一种微振动隔振器加速寿命试验方法及系统技术方案

一种微振动隔振器加速寿命试验方法及系统，该隔振器的主要特征是使用硅橡胶作为主承力部件，之前未有该类隔振器加速寿命试验方法。根据影响隔振器寿命的主要因素确定加速寿命试验包括加速疲劳试验和加速老化试验。在加速寿命试验中主要根据相关公式分别确定加速疲劳试验和加速老化试验的条件。并在相关试验前后及试验中对隔振器进行功能和性能测试，以判断隔振器工作能否满足要求以及能满足多少时间的寿命要求。本发明专利技术填补了该类设备寿命试验方法的空白，可确保通过加速寿命试验了解该类设备在轨正常工作的寿命，可有效压缩寿命试验的时间，提高地面寿命试验效率，降低地面寿命试验成本。

A method and system for the accelerated life test of a micro vibration isolator

A micro vibration isolator accelerated life test method and system. The main feature of the isolator is the use of silicone rubber as the main bearing part. According to the main factors that affect the life of the isolator, the accelerated life test includes accelerated fatigue test and accelerated aging test. In the accelerated life test, the conditions of accelerated fatigue test and accelerated aging test are determined according to the relevant formulas. The function and performance of vibration isolator are tested before and during the relevant tests, so as to judge whether the vibration isolator can meet the requirements and how long the life of the isolator can meet. The invention fills in the blank of the life test method of the equipment, and ensures that the life of the equipment in orbit can be understood by accelerated life test, and it can effectively compress life test time, improve the efficiency of life test on the ground and reduce the cost of life test on the ground.

【技术实现步骤摘要】
一种微振动隔振器加速寿命试验方法及系统
本专利技术涉及一种在轨应用微振动隔振器的加速寿命试验方法及系统，尤其适用于使用硅橡胶的微振动隔振器，属于航天产品加速寿命试验领域。
技术介绍
随着遥感卫星分辨率等性能指标提高，微振动对成像质量影响问题渐已成为制约遥感卫星性能提升的关键问题。某型号卫星通过地面试验和仿真分析发现星上控制力矩陀螺(CMG)正常工作产生的微振动较大，最大扰动力达到40N，导致相机视轴晃动达到0.1角秒，高于相机提出的0.0665角秒的指标，影响到相机的成像质量，因此需要设计一种针对CMG进行微振动抑制的隔振器(ZL201320669851.6)。由于该隔振器是首次使用硅橡胶作为承力部件在轨长期运行，因此需要考虑其寿命能否满足航天器在轨长期运行的需要。硅橡胶作为阻尼材料在航天领域已有应用，但都是用于主动段，工作时间较短，因此之前关于硅橡胶隔振器的寿命主要考虑地面存储的寿命。硅橡胶在地面条件下存储，主要受氧化作用影响。而在轨真空环境下长期运行，基本没有氧化作用的影响(仍有原子氧存在，但浓度微乎其微，因此其氧化作用的效果也非常小，可忽略)。此时如何在地面条件下验证隔振器的寿命成为影响隔振器能否使用的关键问题。国内外鲜有这方面的研究，本专利技术主要解决该问题，填补国内外该领域的空白。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种微振动隔振器加速寿命试验方法及系统，实现了使用硅橡胶作为主承力部件的在轨使用隔振器的加速寿命试验，确保在发射之前对该类隔振器的寿命得到有效预估，从而保证该设备在轨长期正常工作。本专利技术的技术解决方案是：一种微振动隔振器加速寿命试验方法，所述加速寿命试验包括加速疲劳试验和加速老化试验，步骤如下：(1)收集必要参数，以确定开展加速寿命试验的主要参数；所述必要参数包括：隔振器最高工作温度、加速疲劳试验加速的时间范围以及加速老化试验加速时间范围；(2)确定开展加速疲劳试验的条件：加速疲劳试验的时间、加速疲劳试验时的振动位移幅值和加速疲劳试验时的振动频率；(3)确定开展加速老化试验的条件：加速老化试验的时间La和加速老化试验温度Ta；(4)进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的初始放大倍数和初始固有频率；(5)根据所述加速疲劳试验的条件，开展隔振器的加速疲劳试验；(6)加速疲劳试验之后，再次进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的第一放大倍数和第一固有频率；(7)将所述第一放大倍数和第一固有频率分别与所述初始放大倍数和初始固有频率进行比较，如果放大倍数误差不超过10％，并且固有频率误差不超过5％，则判定通过加速疲劳试验，进入步骤(8)；否则该隔振器未通过加速疲劳试验；(8)在0～La之间设置几个时间检测点，根据所述加速老化试验的条件开展加速老化试验；(9)当达到时间检测点时，将隔振器取出进行功能和性能测试，得到当前老化放大倍数和当前老化固有频率，将所述当前老化放大倍数和当前老化固有频率分别与所述初始放大倍数和初始固有频率进行比较，如果放大倍数误差不超过10％，并且固有频率误差不超过5％，则判定当前时间检测点时的隔振器通过加速老化试验，则对该隔振器继续进行加速老化试验，否则判定隔振器在该时间检测点未通过加速老化试验，隔振器的使用寿命小于该时间检测点对应的寿命；当进行加速老化试验的时间达到La时，如果当前老化放大倍数和当前老化固有频率依旧满足条件，则判定隔振器的寿命能够达到t1，否则判定隔振器的寿命未能达到t1。所述步骤(2)中确定开展加速疲劳试验的条件按如下步骤进行：(a)确定隔振器正常工作承受的位移幅值X1、频率f1和正常工作寿命t1；(b)确定斜率参数k＝5；(c)通过加大位移和提高频率的方法来进行加速疲劳试验，初步设定位移放大倍数kx＝2和频率放大倍数kf＝2；(d)通过公式计算加速疲劳试验的时间t2；(e)判断加速疲劳试验时间t2是否在所述加速疲劳试验加速的时间范围之内，如果t2超过所述加速疲劳试验加速的时间范围的上限，则增加位移放大倍数kx和频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果t2未达到所述加速疲劳试验加速的时间范围的下限，则降低位移放大倍数kx和频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果t2处于所述加速疲劳试验加速的时间范围之内，则进入步骤(f)；(f)判断位移放大倍数kx，如果位移放大倍数kx>5，则设置位移放大倍数kx＝5，增大频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果位移放大倍数kx<2，则设置位移放大倍数kx＝2，降低频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果2≤kx≤5,，则进入步骤(g)；(g)通过公式X2＝kxX1，f2＝kff1计算加速疲劳试验的条件加速疲劳试验的时间、加速疲劳试验时的振动位移幅值和加速疲劳试验时的振动频率，其中，X2指加速疲劳试验时的振动位移幅值，f2指加速疲劳试验时的振动频率。所述步骤(3)中确定加速老化试验条件按如下步骤进行：(a1)确定隔振器正常工作平均温度Tu和正常工作寿命t1；(b1)确定激活能参数Ea，选择范围0.1ev～1.1ev；(c1)通过提高温度的方法来进行加速老化试验，初步设定加速老化试验温度Ta＝2Tu；(d1)通过公式计算加速老化试验的时间La,K为玻尔兹曼常数；(e1)判断加速老化试验时间La是否在所述加速老化试验加速时间范围之内，如果La超出所述加速老化试验加速时间范围上限，则提高加速老化试验温度Ta，回到步骤(d1)；如果La未达到所述加速老化试验加速时间范围下限，则降低加速老化试验温度Ta，回到步骤(d1)；如果La位于所述加速老化试验加速时间范围之内，则进入步骤(f1)；(f1)判断加速老化试验温度Ta，如果加速老化试验温度Ta超出所述隔振器最高工作温度，则设置加速老化试验温度Ta＝Tmax，其中Tmax是隔振器最高工作温度；否则进入步骤(g1)；(g1)通过公式最终确定加速老化试验的条件La和Ta。进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的放大倍数和固有频率按如下步骤进行：(a2)将隔振器安装在振动台上；(b2)以0.1g作为输入进行正弦扫频试验，得到隔振器的放大倍数和固有频率；(c2)判断隔振器固有频率是否在合理偏差范围内；(d2)判断隔振基频处放大倍数是否在合理偏差范围内；(e2)如隔振器固有频率和放大倍数都在合理偏差范围内，则认为隔振器可正常工作；否则认为隔振器不能正常工作。所述正弦扫频试验的扫描频率范围5～500Hz。隔振器固有频率的合理偏差范围为±5％。隔振基频处放大倍数的合理偏差范围为±10％。一种微振动隔振器加速寿命试验系统，包括：试验条件确定模块：用于确定参数和试验条件；加速疲劳试验模块：用于开展隔振器的加速疲劳试验，进行隔振器功能和性能测试；加速老化试验及寿命判断模块：用于开展加速老化试验，对隔振器的寿命进行判定。试验条件确定模块确定参数和试验条件，具体为：(13.1)收集必要参数，以确定开展加速寿命试验的主要参数；所述必要参数包括：隔振器最高工作温度、加速疲劳试验加速的时间范围以及加速老化试验加速时间范围；(13.2)确定开展加速疲劳试验的条件：加速疲劳试验的时间、加速疲劳试验时的振动位移幅值和加速疲劳试验时的振动频率；确定开展加速疲劳试验的条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述加速寿命试验包括加速疲劳试验和加速老化试验，步骤如下：(1)确定参数和试验条件；(2)开展隔振器的加速疲劳试验，进行隔振器功能和性能测试；(3)开展加速老化试验，对隔振器的寿命进行判定。

【技术特征摘要】
1.一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述加速寿命试验包括加速疲劳试验和加速老化试验，步骤如下：(1)确定参数和试验条件；(2)开展隔振器的加速疲劳试验，进行隔振器功能和性能测试；(3)开展加速老化试验，对隔振器的寿命进行判定。2.根据权利要求1所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述步骤(1)确定参数和试验条件具体为：(1.1)收集必要参数，以确定开展加速寿命试验的主要参数；所述必要参数包括：隔振器最高工作温度、疲劳试验加速的时间范围以及加速老化试验加速时间范围；(1.2)确定开展加速疲劳试验的条件：加速疲劳试验的时间、加速疲劳试验时的振动位移幅值和加速疲劳试验时的振动频率；(1.3)确定开展加速老化试验的条件：加速老化试验的时间La和加速老化试验温度Ta。3.根据权利要求1所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述步骤(2)开展隔振器的加速疲劳试验，进行隔振器功能和性能测试，具体为：(1.4)进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的初始放大倍数和初始固有频率；(1.5)根据所述加速疲劳试验的条件，开展隔振器的加速疲劳试验；(1.6)加速疲劳试验之后，再次进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的第一放大倍数和第一固有频率；(1.7)将所述第一放大倍数和第一固有频率分别与所述初始放大倍数和初始固有频率进行比较，如果放大倍数误差不超过10％，并且固有频率误差不超过5％，则判定通过加速疲劳试验，进入下一步；否则该隔振器未通过加速疲劳试验。4.根据权利要求1所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述步骤(3)开展加速老化试验，对隔振器的寿命进行判定，具体为：(1.8)在0～La之间设置几个时间检测点，根据所述加速老化试验的条件开展加速老化试验；(1.9)当达到时间检测点时，将隔振器取出进行功能和性能测试，得到当前老化放大倍数和当前老化固有频率，将所述当前老化放大倍数和当前老化固有频率分别与所述初始放大倍数和初始固有频率进行比较，如果放大倍数误差不超过10％，并且固有频率误差不超过5％，则判定当前时间检测点时的隔振器通过加速老化试验，则对该隔振器继续进行加速老化试验，否则判定隔振器在该时间检测点未通过加速老化试验，隔振器的使用寿命小于该时间检测点对应的寿命；当进行加速老化试验的时间达到La时，如果当前老化放大倍数和当前老化固有频率依旧满足条件，则判定隔振器的寿命能够达到t1，否则判定隔振器的寿命未能达到t1。5.根据权利要求2所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述步骤(1.2)中确定开展加速疲劳试验的条件按如下步骤进行：(a)确定隔振器正常工作承受的位移幅值X1、频率f1和正常工作寿命t1；(b)确定斜率参数k＝5；(c)通过加大位移和提高频率的方法来进行加速疲劳试验，初步设定位移放大倍数kx＝2和频率放大倍数kf＝2；(d)通过公式计算加速疲劳试验的时间t2；(e)判断加速疲劳试验时间t2是否在所述加速疲劳试验加速的时间范围之内，如果t2超过所述加速疲劳试验加速的时间范围的上限，则增加位移放大倍数kx和频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果t2未达到所述加速疲劳试验加速的时间范围的下限，则降低位移放大倍数kx和频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果t2处于所述加速疲劳试验加速的时间范围之内，则进入步骤(f)；(f)判断位移放大倍数kx，如果位移放大倍数kx>5，则设置位移放大倍数kx＝5，增大频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果位移放大倍数kx<2，则设置位移放大倍数kx＝2，降低频率放大倍数kf，回到步骤(d)；如果2≤kx≤5,，则进入步骤(g)；(g)通过公式X2＝kxX1，f2＝kff1计算加速疲劳试验的条件加速疲劳试验的时间、加速疲劳试验时的振动位移幅值和加速疲劳试验时的振动频率，其中，X2指加速疲劳试验时的振动位移幅值，f2指加速疲劳试验时的振动频率。6.根据权利要求2所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述步骤(1.3)中确定加速老化试验条件按如下步骤进行：(a1)确定隔振器正常工作平均温度Tu和正常工作寿命t1；(b1)确定激活能参数Ea，选择范围0.1ev～1.1ev；(c1)通过提高温度的方法来进行加速老化试验，初步设定加速老化试验温度Ta＝2Tu；(d1)通过公式计算加速老化试验的时间La,K为玻尔兹曼常数；(e1)判断加速老化试验时间La是否在所述加速老化试验加速时间范围之内，如果La超出所述加速老化试验加速时间范围上限，则提高加速老化试验温度Ta，回到步骤(d1)；如果La未达到所述加速老化试验加速时间范围下限，则降低加速老化试验温度Ta，回到步骤(d1)；如果La位于所述加速老化试验加速时间范围之内，则进入步骤(f1)；(f1)判断加速老化试验温度Ta，如果加速老化试验温度Ta超出所述隔振器最高工作温度，则设置加速老化试验温度Ta＝Tmax，其中Tmax是隔振器最高工作温度；否则进入步骤(g1)；(g1)通过公式最终确定加速老化试验的条件La和Ta。7.根据权利要求3所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：进行隔振器功能和性能测试，得到隔振器的放大倍数和固有频率按如下步骤进行：(a2)将隔振器安装在振动台上；(b2)以0.1g作为输入进行正弦扫频试验，得到隔振器的放大倍数和固有频率；(c2)判断隔振器固有频率是否在合理偏差范围内；(d2)判断隔振基频处放大倍数是否在合理偏差范围内；(e2)如隔振器固有频率和放大倍数都在合理偏差范围内，则认为隔振器可正常工作；否则认为隔振器不能正常工作。8.根据权利要求7所述的一种微振动隔振器加速寿命试验方法，其特征在于：所述正弦扫频试验的扫描频率范围5～500Hz。9.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞世伟，潘腾，宫颖，李丹，杨松，张强，郭倩蕊，张媚，毛一岚，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11