基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于壓電陶瓷?液壓的振動(dòng)?動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，包括主電機(jī)、轉(zhuǎn)臂、激振系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)框和內(nèi)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)臂的第一端與所述主電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸垂直連接，所述內(nèi)電機(jī)安裝在所述轉(zhuǎn)臂的第二端，所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸與所述轉(zhuǎn)臂垂直設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)框與所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接，所述激振系統(tǒng)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)框內(nèi)，所述激振系統(tǒng)上安裝有試驗(yàn)件。本發(fā)明通過激振系統(tǒng)為試驗(yàn)件提供全頻段的振動(dòng)加速度輸出，并通過主電機(jī)和轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件三軸加速度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，綜合上述兩種結(jié)構(gòu)，完成對試驗(yàn)件從低頻到高頻的振動(dòng)加速度和動(dòng)態(tài)變化的過載加速度的復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)?zāi)芰Α?br>【專利說明】
基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]武器和航天系統(tǒng)在飛行過程經(jīng)歷的高頻振動(dòng)、動(dòng)態(tài)過載、溫度以及沖擊等復(fù)合環(huán)境，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性具有復(fù)雜影響，尤其是振動(dòng)和過載復(fù)合，是影響飛行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能最顯著的兩種環(huán)境因素。隨著武器和航空航天事業(yè)的快速發(fā)展，對武器和航空航天系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)和電子設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和功能可靠性考核已經(jīng)成為相關(guān)行業(yè)的重點(diǎn)。
[0003]目前的考核方式主要有兩種。第一種是進(jìn)行實(shí)際的飛行試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是能真實(shí)的模擬飛行系統(tǒng)經(jīng)歷的復(fù)合環(huán)境，但是飛行試驗(yàn)不僅成本高、周期長，而且難以在原理和設(shè)計(jì)階段提供有力的技術(shù)支撐。第二種方式是在地面進(jìn)行力學(xué)環(huán)境模擬試驗(yàn)，例如振動(dòng)試驗(yàn)、離心試驗(yàn)等等。這種單一因素的環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)目前國內(nèi)外比較成熟，但是多因素復(fù)合試驗(yàn)難度大，尤其是振動(dòng)和過載復(fù)合力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]—種基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，包括主電機(jī)、轉(zhuǎn)臂、激振系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)框和內(nèi)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)臂的第一端與所述主電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸垂直連接，所述內(nèi)電機(jī)安裝在所述轉(zhuǎn)臂的第二端，所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸與所述轉(zhuǎn)臂垂直設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)框與所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接，所述激振系統(tǒng)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)框內(nèi)，所述激振系統(tǒng)上安裝有試驗(yàn)件。
[0007]具體地，所述內(nèi)電機(jī)是數(shù)量為兩個(gè)，所述轉(zhuǎn)臂的第二端為Y型分叉結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)分別固定在所述Y型分叉結(jié)構(gòu)的分叉端，兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸均設(shè)置在所述Y型分叉結(jié)構(gòu)內(nèi)，且其中軸線重合，所述旋轉(zhuǎn)框設(shè)置在所述Y型分叉機(jī)構(gòu)之間，且其兩端分別與兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接。
[0008]優(yōu)選地，兩個(gè)內(nèi)電機(jī)之間的連線與所述轉(zhuǎn)臂的中軸線重合，所述激振系統(tǒng)的中軸線與所述轉(zhuǎn)臂的中軸線重合。
[0009]具體地，所述激振系統(tǒng)包括安裝平臺(tái)、激振平臺(tái)、激振單元和液壓缸，所述激振平臺(tái)與所述液壓缸的液壓桿固定連接，且水平設(shè)置，所述安裝平臺(tái)設(shè)置在所述激振平臺(tái)的上方，并通過多個(gè)所述激振單元與所述激振平臺(tái)固定連接，所述安裝平臺(tái)上安裝有試驗(yàn)件。
[0010]具體地，所述激振單元包括壓電陶瓷和位移放大機(jī)構(gòu)，所述壓電陶瓷安裝在所述位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)，且與所述位移放大機(jī)構(gòu)過盈配合，所述位移放大機(jī)構(gòu)的上端和下端均通過連接螺栓與所述安裝平臺(tái)的下側(cè)面和所述激振平臺(tái)的上側(cè)面固定連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
[0012]本發(fā)明基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置通過激振系統(tǒng)為試驗(yàn)件提供全頻段的振動(dòng)加速度輸出，并通過主電機(jī)和轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件三軸加速度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，綜合上述兩種結(jié)構(gòu)，完成對試驗(yàn)件從低頻到高頻的振動(dòng)加速度和動(dòng)態(tài)變化的過載加速度的復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)?zāi)芰Α?br>【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明所述激振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0016]如圖1所示，本發(fā)明一種基于壓電陶瓷10-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，包括主電機(jī)1、轉(zhuǎn)臂2、激振系統(tǒng)6、旋轉(zhuǎn)框5和內(nèi)電機(jī)3(和4)，轉(zhuǎn)臂2的第一端與主電機(jī)I的轉(zhuǎn)矩輸出軸垂直連接，內(nèi)電機(jī)3安裝在轉(zhuǎn)臂2的第二端，內(nèi)電機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出軸與轉(zhuǎn)臂2垂直設(shè)置，旋轉(zhuǎn)框5與內(nèi)電機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接，激振系統(tǒng)6設(shè)置在旋轉(zhuǎn)框5內(nèi)，激振系統(tǒng)6上安裝有試驗(yàn)件7，內(nèi)電機(jī)3是數(shù)量為兩個(gè)，轉(zhuǎn)臂2的第二端為Y型分叉結(jié)構(gòu)，兩個(gè)內(nèi)電機(jī)3分別固定在Y型分叉結(jié)構(gòu)的分叉端，兩個(gè)內(nèi)電機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出軸均設(shè)置在Y型分叉結(jié)構(gòu)內(nèi)，且其中軸線重合，旋轉(zhuǎn)框5設(shè)置在Y型分叉機(jī)構(gòu)之間，且其兩端分別與兩個(gè)內(nèi)電機(jī)3的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接，兩個(gè)內(nèi)電機(jī)3之間的連線與轉(zhuǎn)臂2的中軸線重合，激振系統(tǒng)6的中軸線與轉(zhuǎn)臂2的中軸線重合。
[0017]如圖2所示，激振系統(tǒng)6包括安裝平臺(tái)8、激振平臺(tái)11、激振單元和液壓缸，激振平臺(tái)11與液壓缸的液壓桿固定連接，且水平設(shè)置，安裝平臺(tái)8設(shè)置在激振平臺(tái)11的上方，并通過多個(gè)激振單元與激振平臺(tái)11固定連接，安裝平臺(tái)8上安裝有試驗(yàn)件7，激振單元包括壓電陶瓷10和位移放大機(jī)構(gòu)9，壓電陶瓷10安裝在位移放大機(jī)構(gòu)9內(nèi)，且與位移放大機(jī)構(gòu)9過盈配合，位移放大機(jī)構(gòu)9的上端和下端均通過連接螺栓與安裝平臺(tái)8的下側(cè)面和激振平臺(tái)11的上側(cè)面固定連接。
[0018]本發(fā)明基于壓電陶瓷10-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置的工作原理如下:
[0019]主電機(jī)I帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂2轉(zhuǎn)動(dòng)，對試驗(yàn)件7輸出動(dòng)態(tài)變化的過載加速度值，在通過內(nèi)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)框5轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)態(tài)變化的過載加速度值分解到試驗(yàn)件7的xyz三個(gè)軸上，實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件7飛行過程中的任意時(shí)刻的三軸加速度環(huán)境的模擬。
[0020]在通過壓電陶瓷10的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生激振力，并通過位移放大機(jī)構(gòu)9將壓電陶瓷10輸出的位移放大，完成對試驗(yàn)件7的高頻段的振動(dòng)試驗(yàn)考核，并通過液壓缸的激振，完成對試驗(yàn)件7的低頻段的振動(dòng)試驗(yàn)考核，通過激振單元和液壓缸的串聯(lián)，完成對全頻段振動(dòng)試驗(yàn)考核。
[0021]壓電陶瓷10和位移放大機(jī)構(gòu)9組成的高頻激振子系統(tǒng)的重量和體積很小，激振原理簡單，而且容易實(shí)現(xiàn)加工和精密裝調(diào)。通過與液壓振動(dòng)臺(tái)串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化加速度環(huán)境下的寬頻振動(dòng)加速度輸出，完成對試驗(yàn)件7從低頻到高頻的振動(dòng)加速度和動(dòng)態(tài)變化的過載加速度的復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)考核，可以覆蓋幾赫茲到幾千赫茲的振動(dòng)頻率范圍。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括主電機(jī)、轉(zhuǎn)臂、激振系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)框和內(nèi)電機(jī)，所述轉(zhuǎn)臂的第一端與所述主電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸垂直連接，所述內(nèi)電機(jī)安裝在所述轉(zhuǎn)臂的第二端，所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸與所述轉(zhuǎn)臂垂直設(shè)置，所述旋轉(zhuǎn)框與所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接，所述激振系統(tǒng)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)框內(nèi)，所述激振系統(tǒng)上安裝有試驗(yàn)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述內(nèi)電機(jī)是數(shù)量為兩個(gè)，所述轉(zhuǎn)臂的第二端為Y型分叉結(jié)構(gòu)，兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)分別固定在所述Y型分叉結(jié)構(gòu)的分叉端，兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸均設(shè)置在所述Y型分叉結(jié)構(gòu)內(nèi)，且其中軸線重合，所述旋轉(zhuǎn)框設(shè)置在所述Y型分叉機(jī)構(gòu)之間，且其兩端分別與兩個(gè)所述內(nèi)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出軸固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，其特征在于:兩個(gè)內(nèi)電機(jī)之間的連線與所述轉(zhuǎn)臂的中軸線重合，所述激振系統(tǒng)的中軸線與所述轉(zhuǎn)臂的中軸線重合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述激振系統(tǒng)包括安裝平臺(tái)、激振平臺(tái)、激振單元和液壓缸，所述激振平臺(tái)與所述液壓缸的液壓桿固定連接，且水平設(shè)置，所述安裝平臺(tái)設(shè)置在所述激振平臺(tái)的上方，并通過多個(gè)所述激振單元與所述激振平臺(tái)固定連接，所述安裝平臺(tái)上安裝有試驗(yàn)件。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于壓電陶瓷-液壓的振動(dòng)-動(dòng)態(tài)離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述激振單元包括壓電陶瓷和位移放大機(jī)構(gòu)，所述壓電陶瓷安裝在所述位移放大機(jī)構(gòu)內(nèi)，且與所述位移放大機(jī)構(gòu)過盈配合，所述位移放大機(jī)構(gòu)的上端和下端均通過連接螺栓與所述安裝平臺(tái)的下側(cè)面和所述激振平臺(tái)的上側(cè)面固定連接。
【文檔編號(hào)】G01M99/00GK105928681SQ201610423355
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】劉謙, 李思忠, 凌明祥, 鄭星, 鄧婷, 嚴(yán)俠
【申請人】中國工程物理研究院總體工程研究所