本发明专利技术提供一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，包括减振绝缘夹具、减振器、动平衡装置、激振器、电磁压电耦合测振传感器、试验台、传动装置和精确调控装置。这种激振与测振装置适用于旋转类试件，特别是风电叶片，发动机、涡轮机叶片，直升机旋翼、尾桨等叶片类的振动特性研究；这种装置可以分别地且非常逼真地模拟旋转类试件在360°全方位、相同转速不同激振力、相同激振力不同转速、不同转速不同激振力条件下的振动疲劳状态；而且通过所提供的振动测试装置，可以时刻地监测试件的激振力、振动位移、振动速度、振动加速度等相关的振动特性参数。此外，本发明专利技术也适用于静止类试件的振动疲劳特性分析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种疲劳激振与测振装置，具体涉及一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置。本专利技术特别适合作为叶片类、旋翼尾桨类的试验激振与测振装置。
技术介绍
在机械领域中，振动疲劳现象普遍存在。振动疲劳对机械部件的危害非常大，轻则会缩短部件的使用寿命；重则会直接破坏部件，导致部件无法使用；甚至会危及人身安全。因此，研究机械部件的振动疲劳问题，非常有必要，其应用价值巨大。要研究机械领域的振动疲劳问题，就离不开机械激振装置。机械领域的激振装置功能非常多，这类激振装置可以对机械零部件、机械设备等机械装置进行振动试验分析、疲劳试验分析、试件的材料特性分析、试件的寿命预估分析等一系列机械特性分析。目前，机械领域的激振装置类型很多，按振源与试件的接触关系来分，其包含“接触式”和“非接触式”两种。其中接触式的振源结构类型比较多，具体有：电液式、气动式、液压式等结构；而非接触式的振源结构主要是：电磁式结构。目前的接触式疲劳激振装置，其结构较为简单，制作成本较低，能够提供较为稳定的激振力。但是，由于接触式疲劳激振装置的激振力是由机械结构提供的，对试件提供的激振力大小与频率有限，这就使试件的可调激振频宽与振幅较小，从而使试件的某些机械特性的研究受到限制。此外，由于激振结构是接触式的，试件与振源有直接的接触，这样就会改变试件的结构，会影响试验结果的准确性，对试验产生附加的影响。目前的非接触式疲劳激振装置，其振源由电磁铁提供，激振力由电磁力提供，控制方便。可以较便捷地调节激振力的大小与频率，试件的可调激振频宽范围很大，有利于更加全面地研究试件的机械特性。此外，由于激振结构是非接触的，试件与振源没有直接接触，这样就保证了试件结构的完整性，使试验的结果更加的准确。但是，目前的非接触式疲劳激振装置，其激振对象绝大部分是固定试件；而适用于旋转类试件的疲劳激振装置却很少。特别地，
用于研究风电叶片，发动机、涡轮机叶片，直升机旋翼、尾桨等在旋转状态时的疲劳激振装置就更少。此外，对旋转类试件采用有线传感器测振将增加试验装置的复杂性，其疲劳振动测试是振动测试领域的难点，目前用于测试旋转类试件的振动特性装置很少。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述的技术问题，提供一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，主要适用于旋转类试件，特别适用于旋转叶片类(风电叶片，发动机、涡轮机叶片，直升机旋翼、尾桨等)的振动特性研究，同时也适用于静止类试件的振动疲劳特性研究。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，包括减振绝缘夹具、减振器、动平衡装置、激振器、电磁压电耦合测振传感器、试验台、传动装置和精确调控装置。所述试验台的台面上安装电磁铁支撑架。所述电磁铁支撑架上设置有激振器夹紧平台和电磁压电耦合测振传感器夹紧平台。所述激振器为一个具有空心的圆柱型铁芯的电磁铁。所述电磁压电耦合测振传感器包括弹性薄钢片、压电陶瓷片、压电处理器、压缩弹簧Ⅱ和压力传感器。所述压电陶瓷片粘接在弹性薄钢片的下表面。所述压电处理器连接在压电陶瓷片的下表面。所述弹性薄钢片、压电陶瓷片和压电处理器各自的中心都具有竖向贯穿的通孔。所述激振器装夹在电磁铁夹具上。所述电磁铁夹具上的电磁铁夹具孔内放置压缩弹簧Ⅱ，在压缩弹簧Ⅱ表面镀有一层非磁性材料，去掉由于磁场对压缩弹簧Ⅱ产生磁力作用而使压电传感器测得的相关力学数值不精确的影响。法兰螺栓Ⅳ先穿套环形的压力传感器，再依次穿过压缩弹簧Ⅱ、电磁铁夹具孔和激振器夹紧平台的螺栓孔，最后法兰螺栓Ⅳ的螺纹轴段固接在激振器夹紧平台螺栓孔内。所述压缩弹簧Ⅱ通过预压力处于微压状态，下端与阶梯孔Ⅰ台阶面始终接触，上端与压力传感器也始终接触。所述的电磁铁夹具不与激振器的夹紧平台固接，电磁铁和压缩弹簧Ⅱ可以在法兰螺栓Ⅳ的光滑轴段轴向运动。所述弹性薄钢片位于激振器的下方。所述弹性薄钢片通过螺栓
固定在电磁压电耦合测振传感器夹紧平台上。所述激振器、弹性薄钢片、压电陶瓷片和压电处理器各自中心的通孔的轴线位于同一直线上，供传动装置的输出轴自下而上地从激振器的上端穿出。所述输出轴的上端连接自锁丝杆。所述自锁丝杆的上端安装减振器。所述减振器上安装减振绝缘夹具。所述减振绝缘夹具上具有一个圆柱状的夹具接头。所述夹具接头上具有一段用于连接减振器的螺纹。所述减振器包括上弹性钢圈、下弹性钢圈、钢圈连接器、丝杆接头和减振弹簧Ⅰ。所述丝杆接头呈圆柱状，它的轴线上开有一个与自锁丝杆配合的螺纹孔。所述丝杆接头的周向侧面上具有四个凸起的圆台。这四个圆台在正交方向上两两相对布置。每个圆台的轴线上开有一个螺纹孔，该螺纹孔径向贯穿丝杆接头的侧壁。所述上弹性钢圈开有四个径向贯穿的螺纹孔，这四个螺纹孔在正交方向上两两相对。所述下弹性钢圈开有若干轴向贯穿的阶梯孔，它的侧壁上还开有两个与夹具接头相配合且对称布置的螺纹连接孔。所述钢圈连接器由底板和耳座板组成。所述耳座板竖向连接在底板上，其中耳座板上开有横向贯穿的通孔，底板上开有两个竖向贯穿的通孔。所述丝杆接头位于上弹性钢圈的内腔中，其上的四个圆台与上弹性钢圈上的四个螺纹孔一一对应。所述上弹性钢圈的外侧连接四个钢圈连接器。法兰螺栓Ⅰ依次穿过钢圈连接器的耳座板上的通孔、上弹性钢圈的螺纹孔和圆台轴线上的螺纹孔，将它们固连在一起。所述下弹性钢圈通过钢圈连接器连接在上弹性钢圈的下方。所述下弹性钢圈的阶梯孔内放置减振弹簧Ⅰ。法兰螺栓Ⅱ依次穿过钢圈连接器的底板上的通孔、减振弹簧Ⅰ和下弹性钢圈上的阶梯孔，将它们固连在一起。所述减振弹簧Ⅰ的下端与阶梯孔的台阶面接触，上端与钢圈连接器的(底板)下表面接触。两个减振绝缘夹具对称安装在下弹性钢圈的两侧。其中一个减振绝缘夹具上装夹试件，另一个减振绝缘夹具上装夹动平衡装置。所述精确调控装置通过计算机的分析和处理，用于调节试件与激振器的距离、输出轴的转速和激振器的电流。进一步，所述减振绝缘夹具包括下绝缘夹板、上绝缘夹板和减振弹簧Ⅲ。所述夹具接头连接下绝缘夹板的侧面。所述减振弹簧Ⅲ放置在试件的螺栓孔内。螺栓依次穿过上绝缘夹板、减振弹簧Ⅲ、试件和下绝缘夹板，将试件装夹在上、下绝缘板之间。进一步，所述传动装置还包括从动齿轮、主动齿轮、从动轴、主动轴、联轴器和无极调速交流电机。所述无极调速交流电机的输出端通过联轴器与主动轴连接。所述主动轴上安装主动齿轮。所述从动轴上安装从动齿轮。所述从动齿轮与主动齿轮相啮合。所述从动轴与输出轴相连。进一步，所述动平衡装置包括非磁性材料的平衡件(若是磁性材料可在外围镀薄层非磁性材料)，这个平衡件与试件关于输出轴的轴线对称。所述平衡件的材料、大小、形状、夹紧方式均与试件保持一致。进一步，所述激振器的铁芯的外径大于试件的长度，内径大于输出轴的直径。需要说明的是，本专利技术的精确调控装置分为距离精确调控、转速精确调控、激振力精确调控三个模块。距离精确调控是调节自锁丝杆、丝杆接头使用时的相对位置，从而精确地调节试件与振源的距离，进而间接地改变试件受到的激振力大小。转速精确调控主要是通过计算机调节调速交流电机的转速，然后通过联轴器、齿轮的传动反映到试件的转速上。激振力精确调控主要运用计算机和电流控制器，通过调控电磁铁的线圈电流的大小和方向，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，其特征在于：包括减振绝缘夹具(2)、减振器(3)、动平衡装置(4)、激振器(7)、电磁压电耦合测振传感器(8)、试验台(14)、传动装置和精确调控装置；所述试验台(14)的台面上安装电磁铁支撑架(11)；所述电磁铁支撑架(11)上设置有激振器夹紧平台(9)和电磁压电耦合测振传感器夹紧平台(10)；所述激振器(7)包括一个空心的圆柱型铁芯的电磁铁；所述电磁压电耦合测振传感器(8)包括弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)、压电处理器(46)、压缩弹簧Ⅱ(47)和压力传感器(49)；所述压电陶瓷片(45)粘接在弹性薄钢片(44)的下表面；所述压电处理器(46)连接在压电陶瓷片(45)的下表面；所述弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)和压电处理器(46)各自的中心都具有竖向贯穿的通孔；所述激振器(7)的电磁铁装夹在电磁铁夹具(39)上；所述电磁铁夹具(39)上的电磁铁夹具孔(42)内放置压缩弹簧Ⅱ(47)；法兰螺栓Ⅳ(48)先穿套环形的压力传感器(49)，再依次穿过压缩弹簧Ⅱ(47)、电磁铁夹具孔(42)和激振器夹紧平台(9)的夹紧平台螺栓孔(901)，最后法兰螺栓Ⅳ(48)的螺纹轴段(4802)固接在夹紧平台螺栓孔(901)内；所述压缩弹簧Ⅱ(47)通过预压力处于微压状态，下端与阶梯孔Ⅰ4201台阶面始终接触，上端与压力传感器(49)也始终接触；所述弹性薄钢片(44)位于激振器(7)的下方；所述弹性薄钢片(44)通过螺栓固定在电磁压电耦合测振传感器夹紧平台(10)上；所述激振器(7)、弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)和压电处理器(46)各自中心的通孔的轴线位于同一直线上，供传动装置的输出轴(6)自下而上地从激振器(7)的上端穿出；所述输出轴(6)的上端连接自锁丝杆(5)；所述自锁丝杆(5)的上端安装减振器(3)；所述减振器(3)上安装减振绝缘夹具(2)；所述减振绝缘夹具(2)上具有一个圆柱状的夹具接头(26)；所述夹具接头(26)上具有一段用于连接减振器(3)的螺纹；所述减振器(3)包括上弹性钢圈(30)、下弹性钢圈(29)、钢圈连接器(34)、丝杆接头(31)和减振弹簧Ⅰ(32)；所述丝杆接头(31)呈圆柱状，它的轴线上开有一个与自锁丝杆(5)配合的螺纹孔；所述丝杆接头(31)的周向侧面上具有四个凸起的圆台(3101)；这四个圆台(3101)在正交方向上两两相对布置；每个圆台(3101)的轴线上开有一个螺纹孔，该螺纹孔径向贯穿丝杆接头(31)的侧壁；所述上弹性钢圈(30)开有四个径向贯穿的螺纹孔，这四个螺纹孔在正交方向上两两相对；所述下弹性钢圈(29)开有若干轴向贯穿的阶梯孔，它的侧壁上还开有两个与夹具接头(26)相配合且对称布置的螺纹连接孔(36)；所述钢圈连接器(34)由底板和耳座板组成；所述耳座板竖向连接在底板上，其中耳座板上开有横向贯穿的通孔，底板上开有两个竖向贯穿的通孔；所述丝杆接头(31)位于上弹性钢圈(30)的内腔中，其上的四个圆台(3101)与上弹性钢圈(30)上的四个螺纹孔一一对应；所述上弹性钢圈(30)的外侧连接四个钢圈连接器(34)；法兰螺栓Ⅰ(35)依次穿过钢圈连接器(34)的耳座板上的通孔、上弹性钢圈(30)的螺纹孔和圆台(3101)轴线上的螺纹孔，将它们固连在一起；所述下弹性钢圈(29)通过钢圈连接器(34)连接在上弹性钢圈(30)的下方；所述下弹性钢圈(29)的阶梯孔内放置减振弹簧Ⅰ(32)；法兰螺栓Ⅱ(37)依次穿过钢圈连接器(34)的底板上的通孔、减振弹簧Ⅰ(32)和下弹性钢圈(29)上的阶梯孔，将它们固连在一起；所述减振弹簧Ⅰ(32)的下端与阶梯孔的台阶面接触，上端与钢圈连接器(34)的下表面接触；两个减振绝缘夹具(2)对称安装在下弹性钢圈(29)的两侧；其中一个减振绝缘夹具(2)上装夹试件(1)，另一个减振绝缘夹具(2)上装夹动平衡装置(4)；所述精确调控装置通过计算机的分析和处理，用于调节试件(1)与激振器(7)的距离、输出轴(6)的转速和激振器(7)的电流。...
【技术特征摘要】
1.一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，其特征在于：包括减振绝缘夹具(2)、减振器(3)、动平衡装置(4)、激振器(7)、电磁压电耦合测振传感器(8)、试验台(14)、传动装置和精确调控装置；所述试验台(14)的台面上安装电磁铁支撑架(11)；所述电磁铁支撑架(11)上设置有激振器夹紧平台(9)和电磁压电耦合测振传感器夹紧平台(10)；所述激振器(7)包括一个空心的圆柱型铁芯的电磁铁；所述电磁压电耦合测振传感器(8)包括弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)、压电处理器(46)、压缩弹簧Ⅱ(47)和压力传感器(49)；所述压电陶瓷片(45)粘接在弹性薄钢片(44)的下表面；所述压电处理器(46)连接在压电陶瓷片(45)的下表面；所述弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)和压电处理器(46)各自的中心都具有竖向贯穿的通孔；所述激振器(7)的电磁铁装夹在电磁铁夹具(39)上；所述电磁铁夹具(39)上的电磁铁夹具孔(42)内放置压缩弹簧Ⅱ(47)；法兰螺栓Ⅳ(48)先穿套环形的压力传感器(49)，再依次穿过压缩弹簧Ⅱ(47)、电磁铁夹具孔(42)和激振器夹紧平台(9)的夹紧平台螺栓孔(901)，最后法兰螺栓Ⅳ(48)的螺纹轴段(4802)固接在夹紧平台螺栓孔(901)内；所述压缩弹簧Ⅱ(47)通过预压力处于微压状态，下端与阶梯孔Ⅰ4201台阶面始终接触，上端与压力传感器(49)也始终接触；所述弹性薄钢片(44)位于激振器(7)的下方；所述弹性薄钢片(44)通过螺栓固定在电磁压电耦合测振传感器夹紧平台(10)上；所述激振器(7)、弹性薄钢片(44)、压电陶瓷片(45)和压电处理器(46)各自中心的通孔的轴线位于同一直线上，供传动装置的输出轴(6)自下而上地从激振器(7)的上端穿出；所述输出轴(6)的上端连接自锁丝杆(5)；所述自锁丝杆(5)的上端安装减振器(3)；所述减振器(3)上安装减振绝缘夹具(2)；所述减振绝缘夹具(2)上具有一个圆柱状的夹具接头(26)；所述夹具接头(26)上具有一段用于连接减振器(3)的螺纹；所述减振器(3)包括上弹性钢圈(30)、下弹性钢圈(29)、钢
\t圈连接器(34)、丝杆接头(31)和减振弹簧Ⅰ(32)；所述丝杆接头(31)呈圆柱状，它的轴线上开有一个与自锁丝杆(5)配合的螺纹孔；所述丝杆接头(31)的周向侧面上具有四个凸起的圆台(3101)；这四个圆台(3101)在正交方向上两两相对布置；每个圆台(3101)的轴线上开有一个螺纹孔，该螺纹孔径向贯穿丝杆接头(31)的侧壁；所述上弹性钢圈(30)开有四个径向贯穿的螺纹孔，这四个螺纹孔在正交方向上两两相对；所述下弹性钢圈(29)开有若干轴向贯穿的阶梯孔，它的侧壁上还开有两个与夹具接头(26)相配合且对称布置的螺纹连接孔(36)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：林腾蛟，谢道坤，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。