CN107036802A - 一种减振器过载振动复合环境试验系统及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及过载试验技术领域，尤其涉及一种减振器过载振动复合环境试验系统及试验方法，其中试验系统包括测力装置、低刚度加力装置、减振器、减振器配重、减振器夹具和振动装置，所述减振器夹具固定于所述振动装置上，所述减振器与所述减振器配重依次与所述减振器夹具连接，所述低刚度加力装置作用于所述减振器配重上，用于向所述减振器配重上施加试验所需的过载力，且所述低刚度加力装置的刚度低于25kg/m，所述测力装置用于检测所述低刚度加力装置的过载力。
Description
技术领域
本发明涉及过载试验技术领域，尤其涉及一种减振器过载振动复合环境试验系统及试验方法。
背景技术
火箭、导弹等航天器在主动段上升飞行、再入段飞行、变轨飞行等运行状态时，箭体本身以及搭载的产品均受到过载和振动的同时作用。过载振动复合环境在火箭、导弹等航天器的运行阶段是普遍存在。
航天器在运行过程中会产生复杂的振动环境，为保证航天器中产品的正常运行，减振器在航天器中广泛使用。减振器的减振效率、阻尼等各种参数在不同的振动环境中是有所差异的，因此减振器一般都有其特定的使用环境。减振器的性能在过载振动复合环境下与单独的振动环境下是不同的。满足单独振动环境下要求的减振器在过载复合环境下运行可能达不到设计需求的减振目的，从而导致产品的破坏，造成航天器的失败，对国家经济财产带来巨大损失，对国家安全带来隐患。
为了型号发射安全与可靠性，需要进行完备地面环境试验。目前常用的过载振动复合环境试验方法主要有三种：
第一种方法是采用离心机模拟过载力，采用在离心-振动设备进行模拟过载振动复合环境。1970年美国圣地亚国家实验室开发研制了“8.84m离心-振动设备”，其后离心-振动设备逐步发展并在试验中使用。采用离心-振动设备进行过载振动复合环境试验，试验过程复杂，试验周期长，试验经费高昂，并且离心力方向只能与振动方向相同，局限性大。
第二种方法是采用电磁力模拟过载力，即用永磁铁作为减振器的配重，用电磁铁进行过载力的加载，然后使用振动台进行振动试验。由于电磁力也是一种均布力，所以这种方法能够很好的模拟过载力，不足之处是由于电磁力力对距离很敏感，振动试验过程中振动的位移对过载力影响很大。
第三种方法是采用定频振动模拟过载力，即在原有振动环境条件中叠加一个定频振动，用定频代替过载力。这种方法过载力不是恒力，而且定频点的选取可能对产品影响很大，对过载振动复合环境的模拟是否可靠有待继续探讨，与离心机形似，只能模拟振动方向与过载方向相同的工况。
前两种方法成本高、试验复杂；第三种方法局限性大。迫切需求一种简易的减振器过载振动复合环境试验方法能够有效、可靠、经济的进行减振器过载振动复合环境试验。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的减振器过载振动试验装置的结构复杂的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种减振器过载振动复合环境试验系统，包括测力装置、低刚度加力装置、减振器、减振器配重、减振器夹具和振动装置，所述减振器夹具固定于所述振动装置上，所述减振器与所述减振器配重依次与所述减振器夹具连接，所述低刚度加力装置作用于所述减振器配重上，用于向所述减振器配重上施加试验所需的过载力，且所述低刚度加力装置的刚度低于25kg/m，所述测力装置用于检测所述低刚度加力装置的过载力。
其中，所述低刚度加力装置施加的过载力的方向与所述振动台的振动方向相同或垂直。
其中，所述低刚度加力装置的材料为弹性材料。
其中，所述低刚度加力装置为橡皮绳。
其中，还包括固定装置和支撑装置，所述支撑装置沿所述低刚度加力装置的长度方向设置，且所述支撑装置连接于所述固定装置与所述测力装置之间。
其中，所述测力装置的量程为所述过载力的1.5倍至2倍。
其中，所述支撑装置的长度可调。
其中，所述支撑装置的承力能力至少为试验所需的过载力的2倍以上。
其中，所述测力装置施加的过载力作用在所述减振器配重的质心上。
本发明还提供了一种减振器过载振动复合环境试验方法，包括根据试验所需过载力获得测力装置的量程和低刚度加力装置的状态；
根据测力装置的量程和低刚度加力装置的状态选取相应的测力装置和低刚度加力装置；
将减振器夹具固定在减振器上，并将减振器和减振器配重依次安装，将支撑装置的一端与固定装置连接，另一端与测力装置连接，并将测力装置连接在低刚度加力装置上，将低刚度加力装置作用于减振器配重的质心上；
调整支撑装置的长度，使测力装置上显示的读数等于试验所需的过载力；
根据振动试验任务要求，进行振动环境加载；
试验结束后，关闭振动装置，调整支撑装置，使低刚度加力装置完全卸力为止。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种减振器过载复合环境试验系统，包括测力装置、减振器、减振器配重、减振器夹具和振动装置，减振器夹具固定在振动装置上，用于向试验提供所需振动环境，振动夹具用于搭载减振器和减振器配重，低刚度加力装置作用于减振器配重上，向减振器配重上施加试验所需的过载力，且低刚度加力装置的刚度低于25kg/m，这样一来振动位移对过载力的影响较小，提高了试验结果的准确性，测力装置用于检测低刚度加力装置的过载力。该实验系统的结构简单，不需要采用离心机，对普通的振动装置进行改造即可进行减振器过载振动复合环境试验，试验成本较低。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的试验系统中过载力与振动方向相同时的状态图；
图2是本发明实施例提供的试验系统中过载力与振动方向垂直时的状态图。
图中：1：支撑装置；2：测力装置；3：低刚度加力装置；4：减振器配重；5：减振器；6：减振器夹具；7：振动装置；8：固定装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种减振器5过载复合环境试验系统，包括测力装置2、减振器5、减振器配重4、减振器6夹具和振动装置7，减振器夹具固定在振动装置7上，用于向试验提供所需振动环境，振动夹具用于搭载减振器和减振器配重，减振器配重4与减振器5实际使用工况的载重完全相同，包括质量分布情况，实现了对减振器5受力效果的真实模拟，低刚度加力装置3作用于减振器配重上，向减振器配重上施加试验所需的过载力，且低刚度加力装置3的刚度低于25kg/m，这样一来振动位移对过载力的影响较小，提高了试验结果的准确性，测力装置2用于检测低刚度加力装置3的过载力。该实验系统的结构简单，不需要采用离心机，对普通的振动装置7进行改造即可进行减振器5过载振动复合环境试验，试验成本较低。
进一步地，低刚度加力装置3施加的过载力的方向与振动台的振动方向相同或垂直。如图1所示，低刚度加力装置3施加的过载力的方向与振动台的振动方向相同，即振动台固定在地面上，提供竖直方向的振动，减振器夹具6固定在振动台上用于搭载减振器5，减振器5与减振器配重4与减振器夹具6沿水平方向设置，低刚度加力装置3位于减振器配重4的上方，向减振器配重4施加一个竖直方向的过载力；如图2所示，低刚度加力装置3施加的过载力的方向与振动台的振动方向垂直，即振动台固定在地面上，提供竖直方向的振动，减振器夹具6固定在振动台上用于搭载减振器5，减振器5与减振器配重4与减振器夹具6沿竖直方向设置，低刚度加力装置3位于减振器配重4的上方，向减振器配重4施加一个竖直方向的过载力。因此该实验系统不仅能提供过载力与振动方向相同的工况，也能够提供过载力与振动方向不同的工况。
进一步地，低刚度加力装置3的材料为弹性材料。在本实施例中，低刚度加力装置3选用橡皮绳，其结构简单且刚度较低，满足试验要求，进一步确保了振动过程中振动位移的变化对过载力的影响，甚至可以忽略，确保了过载振动符合环境地面实验有效、可靠。
进一步地，还包括固定装置8和支撑装置1，支撑装置1沿低刚度加力装置3的长度方向设置，且支撑装置1连接于固定装置8与测力装置2之间。其固定装置8主要为了固定支撑装置1，在本实施例中，固定装置8可以是厂房，支撑装置1的一端与厂房的房顶连接或者与厂房的侧墙连接，另一端与测力装置2连接，支撑装置1的长度可调，通过调节支撑装置1的长度来调节低刚度加力装置3的长度，从而实现调节过载力的作用，使得该试验系统在试验过程中便于操作，另外，当支撑装置1与房顶连接时，过载力的方向与振动方向相同，当支撑装置1与侧墙连接时，过载力的方向与振动方向垂直。
进一步地，为了提高试验的准确性，测力装置2的量程为过载力的1.5倍至2倍，避免因测力装置2的量程较小，不能准确的测得过载力，而造成试验结果不准确的问题。
进一步地，支撑装置1根据试验所需的过载力进行选择，支撑装置1的承力能力要求在过载力的2倍以上，进一步增加了试验的准确性。
进一步地，测力装置2施加的过载力作用在减振器配重4的质心上，更好的模拟减振器5在实际使用时的工况，实现有效模拟。
本发明实施例还提供了一种采用上述试验系统进行减振器5过载振动复合环境的试验方法，包括根据试验所需过载力获得测力装置2的量程和低刚度加力装置3的状态；
根据测力装置2的量程和低刚度加力装置3的状态选取相应的测力装置2和低刚度加力装置3，要求测力装置2的量程为过载力的1.5倍至2倍之间，低刚度加力装置3能够实现对减振器配重施加试验所需的过载力；
将减振器夹具6固定在减振器上，并将减振器5和减振器配重4依次安装，将支撑装置1的一端与固定装置8连接，另一端与测力装置2连接，并将测力装置2连接在低刚度加力装置3上，将低刚度加力装置3作用于减振器配重4的质心上；
调整支撑装置1的长度，同时观察测力装置2的读数，直至测力装置2上显示的读数等于试验所需的过载力为止，即完成了试验前的准备；
试验时，首先调试振动设备，然后根据振动试验任务要求，进行振动环境加载，完成过载振动复合环境试验；
试验结束后，关闭振动装置7，缓慢调整支撑装置1的长度，使低刚度加力装置3完全卸力为止。
最后整理试验设备，准备下一次试验。
综上所述，本发明实施例提供的减振器过载复合环境试验系统和试验方法，通过支撑装置、测力装置、低刚度加力装置完成过载力的建议、有效模拟，通过振动装置进行振动环境的有效加载，能够有效、可靠、经济地完成了减振器产品的过载振动复合环境地面试验，且能够模拟过载力与振动方向相同的工况或者过载力与振动方向垂直的工况，低刚度加力装置的设置，确保了振动过程中振动位移对过载力的影响，确保了振动复合环境的有效性和可靠性，支撑装置的承载力足够长度可调，确保了试验的安全及便捷，进而能够有效、可靠、经济地完成了减振器产品的过载振动复合环境地面试验。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：包括测力装置、低刚度加力装置、减振器、减振器配重、减振器夹具和振动装置，所述减振器夹具固定于所述振动装置上，所述减振器与所述减振器配重依次与所述减振器夹具连接，所述低刚度加力装置作用于所述减振器配重上，用于向所述减振器配重上施加试验所需的过载力，且所述低刚度加力装置的刚度低于25kg/m，所述测力装置用于检测所述低刚度加力装置的过载力。
2.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述低刚度加力装置施加的过载力的方向与所述振动台的振动方向相同或垂直。
3.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述低刚度加力装置的材料为弹性材料。
4.根据权利要求3所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述低刚度加力装置为橡皮绳。
5.根据权利要求2所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：还包括固定装置和支撑装置，所述支撑装置沿所述低刚度加力装置的长度方向设置，且所述支撑装置连接于所述固定装置与所述测力装置之间。
6.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述测力装置的量程为所述过载力的1.5倍至2倍。
7.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述支撑装置的长度可调。
8.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述支撑装置的承力能力至少为试验所需的过载力的2倍以上。
9.根据权利要求1所述的减振器过载振动复合环境试验系统，其特征在于：所述测力装置施加的过载力作用在所述减振器配重的质心上。
10.一种减振器过载振动复合环境试验方法，其特征在于：包括根据试验所需过载力获得测力装置的量程和低刚度加力装置的状态；
根据测力装置的量程和低刚度加力装置的状态选取相应的测力装置和低刚度加力装置；
将减振器夹具固定在减振器上，并将减振器和减振器配重依次安装，将支撑装置的一端与固定装置连接，另一端与测力装置连接，并将测力装置连接在低刚度加力装置上，将低刚度加力装置作用于减振器配重的质心上；
调整支撑装置的长度，使测力装置上显示的读数等于试验所需的过载力；
根据振动试验任务要求，进行振动环境加载；
试验结束后，关闭振动装置，调整支撑装置，使低刚度加力装置完全卸力为止。
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| CN108387354A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-10 | 航天科工防御技术研究试验中心 | 一种多轴振动与过载力复合环境试验系统 |
| CN112484948A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-03-12 | 国家能源集团乌海能源有限责任公司 | 压电俘获试验系统 |
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