專利名稱：彈性支承器剛度測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)彈性支承器領(lǐng)域，特別地，涉及一種彈性支承器剛度測(cè)量裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種應(yīng)用上述彈性支承器剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性支承器的剛度測(cè)試涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的安全性及可靠性?，F(xiàn)有的剛度測(cè)試方法是通過(guò)在彈性支承器上直接加集中載荷(砝碼)，測(cè)量加載處的變形來(lái)得到彈性支承器靜剛度值。為了模擬彈性支承器工作時(shí)的安裝和受力狀態(tài)，參照?qǐng)D1，用螺栓11將彈性支承器20的固定端固定在一個(gè)剛度很大的試驗(yàn)平臺(tái)10上，在彈性支承器20的自由端套上加載環(huán)30，試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)在加載環(huán)30的徑向經(jīng)加載桿40掛上砝碼進(jìn)行加載，并通過(guò)電渦流位移傳感器50測(cè)量彈性支承器20自由端的變形。從剛度的定義出發(fā)，可以得到剛度的計(jì)算公式如下:K=F/AS (I)在公式(I)中K——彈性支承器的剛度；F—彈性支承器受的外載荷；

As—彈性支承器加載處的位移。通過(guò)位于彈性支承器20自由端的加載環(huán)30，分別對(duì)彈性支承器20在徑向加載不同重量的外載荷以對(duì)彈性支承器20進(jìn)行多次的剛度測(cè)試，同時(shí)通過(guò)電渦流位移傳感器50測(cè)量每次剛度測(cè)試時(shí)加載處變形，記錄每次加載變形的顯示值，利用公式(I)計(jì)算出每次的剛度值，并對(duì)多次計(jì)算得到的剛度值取平均值作為試驗(yàn)件的剛度值。但是現(xiàn)有的剛度測(cè)試方法需要多次進(jìn)行剛度測(cè)試試驗(yàn)，測(cè)試的精度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)，且該剛度測(cè)試方法只適合鼠籠式彈性支承器類結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)件剛度，適用范圍小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種彈性支承器剛度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，以解決現(xiàn)有的彈性支承器剛度測(cè)試精度低、測(cè)試效率低的技術(shù)問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種彈性支承器剛度測(cè)量裝置，用于測(cè)量待測(cè)試的彈性支承器，包括用于固定彈性支承器的試驗(yàn)平臺(tái)，彈性支承器的一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端為自由端，彈性支承器的自由端上固定有與彈性支承器一體振動(dòng)的質(zhì)量塊，質(zhì)量塊與彈性支承器構(gòu)成彈性質(zhì)量體；經(jīng)敲擊力錘對(duì)彈性質(zhì)量體上靠近自由端的位置進(jìn)行敲擊引起彈性質(zhì)量體振動(dòng)；彈性質(zhì)量體靠近自由端的位置上設(shè)有第一加速度傳感器，敲擊力錘上設(shè)有第二加速度傳感器，第一加速度傳感器經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道連接至信號(hào)分析儀；第二加速傳感器經(jīng)力信號(hào)通道連接至信號(hào)分析儀。
進(jìn)一步地，第一加速度傳感器粘貼在質(zhì)量塊上。進(jìn)一步地，彈性支承器經(jīng)夾具一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種彈性支承器剛度測(cè)量方法，應(yīng)用上述的彈性支承器剛度測(cè)量裝置，通過(guò)測(cè)量彈性支承器的固有頻率f來(lái)計(jì)算彈性支承器的剛度值K，包括以下步驟:S1、在彈性支承器的自由端上加載第一質(zhì)量塊，測(cè)量加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f1;S2、在彈性支承器的自由端上加載第二質(zhì)量塊，測(cè)量加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f2;S3、根據(jù)公式計(jì)算得出彈性支承器的剛度值K，其中，Hi1為第
一質(zhì)量塊的質(zhì)量，m2為第二質(zhì)量塊的質(zhì)量，f:為加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率，f2為加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率。進(jìn)一步地,步驟SI具體包括將彈性支承器一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端加載與彈性支承器一體振動(dòng)的第一質(zhì)量塊； 敲擊力錘敲擊彈性支承器引起彈性支承器振動(dòng)，信號(hào)分析儀經(jīng)力道信號(hào)通道采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道采集彈性支承器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)分析儀根據(jù)接收到的激勵(lì)信號(hào)及振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f\。進(jìn)一步地，步驟S2具體包括:將彈件支承器上自由端加載的第一質(zhì)量塊替換為質(zhì)量不同的第二質(zhì)量塊；敲擊力錘敲擊彈性支承器引起彈性支承器振動(dòng)，信號(hào)分析儀經(jīng)力道信號(hào)通道采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道采集彈性支承器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)分析儀根據(jù)接收到的激勵(lì)信號(hào)及振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器的同有頻率f2。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明彈性支承器剛度測(cè)量裝置及測(cè)量方法，通過(guò)測(cè)量彈性支承器分別加載不同質(zhì)量塊的狀態(tài)下的固有頻率，由固有頻率與彈性支承器剛度值之間的換算關(guān)系計(jì)算出彈性支承器的剛度值，木發(fā)明測(cè)量裝置及測(cè)量方法不僅測(cè)試精度高、試驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度低、試驗(yàn)效率高，而且適用于對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的彈性支承器進(jìn)行剛度測(cè)試。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1是現(xiàn)有技術(shù)中彈性支承器剛度測(cè)試的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例彈性支承器剛度測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。參照?qǐng)D2，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種彈性支承器剛度測(cè)量裝置，用于測(cè)量待測(cè)試的彈性支承器20，包括用于固定彈性支承器20的試驗(yàn)平臺(tái)10，彈性支承器20的一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)10上，另一端為自由端，彈性支承器20的自由端上固定有與彈性支承器20一體振動(dòng)的質(zhì)量塊60，質(zhì)量塊60可通過(guò)螺栓夾緊固定在彈性支承器20的自由端上，以與彈性支承器20構(gòu)成共同振動(dòng)的彈性質(zhì)量體；在試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)敲擊力錘對(duì)彈性質(zhì)量體上靠近自由端的位置進(jìn)行敲擊引起彈性質(zhì)量體振動(dòng)；彈性質(zhì)量體靠近自由端的位置上設(shè)有第一加速度傳感器61，敲擊力錘上設(shè)有第二加速度傳感器，第一加速度傳感器61經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道72連接至信號(hào)分析儀70 ;第二加速傳感器經(jīng)力信號(hào)通道71連接至信號(hào)分析儀70。這樣，信號(hào)分析儀70就可以接收到敲擊力錘作用的激勵(lì)信號(hào)及彈 性支承器20振動(dòng)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)。信號(hào)分析儀70自動(dòng)對(duì)接收到的激勵(lì)信號(hào)及振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜傳遞函數(shù)分析，從而得出頻譜傳遞的相頻輸出曲線及幅頻輸出曲線。如果相頻輸出曲線上發(fā)出了 180度相位突變，且對(duì)應(yīng)的幅頻輸出曲線上有尖峰，則該位置點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率為彈性支承器的固有頻率。因此，信號(hào)分析儀70通過(guò)接收第一加速度傳感器61感應(yīng)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)及第二加速度傳感器感應(yīng)的激勵(lì)信號(hào),可以計(jì)算得到彈性支承器20的固有頻率。由無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)的微分方程可以推到出公式(I)K 二 4 2f2m (I)在公式(I)中，m為彈性支承器20的質(zhì)量；K為彈性支承器20的剛度值；f為試驗(yàn)測(cè)試的固有頻率，公式(I)反映了彈性支承器20的固有頻率f與彈性支承器20剛度值K的映射關(guān)系。較佳地，第一加速度傳感器61粘貼在質(zhì)量塊60上，由于質(zhì)量塊60與彈性支承器20的自由端固定在一起，構(gòu)成一體振動(dòng)的彈性質(zhì)量體，故感應(yīng)質(zhì)量塊60的振動(dòng)即等同于感應(yīng)彈性質(zhì)量體的振動(dòng)響應(yīng)。較佳地，彈性支承器20經(jīng)夾具一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)10上，以滿足彈性支承器20一端固定，一端自由的試驗(yàn)要求。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種彈性支承器剛度測(cè)量方法，應(yīng)用本發(fā)明的彈性支承器剛度測(cè)量裝置，參照?qǐng)D2，通過(guò)測(cè)量彈性支承器20的固有頻率f來(lái)計(jì)算彈性支承器20的剛度值K，包括以下步驟:步驟S1、在彈性支承器20的自由端上加載第一質(zhì)量塊，測(cè)量加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器20的固有頻率;具體而言,步驟SI為:將彈性支承器20 —端固定在試驗(yàn)平臺(tái)10上，另一端加載與彈性支承器20 —體振動(dòng)的第一質(zhì)量塊；敲擊力錘敲擊彈性支承器20引起彈性支承器20振動(dòng)，信號(hào)分析儀70經(jīng)力道信號(hào)通道71采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道72采集彈性支承器20的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)分析儀70根據(jù)接收到的激勵(lì)信號(hào)及振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f\。彈性支承器20的剛度值K滿足公式(2):K=4 JI 2f:2 (m+m) (2)在公式(2)中，m為彈性支承器的質(zhì)量，ml為第一質(zhì)量塊的質(zhì)量，H為彈性支承器加載第一質(zhì)雖塊后的固有頻率，K為彈性支承器的剛度值。步驟S2、在彈性支承器20的自由端上加載第二質(zhì)量塊，測(cè)量加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器20的固有頻率f2 ；步驟S2具體包括:將彈性支承器上自由端加載的第一質(zhì)量塊替換為質(zhì)量不同的第二質(zhì)量塊；敲擊力錘敲擊彈性支承器引起彈性支承器振動(dòng)，信號(hào)分析儀經(jīng)力道信號(hào)通道采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道采集彈性支承器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)分析儀根據(jù)接收到的激勵(lì)信號(hào)及振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f2。彈性支承器20的剛度值K滿足公式(3):K = 4 2f22 (m+m2) (3)在公式(3)中，m為彈性支承器的質(zhì)量，m2為第二質(zhì)量塊的質(zhì)量，f2為加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器加 載第二質(zhì)量塊后的固有頻率，K為彈性支承器的剛度值。步驟S3、根據(jù)公式⑵及公式(3)，消去參數(shù)m，即可得到公式⑷:
權(quán)利要求
1.一種彈性支承器剛度測(cè)量裝置，用于測(cè)量待測(cè)試的彈性支承器(20)，包括用于固定所述彈性支承器(20)的試驗(yàn)平臺(tái)(10)，所述彈性支承器(20)的一端固定在所述試驗(yàn)平臺(tái)(10)上，另一端為自由端，其特征在于: 所述彈性支承器(20)的所述自由端上固定有與所述彈性支承器(20) —體振動(dòng)的質(zhì)量塊(60)，所述質(zhì)量塊￠0)與所述彈性支承器(20)構(gòu)成彈性質(zhì)量體；經(jīng)敲擊力錘對(duì)所述彈性質(zhì)量體上靠近所述自由端的位置進(jìn)行敲擊引起所述彈性質(zhì)量體振動(dòng)； 所述彈性質(zhì)量體靠近所述自由端的位置上設(shè)有第一加速度傳感器(61)，所述敲擊力錘上設(shè)有第二加速度傳感器，所述第一加速度傳感器出1)經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道(72)連接至信號(hào)分析儀(70);所述第二加速傳感器經(jīng)力信號(hào)通道(71)連接至所述信號(hào)分析儀(70)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性支承器剛度測(cè)量裝置，其特征在于: 所述第一加速度傳感器￠1)粘貼在所述質(zhì)量塊￠0)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性支承器剛度測(cè)量裝置，其特征在于: 所述彈性支承器(20)經(jīng)夾具一端固定在所述試驗(yàn)平臺(tái)(10)上。
4.一種彈性支承器剛度測(cè)量方法，應(yīng)用權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的彈性支承器剛度測(cè)量裝置，其特征在于，通過(guò)測(cè)量彈性支承器的固有頻率f來(lái)計(jì)算彈性支承器的剛度值K，包括以下步驟: 51、在彈性支承器的自由端上加載第一質(zhì)量塊，測(cè)量加載第一質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f\; 52、在彈性支承器的自由端上加載第二質(zhì)量塊，測(cè)量加載第二質(zhì)量塊后的彈性支承器的固有頻率f2; 53、根據(jù)公式
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性支承器剛度測(cè)量方法，其特征在于: 所述步驟SI具體包括: 將所述彈性支承器一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端加載與所述彈性支承器一體振動(dòng)的第一質(zhì)量塊； 敲擊力錘敲擊所述彈性支承器引起所述彈性支承器振動(dòng)，信號(hào)分析儀經(jīng)力道信號(hào)通道采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道采集彈性支承器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)； 信號(hào)分析儀根據(jù)接收到的所述激勵(lì)信號(hào)及所述振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第一質(zhì)量塊后的所述彈性支承器的固有頻率f\。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性支承器剛度測(cè)量方法，其特征在于: 所述步驟S2具體包括: 將所述彈性支承器上自由端加載的所述第一質(zhì)量塊替換為質(zhì)量不同的第二質(zhì)量塊；敲擊力錘敲擊所述彈性支承器引起所述彈性支承器振動(dòng)，信號(hào)分析儀經(jīng)力道信號(hào)通道采集敲擊力錘的激勵(lì)信號(hào)，并經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道采集彈性支承器的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)；信號(hào)分析儀根據(jù)接收到的所述激勵(lì)信號(hào)及所述振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，計(jì)算得出加載第二質(zhì)量塊后的所 述彈性支承器的固有頻率f2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種彈性支承器測(cè)量裝置及測(cè)量方法，該測(cè)量裝置包括用于固定彈性支承器的試驗(yàn)平臺(tái)，彈性支承器的一端固定在試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端為自由端，彈性支承器的自由端上固定有與彈性支承器一體振動(dòng)的質(zhì)量塊;經(jīng)敲擊力錘對(duì)彈性質(zhì)量體上靠近自由端的位置進(jìn)行敲擊引起彈性質(zhì)量體振動(dòng);彈性質(zhì)量體靠近自由端的位置上設(shè)有第一加速度傳感器，敲擊力錘上設(shè)有第二加速度傳感器，第一加速度傳感器經(jīng)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)通道連接至信號(hào)分析儀;第二加速傳感器經(jīng)力信號(hào)通道連接至信號(hào)分析儀。本發(fā)明測(cè)量裝置及測(cè)量方法不僅測(cè)試精度高、試驗(yàn)勞動(dòng)強(qiáng)度低、試驗(yàn)效率高，而且適用于對(duì)不同結(jié)構(gòu)類型的彈性支承器進(jìn)行剛度測(cè)試。
文檔編號(hào)G01M7/02GK103245474SQ201310190688
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月21日
發(fā)明者彭春雷, 侯明 申請(qǐng)人:中國(guó)航空動(dòng)力機(jī)械研究所