(yàn)臺(tái)面3作豎直運(yùn)動(dòng)的剛 性導(dǎo)向桿4，以防止彈簧2的橫向振動(dòng)與扭曲，導(dǎo)向桿4與試驗(yàn)臺(tái)3之間的摩擦要求盡可能的小。附加質(zhì)量塊5與負(fù)載剛性安裝在試驗(yàn)臺(tái)3的中 心。
根據(jù)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)等效質(zhì)量、基座、導(dǎo)向桿與試驗(yàn)臺(tái)面、最大負(fù)載的 質(zhì)量以及最高使用頻率選擇彈簧，使彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率接近最高
使用頻率。彈簧2的剛度的選擇與彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率符合以下關(guān)
系
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式中
°°"，入分別為彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有角頻率與固有頻率； M為振動(dòng)臺(tái)面有效質(zhì)量，是振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)等效質(zhì)量、基座與導(dǎo)向桿質(zhì)量 的質(zhì)量和；
m為試驗(yàn)臺(tái)有效質(zhì)量，是試驗(yàn)臺(tái)及其上的附加質(zhì)量塊與負(fù)載質(zhì)量的質(zhì) k一彈簧剛度。
對(duì)于某振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，最大正弦推力6kN，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)等效質(zhì)量6kg， 考慮負(fù)載質(zhì)量，其能產(chǎn)生的最大振動(dòng)加速度小于1000m/s2;使用振動(dòng)增
強(qiáng)裝置，考慮基座與導(dǎo)向桿質(zhì)量，設(shè)振動(dòng)臺(tái)面有效質(zhì)量M增加到6.5kg， 試驗(yàn)臺(tái)有效質(zhì)量m為O. 2kg，使用剛度k為7.66M N/m的彈簧，,約為 1000Hz，則在1000Hz附近，最大振動(dòng)加速度可達(dá)10000^/32以上。
在試驗(yàn)臺(tái)面上附加質(zhì)量塊，可以使共振頻率往低移動(dòng)到當(dāng)前頻率附 近。在實(shí)際使用中可以有如下兩種方式
設(shè)計(jì)幾個(gè)不同質(zhì)量的附加質(zhì)量塊，每個(gè)質(zhì)量塊使用在某個(gè)頻率段內(nèi)， 使此頻率段內(nèi)振動(dòng)幅值都能得到一定程度的增加；
對(duì)某個(gè)使用頻率，選擇適當(dāng)?shù)母郊淤|(zhì)量塊，使彈簧質(zhì)量系統(tǒng)產(chǎn)生共 振，從而獲得更大的振動(dòng)幅值。
與現(xiàn)在技術(shù)相比，本技術(shù)方案實(shí)施比較簡(jiǎn)單，而且能有效的限制橫 向振動(dòng)，方便的控制振動(dòng)增強(qiáng)頻率。振動(dòng)增強(qiáng)能力可達(dá)10倍以上。本技 術(shù)方案與方法可應(yīng)用于各類動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備中，用于增強(qiáng)振動(dòng)加速度或位 移，提供特殊的動(dòng)態(tài)激勵(lì)源。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，包括基座(1)和試驗(yàn)臺(tái)(3)，其特征在于在基座(1)和試驗(yàn)臺(tái)(3)之間連接一個(gè)壓縮彈簧(2)，在基座(1)和試驗(yàn)臺(tái)(3)之間安裝一個(gè)引導(dǎo)試驗(yàn)臺(tái)面(3)作豎直運(yùn)動(dòng)的剛性導(dǎo)向桿(4)，在試驗(yàn)臺(tái)(3)的中心放置附加質(zhì)量塊(5)，彈簧(2)的剛度的選擇與彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率符合以下關(guān)系<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msup> <msub><mi>&omega;</mi><mi>n</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>k</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>M</mi> <mo>+</mo> <mi>m</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>Mm</mi></mfrac> </mrow>]]></math></maths>式中ωn為彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的固有角頻率；M為振動(dòng)臺(tái)面有效質(zhì)量，是振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)等效質(zhì)量、基座與導(dǎo)向桿質(zhì)量的質(zhì)量和；m為試驗(yàn)臺(tái)有效質(zhì)量，是試驗(yàn)臺(tái)及其上的附加質(zhì)量塊與負(fù)載質(zhì)量的質(zhì)量和；k-彈簧剛度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，其特征在于 壓縮彈簧(2)選擇YII類壓縮彈簧。
全文摘要
本發(fā)明是一種電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)增強(qiáng)裝置，包括基座和試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于在基座和試驗(yàn)臺(tái)之間連接一個(gè)彈簧，在基座和試驗(yàn)臺(tái)之間安裝一個(gè)引導(dǎo)試驗(yàn)臺(tái)面作豎直運(yùn)動(dòng)的剛性導(dǎo)向桿，在試驗(yàn)臺(tái)的中心放置附加質(zhì)量塊，彈簧的剛度的選擇與彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的共振頻率符合以下關(guān)系ω_n²＝k(M+m)/Mm。與現(xiàn)在技術(shù)相比，本技術(shù)方案實(shí)施比較簡(jiǎn)單，而且能有效的限制橫向振動(dòng)，方便的控制振動(dòng)增強(qiáng)頻率。振動(dòng)增強(qiáng)能力可達(dá)10倍以上。本技術(shù)方案與方法可應(yīng)用于各類動(dòng)態(tài)試驗(yàn)設(shè)備中，用于增強(qiáng)振動(dòng)加速度或位移，提供特殊的動(dòng)態(tài)激勵(lì)源。
文檔編號(hào)G01M7/02GK101587008SQ200910158069
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者吾 曾, 程 李, 軍 楊, 薛景峰 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所