振動(dòng)離心機(jī)上的大質(zhì)量試驗(yàn)件安裝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種振動(dòng)離心機(jī)上的試驗(yàn)件安裝裝置，尤其涉及一種振動(dòng)離心機(jī)上的大質(zhì)量試驗(yàn)件安裝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]振動(dòng)離心機(jī)是將電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)安裝在離心機(jī)轉(zhuǎn)臂上的先進(jìn)動(dòng)力學(xué)模擬試驗(yàn)裝置，它的主要用途是給試驗(yàn)件同時(shí)施加寬頻帶的隨機(jī)振動(dòng)載荷和準(zhǔn)靜態(tài)加速度載荷，用于模擬高速飛行器所受到的振動(dòng)一加速度綜合環(huán)境。典型的振動(dòng)離心機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，基座7內(nèi)安裝有主軸8，離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4安裝于主軸8的上端，離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4的一端安裝有配重塊6，離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4的另一端安裝有電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3，試驗(yàn)件I安裝于電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的臺(tái)面2上，離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4上位于主軸8上方的位置安裝有控制柜5。傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法是將振動(dòng)載荷和加速度載荷分別施加，但研究表明采用振動(dòng)離心機(jī)對(duì)試驗(yàn)件同時(shí)施加綜合載荷可以發(fā)現(xiàn)單一環(huán)境試驗(yàn)無法發(fā)現(xiàn)的試驗(yàn)件失效模式。
[0003]電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)在離心機(jī)轉(zhuǎn)臂上的安裝方式主要有順臂和垂臂兩種，如圖2所示，順臂方式安裝時(shí)，電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的軸線方向與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4的方向相同，如圖3所示，垂臂方式安裝時(shí)，電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的軸線方向垂直于離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4的轉(zhuǎn)動(dòng)平面；圖2和圖3中還示出了振動(dòng)臺(tái)緊固件9、電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的臺(tái)面2和試驗(yàn)件I。兩種方式下電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3均與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂4剛性固定連接。
[0004]上述傳統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)存在如下問題:
[0005]如圖2和圖4所示，電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3內(nèi)的動(dòng)圈11的上、下部各有一組導(dǎo)向裝置，即上導(dǎo)向裝置12和下導(dǎo)向裝置10，在正常垂直工作情況下，上導(dǎo)向裝置不會(huì)承受大的橫向載荷；當(dāng)試驗(yàn)件I安裝在振動(dòng)離心機(jī)上時(shí)，實(shí)際的安裝狀態(tài)是試驗(yàn)件I直接安裝在電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的臺(tái)面2上，試驗(yàn)件I的自身質(zhì)量、動(dòng)圈11的質(zhì)量，以及由于離心加速度產(chǎn)生的附加質(zhì)量力(這是最主要的附加力)，均要由電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3內(nèi)部的導(dǎo)向裝置或軸承來承擔(dān);順臂和垂臂兩種安裝狀態(tài)下，上導(dǎo)向裝置12的受力狀態(tài)均比下導(dǎo)向裝置10惡劣，而且由于離心力通常遠(yuǎn)大于重力，因此垂臂狀態(tài)要比順臂狀態(tài)更加惡劣。由于電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)3的內(nèi)部空間非常有限，這就給需承載的導(dǎo)向裝置或軸承的設(shè)計(jì)帶來很大難度，尤其是靠近臺(tái)面2處的上導(dǎo)向裝置12，其受力狀態(tài)特別惡劣。因此導(dǎo)致試驗(yàn)件I的有效質(zhì)量遠(yuǎn)低于單一振動(dòng)環(huán)境時(shí)的試驗(yàn)件質(zhì)量。
[0006]從現(xiàn)有大型振動(dòng)離心機(jī)的設(shè)計(jì)可以看到，無論順臂安裝方式或垂臂安裝方式，試驗(yàn)件均直接安裝在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，試驗(yàn)件自身的質(zhì)量以及巨大加速度載荷均要由振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部的導(dǎo)向裝置或軸承承擔(dān)。但現(xiàn)有試驗(yàn)件安裝方式下，由于振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常緊湊、空間非常有限，因此無法在振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部設(shè)計(jì)非常強(qiáng)的導(dǎo)向裝置。而且對(duì)于大型振動(dòng)離心機(jī)來說，試驗(yàn)件的質(zhì)量往往遠(yuǎn)大于振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈的質(zhì)量，這會(huì)造成振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部支撐軸承的工作狀態(tài)與理想狀態(tài)偏離較大，進(jìn)而大大降低軸承的承載能力，最終導(dǎo)致試驗(yàn)件的有效質(zhì)量受到很大的限制。
[0007]比如，中國(guó)北京環(huán)境強(qiáng)度研究所與中物院總體工程研究所合作，于2014年研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)大型振動(dòng)離心機(jī)，最大試驗(yàn)件質(zhì)量80kg，離心加速度量級(jí)最大10g，振動(dòng)量級(jí)1grms(滿載)。該設(shè)備采用的是順臂安裝方式，即振動(dòng)臺(tái)的軸線方向與離心機(jī)轉(zhuǎn)臂方向相同，振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面位于轉(zhuǎn)臂的最遠(yuǎn)端，試驗(yàn)件直接安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上。
[0008]再比如，英國(guó)核武器研究院(AWE)的環(huán)境試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室擁有直徑8米的振動(dòng)離心機(jī)，該設(shè)備采用的是垂臂安裝方式，試驗(yàn)件直接安裝在振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面上，最大試驗(yàn)件質(zhì)量只有數(shù)公斤。法國(guó)ACTIDYN SYSTEMS公司是世界知名的振動(dòng)離心機(jī)制造商，其研制的最先進(jìn)的V67-4H振動(dòng)離心機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)最大承載120kg，過載80g，振動(dòng)臺(tái)推力48kN。其振動(dòng)臺(tái)也是采用順臂安裝方式，試驗(yàn)件直接安裝在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上。
[0009]由此可以看出，無論中國(guó)國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，主流的技術(shù)仍是只由振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部的導(dǎo)向裝置或軸承來承載巨大的離心力作用，振動(dòng)臺(tái)內(nèi)部支撐軸承的工作狀態(tài)與理想狀態(tài)偏離較大，進(jìn)而大大降低軸承的承載能力，最終導(dǎo)致試驗(yàn)件的有效質(zhì)量受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種振動(dòng)離心機(jī)上的大質(zhì)量試驗(yàn)件安裝裝置。
[0011 ]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0012]—種振動(dòng)離心機(jī)上的大質(zhì)量試驗(yàn)件安裝裝置，所述振動(dòng)離心機(jī)的轉(zhuǎn)臂上安裝有電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，所述試驗(yàn)件的一端安裝于所述電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，所述大質(zhì)量試驗(yàn)件安裝裝置包括輔助擴(kuò)展臺(tái)、靜壓軸承和夾具，所述輔助擴(kuò)展臺(tái)安裝于所述轉(zhuǎn)臂上，如果所述電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)為順臂安裝，則所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的一端安裝于所述轉(zhuǎn)臂的下面，所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的另一端的上面與所述試驗(yàn)件的下面相互靠近且留有空隙，所述靜壓軸承安裝于所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的上面，所述夾具安裝于所述靜壓軸承的上面，所述試驗(yàn)件安裝于所述夾具的上面;如果所述電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)為垂臂安裝，則所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的下端安裝于所述轉(zhuǎn)臂的外端面，所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的上端的內(nèi)側(cè)面與所述試驗(yàn)件的一個(gè)外側(cè)面相互靠近且留有空隙，所述靜壓軸承安裝于所述輔助擴(kuò)展臺(tái)的內(nèi)側(cè)面，所述夾具安裝于所述靜壓軸承的內(nèi)側(cè)面，所述試驗(yàn)件安裝于所述夾具的內(nèi)側(cè)面。
[0013]為了使試驗(yàn)件傳遞到輔助擴(kuò)展臺(tái)上的力更加平衡，相互連接的一個(gè)所述靜壓軸承和一個(gè)所述夾具為一組中間連接件，兩組所述中間連接件并列安裝于所述輔助擴(kuò)展臺(tái)與所述試驗(yàn)件之間。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明通過采用靜壓軸承與輔助擴(kuò)展臺(tái)相結(jié)合的方式來承載試驗(yàn)件所受到的重力或離心力，試驗(yàn)件不再完全安裝在電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面上，還會(huì)通過夾具、靜壓軸承、輔助擴(kuò)展臺(tái)安裝在轉(zhuǎn)臂上