本發(fā)明涉及一種綜合力學(xué)環(huán)境試驗設(shè)備，具體涉及一種適用于離心環(huán)境、安裝于離心機上的電動振動臺系統(tǒng)。該設(shè)備主要用于航天、航空等工作在振動與過載復(fù)合環(huán)境中的產(chǎn)品的研制。

背景技術(shù)：

力學(xué)環(huán)境試驗設(shè)備主要是用于模擬航天、航空、船舶、汽車、高鐵等各類產(chǎn)品的實際使用環(huán)境。其中，振動臺主要用于模擬各類產(chǎn)品的振動環(huán)境，離心機主要用于模擬各類產(chǎn)品的過載環(huán)境。

對于航空、航天設(shè)備，其普遍工作于復(fù)合動態(tài)環(huán)境中。例如火箭、衛(wèi)星等大部分航天設(shè)備發(fā)射或回收時，工作在振動和高過載同時作用的復(fù)合環(huán)境下。以往受試驗設(shè)備的限制，一般將兩種環(huán)境分開考核試件的可靠性，即根據(jù)其使用條件，單獨進行振動試驗和離心過載試驗，這種情況一方面難以了解產(chǎn)品真實的環(huán)境情況對試件可靠性的影響，另一方面，也大大降低產(chǎn)品研制的效率。為了通過試驗方法完全暴露真實的使用環(huán)境對這些產(chǎn)品可靠性的影響，必須采用振動與過載復(fù)合的力學(xué)環(huán)境試驗設(shè)備進行該類產(chǎn)品的可靠性試驗，以更加真實的模擬航天設(shè)備所處的綜合環(huán)境。因此，研究振動、過載復(fù)合環(huán)境試驗設(shè)備有著重要的意義,它可以更加準(zhǔn)確的預(yù)測在單一的振動或過載環(huán)境試驗中所不能暴露的潛在故障,有利于提高航空、航天設(shè)備的使用可靠性。

目前應(yīng)用較多的振動臺系統(tǒng)包括電動振動臺和液壓臺兩種，電動振動臺相比液壓臺具有頻率范圍寬、波形失真小等特點，使用非常廣泛。一套完整的電動振動臺系統(tǒng)包括振動臺臺體、對中裝置、功率放大器、振動控制儀系統(tǒng)、冷卻裝置等。振動試驗開始前，保證動圈在平衡位置上，并在振動控制儀上設(shè)置振動譜，輸入功率放大器后給動圈繞組輸出電流使其產(chǎn)生振動，動圈臺面上的加速度傳感器將采集數(shù)據(jù)反饋并與控制譜比較后調(diào)整功率放大器輸出，實現(xiàn)振動臺系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

振動臺在離心機上的安裝方式一般有順臂安裝、垂臂安裝兩種。離心機旋轉(zhuǎn)時,振動臺各部分受離心力作用后，將影響其正常工作。順臂安裝時，振動臺動圈受到軸向離心力,使其無法在軸向保持在平衡位置；垂臂安裝時,動圈受到的離心力為側(cè)向，由于動圈繞線部分與磁體容易造成動圈和臺體的摩擦、碰撞,損壞振動臺。這兩種安裝方式只要克服其動圈所受的離心力，均可正常工作，因此，其技術(shù)難點在于如何克服動圈所受的離心力，國內(nèi)外已有相關(guān)文章對此進行了大量研究。另外，為了安全，離心機室在工作時將處于封閉狀態(tài)，離心機上使用的電動振動臺系統(tǒng)與普通地面使用的振動臺相比，在其工作時，操作人員只能在離心機室外的主控間。除離心機啟動前完成的操作外，其余操作均應(yīng)該在離心機室外的操作間完成。一套完整的振動臺系統(tǒng)由多個設(shè)備組成，放置在離心機上的所有設(shè)備在離心機工作時將受到離心力的作用，而設(shè)備所受離心力的大小對設(shè)備本身的強度要求相應(yīng)提高。離心機上與主控間的設(shè)備之間供電及通訊需經(jīng)過滑環(huán)，因此，振動臺系統(tǒng)各部分放置的位置不僅關(guān)系著設(shè)備操作的方便性、強度問題，更重要的是考慮如何放置能減少干擾，保證振動臺系統(tǒng)的可靠性、安全性及系統(tǒng)性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了真實模擬各類軍用、民用產(chǎn)品所處的振動加過載復(fù)合的實際使用環(huán)境，滿足這類試件振動加過載復(fù)合的試驗需求，解決以往通過單獨進行振動和過載試驗來考核試件可靠性的弊端，本發(fā)明確定了離心機上使用的振動臺系統(tǒng)必需的組成部分及各部分在離心機上的布置方式，包括振動臺臺體、功率放大器、振動控制儀、冷卻裝置和遠控裝置等各部分在離心機上的布置方式。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種離心電動振動臺系統(tǒng)，包括離心機和電動振動臺，還包括功率放大器、振動控制儀、冷卻裝置、對中裝置和加速度傳感器，所述振動臺臺體在離心機機臂末端，所述功率放大器、振動控制儀、冷卻裝置和對中裝置在離心機轉(zhuǎn)動中心周圍，通過滑環(huán)系統(tǒng)與主控間設(shè)備通訊，所述加速度傳感器置于電動振動臺上，振動控制儀-功率放大器-振動臺臺體-加速度傳感器-振動控制儀形成閉環(huán)控制回路，該閉環(huán)控制回路各組成部分均布置于離心機臂。

所述振動控制儀和對中裝置整合為一個機柜，與功率放大器對稱放置在離心機轉(zhuǎn)動中心兩邊。

所述一種離心電動振動臺系統(tǒng)還包括管線中轉(zhuǎn)接口，位于離心機機臂中部，與冷卻裝置相接的部分為硬管，與振動臺臺體相接的部分為軟管。

所述冷卻裝置采用冷卻風(fēng)機吹風(fēng)冷卻。

所述主控間設(shè)備包括計算機主機、功率放大器遠控裝置和對中遠控裝置；所述滑環(huán)系統(tǒng)包括電力滑環(huán)、信號滑環(huán)和光纖滑環(huán)，其中，電力滑環(huán)為功率放大器、振動控制儀和對中裝置供電；信號滑環(huán)實現(xiàn)主控間的功率放大器遠控裝置、對中遠控裝置與離心機室的功率放大器、對中裝置間的通訊；光纖滑環(huán)實現(xiàn)主控間的計算機主機與振動控制儀的通訊。

離心電動振動臺系統(tǒng)主要由振動臺臺體、功率放大器、振動控制儀、冷卻裝置和遠程控制裝置組成。其中振動臺臺體安裝在離心機機臂末端，以保證離心機在一定的轉(zhuǎn)速條件下，振動臺臺面安裝的試件達到更大的離心加速度。振動臺臺體可以采用順臂安裝或垂臂安裝方式，即動圈的振動方向可沿離心機臂方向或與之垂直方向，無論哪種安裝方式，振動臺均具有動圈離心力平衡裝置。

冷卻裝置放置在離心機轉(zhuǎn)動中心周圍，冷卻管路使用硬管加軟管組合的方式，其中與冷卻裝置相接的部分采用硬管，與振動臺相接的部分采用軟管。冷卻風(fēng)機優(yōu)選采用吹風(fēng)冷卻，風(fēng)機電源的三相輸入由功率放大器提供。

振動臺系統(tǒng)的功率放大器(包括勵磁)機柜放置在離心機盡量靠中心的位置，功率放大器電源的三相輸入由離心機轉(zhuǎn)動中心的電力滑環(huán)供電，功率放大器給振動臺的輸入包括勵磁電源，通過抗拉電纜沿離心機臂與振動臺臺體連接。

振動控制系統(tǒng)包括振動控制儀、計算機主機(含顯示器)。振動控制儀放置在離心機轉(zhuǎn)動中心周圍，計算機主機等操作相關(guān)設(shè)備放置在離心機室外的操作間。振動控制儀與功率放大器、傳感器的連接方式與地面相同；離心機室的振動控制儀與主控間計算機通過光纖滑環(huán)進行數(shù)據(jù)交換。

遠程控制裝置包括功率放大器遠控裝置和對中遠控裝置兩部分。遠程控制裝置通過信號滑環(huán)與離心機上的設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)在主控間對離心機上的振動臺系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的監(jiān)控。

另外，振動控制儀、對中裝置與功率放大器機柜進行整合，設(shè)計為可對稱放置的雙數(shù)組機柜，機柜對稱放置在離心機中心位置。在離心機機臂中部附近，設(shè)計管線中轉(zhuǎn)接口，與振動臺連接的所有管線在管線中轉(zhuǎn)接口處進行轉(zhuǎn)接。

本發(fā)明的有益效果如下：

該離心電動振動臺系統(tǒng)確定了離心機上使用的振動臺系統(tǒng)必需的組成部分及各組成部分在離心機上的布置方式。振動臺安裝在離心機臂的最遠端，可保證安裝于振動臺動圈臺面的試件在離心機工作特定轉(zhuǎn)速情況下獲得最大的離心加速度；冷卻裝置和功率放大器放置在靠近離心機旋轉(zhuǎn)中心的位置使其工作時所受離心力最小，冷卻裝置與振動臺之間管路采用硬管加軟管組合的方式，可降低振動臺及冷卻裝置安裝的配合精度，可更加方便安裝、維修或拆卸。功率放大器遠控裝置和對中遠控裝置可實現(xiàn)在離心機室外的主控間進行系統(tǒng)必要的操作和試驗參數(shù)設(shè)置；另外，振動控制儀、對中裝置與功率放大器機柜進行整合可優(yōu)化離心機受力。離心機機臂中部附近設(shè)計管線中轉(zhuǎn)接口可方便振動臺拆卸、維修等。最重要的是，本發(fā)明將振動試驗系統(tǒng)的振動控制儀-功率放大器-振動臺臺體-加速度傳感器-振動控制儀的閉環(huán)回路全部放置在離心機臂上，使該閉環(huán)回路不會受到干擾離心機滑環(huán)的干擾，系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定可靠。

該離心電動振動臺系統(tǒng)使用安全可靠，功率放大器、冷卻裝置、控制柜所受離心力最小，維修、調(diào)試方便，可滿足電動振動臺系統(tǒng)在離心機上使用的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的離心電動振動臺系統(tǒng)示意圖。

1電動振動臺系統(tǒng) 1.1振動臺臺體 1.2功率放大器 1.3控制柜 1.3.1振動控制儀1.3.2對中裝置 1.4冷卻裝置 1.5功率放大器遠控裝置 1.6對中遠控裝置 1.7計算機主機2離心機 2.1離心機機臂 2.2滑環(huán)系統(tǒng) 2.3離心機轉(zhuǎn)動中心 2.4管線中轉(zhuǎn)接口 3離心機室 4主控間 5加速度傳感器 L3.1軟管 L3.2硬管

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明要求保護的范圍。

見圖1所示，本發(fā)明涉及的離心機上使用的電動振動臺系統(tǒng)1主要包括臺體1.1、功率放大器1.2、控制柜1.3、冷卻裝置1.4、功率放大器遠控裝置1.5、對中遠控裝置1.6、計算機主機1.7。其中，控制柜1.3由振動控制儀1.3.1、對中裝置1.3.2組成。由于離心機工作時處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，離心機室必須隔離，為了使系統(tǒng)工作可控、安全，電動振動臺系統(tǒng)的各組成部分布置在離心機室3和主控間4這兩個隔離空間內(nèi)。

在離心機室3內(nèi)，振動臺的臺體1.1安裝在離心機機臂2.1的末端(圖示為順臂安裝方式，也可采用垂臂安裝方式)，緊靠離心機轉(zhuǎn)動中心2.3的位置布置了功率放大器1.2、控制柜1.3、冷卻裝置1.4，振動控制儀1.3.1及對中裝置1.3.2安裝在控制柜1.3內(nèi)部。在主控間4，放置有功率放大器遠控裝置1.5、對中遠控裝置1.6、計算機主機1.7。為了安裝、拆卸，在離心機機臂2.1的中部附近，設(shè)計管線中轉(zhuǎn)接口2.4，冷卻裝置1.4與臺體1.1之間的管線設(shè)計為：靠近臺體1.1部分的管路為軟管L3.1，靠近冷卻裝置1.4部分管路為硬管L3.2，冷卻裝置由功率放大器1.2供電。

滑環(huán)系統(tǒng)2.2為離心機室提供電源，并實現(xiàn)離心機室3與主控間4之間設(shè)備的通訊。其中電力滑環(huán)為功率放大器1.2、振動控制儀1.3.1、對中裝置1.3.2供電；信號滑環(huán)實現(xiàn)主控間4的功率放大器遠控裝置1.5、對中遠控裝置1.6與離心機室的功率放大器1.2、對中裝置1.3.2間的通訊；光纖滑環(huán)實現(xiàn)主控間4的計算機主機1.7與振動控制儀1.3.1的通訊。

工作時，首先工作人員在離心機室內(nèi)，將安裝與離心機2上的功率放大器1.2、振動控制儀1.3.1及對中裝置1.3.2、冷卻裝置1.4等電源打開，然后啟動離心機2，離心機啟動過程中，工作人員在主控間通過對中遠控裝置1.6采用自動或手動方式控制動圈對中，通過計算機主機1.7設(shè)置試驗參數(shù)，通過功率放大器遠控裝置1.5控制增益。工作過程中，振動控制儀1.3.1-功率放大器1.2-加速度傳感器5-振動控制儀1.3.1的閉環(huán)控制回路在離心機室內(nèi)部進行，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專利技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，在其他實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。