偏心轮式水平向冲击谱测量装置及其安装和测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及偏心轮式水平向冲击谱测量装置及其安装和测量方法，包括上下间隔水平设置的底座和顶板，其之间由分列两侧的立板支撑；底座与顶板共同安装竖直的轴，轴两端分别通过轴承与底座和顶板连接，轴上端伸出顶板并在端头安装角度传感器；位于底座与顶板之间的轴上水平固装有椭圆形结构的偏心轮，偏心轮与顶板和底座之间均固装有扭簧；试验时，角度传感器与控制器相连，偏心轮受到外界冲击载荷作用时转动，并由角度传感器将转动角度信息传至控制器，外界载荷卸去后偏心轮在上下扭簧作用下复位；根据测得的转动角度信息求解得到冲击谱位移，进而实现水平向冲击谱的测量。本发明专利技术结构简单紧凑可靠，操作使用方便，所获得的数据可靠有效。

Eccentric Wheel Horizontal Impact Spectrum Measuring Device and Its Installation and Measuring Method

【技术实现步骤摘要】
偏心轮式水平向冲击谱测量装置及其安装和测量方法
本专利技术涉及冲击谱测量
，尤其是一种偏心轮式水平向冲击谱测量装置及其安装和测量方法。
技术介绍
舰船冲击爆炸时产生的冲击环境，是开展舰载设备抗冲击性能研究的载荷输入条件，而由冲击爆炸造成的舰船的非线性动响应现象非常复杂，准确、可靠的舰船冲击环境数据通常通过试验获取。现有技术中，国内舰船冲击环境测试设备包括压电式加速度计和簧片仪、振子等机械式冲击谱测量装置，需要两者相互配合验证，才能得到较为准确、可靠的舰船冲击环境数据。现有的簧片仪通常是由一组端部带集中质量块的水平悬臂梁构成的装置，通过测量簧片的冲击应变或变形响应，获取舰船垂向5～20Hz的中低频段冲击环境数据。而对于水平向冲击环境数据的测量，现在的做法是将簧片仪竖直安装使簧片处于悬挂状态进行测量；但该方式无法消除水平向冲击载荷与垂向冲击载荷、重力载荷的耦合作用，因此，现有的簧片仪根本无法得到合理的水平向冲击环境数据。现有的振子是由弹簧、隔振器等隔振缓冲元件与质块构成的竖直方向的单自由度系统，用于舰船垂向5Hz以下和50Hz左右的极低频和中频段冲击环境数据的测量。同样的，该方式无法消除多方向冲击载荷的耦合作用，因此振子也不能用于水平向冲击环境数据的测量。因此，现有的机械式冲击谱测量装置，无法应用于水平向冲击环境的测量。而当潜艇承受的水平向冲击环境与垂向冲击环境量值基本相当时，情况会变得更加复杂，因此，需要研发出专用的机械式水平向冲击谱测量装置。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的偏心轮式水平向冲击谱测量装置及其安装和测量方法，从而实现水平向冲击谱的测量，并且测量装置结构简单，操作方便，测量结果可靠，有效助力于舰载设备的抗冲击性能研究。本专利技术所采用的技术方案如下：一种偏心轮式水平向冲击谱测量装置，包括上下间隔水平设置的底座和顶板，所述底座与顶板之间通过分列两侧的立板支撑连接，所述底座与顶板共同安装有竖直的轴，轴两端分别通过轴承与底座和顶板连接，轴上端伸出顶板并在端头安装有角度传感器；位于底座与顶板之间的轴上水平固装有偏心轮，偏心轮与顶板和底座之间轴上均固装有扭簧。作为上述技术方案的进一步改进：所述偏心轮通过销和键与轴固接；所述销位于偏心轮内部，且销径向贯穿轴。位于轴圆周外侧的顶板与偏心轮内侧面上均开有孔，位于顶板与偏心轮之间的扭簧的两端头分别固装于两个孔内。位于轴圆周外侧的底座上对称安装有定位块，两定位块上分别贯穿安装有螺栓，两个螺栓的尾部相对间隔设置；位于两个定位块中部的底座上开有弧形槽，所述弧形槽的圆心位于轴的轴心线上；位于偏心轮与底座之间的扭簧下端头伸入弧形槽内并由两个螺栓的尾部夹紧定位；该扭簧上端头则伸入偏心轮底面的孔内与其固定。所述偏心轮的截面为椭圆形结构。位于轴与角度传感器连接处的顶部上表面安装有壳体。所述底座底部安装有底板，所述底板将轴的端头封闭于底座内；两个立板的外侧面与底座之间安装有加强筋。所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置的安装方法，包括如下步骤：第一步：将两个立板焊装至底座上，将加强筋焊至立板与底座之间；第二步：将两个轴承分别装入底座与顶板内；第三步：通过键将偏心轮套装至轴上，再将销沿径向装入偏心轮内部，且销贯穿轴，使得偏心轮与轴固连；第四步：将扭簧套装至轴一端，将扭簧一端头插入偏心轮上的孔内；将轴的该端部装入底座上的轴承内并将扭簧的另一端插入底座的弧形槽内并由两个螺栓固定住；第五步：在轴上端套装另一扭簧，该扭簧一端插入偏心轮的孔内；将带有轴承的顶板套装至轴上，且扭簧的另一端插入顶板的孔内；将顶板通过紧固件与立板固接；第六步：在轴顶端外侧的顶板上安装壳体，在轴端头安装角度传感器；第七步：在底座底部通过紧固件安装底板。所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置的测量方法，包括如下步骤：第一步：将测量装置的底板通过紧固件安装于对象件上；第二步：将角度传感器通过线路连至控制器；第三步：偏心轮受到外界冲击载荷作用，水平冲击载荷使得偏心轮与轴一起在轴承作用下相对于测量装置转动，两个扭簧受力扭转，轴端部的角度传感器将转动角度信息传送给控制器；第四步：外界冲击载荷卸去，偏心轮在两个扭簧的作用下复位；第五步：将转动角度的值代入如下公式：其中：为转动角度，单位为rad；R为参与因子；l为偏心轮的偏心距，单位为m；D(t)为冲击谱位移，单位为m；获得冲击谱位移，即完成水平向冲击谱的测量。参与因子R依据下式计算得出：其中：M为偏心轮的质量，单位为kg；l为偏心轮的偏心距，单位为m；Jz为偏心轮相对轴的转动惯量，Jz＝J0+Ml2，J0为偏心轮的转动惯量。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过在底座与顶板之间安装轴，轴上固装偏心轮，偏心轮与底座和顶板之间分别固装有扭簧，从而偏心轮的质量与扭簧的刚度构成单自由度系统，进而建立该系统受水平向冲击载荷作用时的动力响应方程，得到偏心轮转角响应与水平向冲击谱位移之间的正比关系；并通过轴顶部角度传感器获取偏心轮转动角度，进而获得水平向冲击谱位移；测量方便，计算简单合理，所获得的最终结果可信度高。附图说明图1为本专利技术测量装置的结构示意图。图2为图1的俯视图。图3为图2中沿A-A向的剖视图。图4为本专利技术测量装置的等效结构示意图。图5为图4的俯视图。其中：1、底板；2、底座；201、弧形槽；3、偏心轮；4、立板；5、扭簧；6、顶板；7、壳体；8、角度传感器；9、加强筋；10、定位块；11、螺栓；12、销；13、轴承；14、轴；15、键。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本实施例的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，包括上下间隔水平设置的底座2和顶板6，底座2与顶板6之间通过分列两侧的立板4支撑连接，底座2与顶板6共同安装有竖直的轴14，轴14两端分别通过轴承13与底座2和顶板6连接，轴14上端伸出顶板6并在端头安装有角度传感器8；位于底座2与顶板6之间的轴14上水平固装有偏心轮3，偏心轮3与顶板6和底座2之间轴14上均固装有扭簧5。如图2和图3所示，偏心轮3通过销12和键15与轴14固接；销12位于偏心轮3内部，且销12径向贯穿轴14。位于轴14圆周外侧的顶板6与偏心轮3内侧面上均开有孔，位于顶板6与偏心轮3之间的扭簧5的两端头分别固装于两个孔内。位于轴14圆周外侧的底座2上对称安装有定位块10，两定位块10上分别贯穿安装有螺栓11，两个螺栓11的尾部相对间隔设置；位于两个定位块10中部的底座2上开有弧形槽201，弧形槽201的圆心位于轴14的轴心线上；位于偏心轮3与底座2之间的扭簧5下端头伸入弧形槽201内并由两个螺栓11的尾部夹紧定位；该扭簧5上端头则伸入偏心轮3底面的孔内与其固定。偏心轮3的截面为椭圆形结构。位于轴14与角度传感器8连接处的顶部6上表面安装有壳体7。底座2底部安装有底板1，底板1将轴14的端头封闭于底座2内；两个立板4的外侧面与底座2之间安装有加强筋9。本实施例的偏心轮式水平向冲击谱测量装置的安装方法，包括如下步骤：第一步：将两个立板4焊装至底座2上，将加强筋9焊至立板4与底座2之间；第二步：将两个轴承13分别装入底座2与顶板6内；第三步：通过键15将偏心轮3套装至轴14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：包括上下间隔水平设置的底座(2)和顶板(6)，所述底座(2)与顶板(6)之间通过分列两侧的立板(4)支撑连接，所述底座(2)与顶板(6)共同安装有竖直的轴(14)，轴(14)两端分别通过轴承(13)与底座(2)和顶板(6)连接，轴(14)上端伸出顶板(6)并在端头安装有角度传感器(8)；位于底座(2)与顶板(6)之间的轴(14)上水平固装有偏心轮(3)，偏心轮(3)与顶板(6)和底座(2)之间轴(14)上均固装有扭簧(5)。

【技术特征摘要】
1.一种偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：包括上下间隔水平设置的底座(2)和顶板(6)，所述底座(2)与顶板(6)之间通过分列两侧的立板(4)支撑连接，所述底座(2)与顶板(6)共同安装有竖直的轴(14)，轴(14)两端分别通过轴承(13)与底座(2)和顶板(6)连接，轴(14)上端伸出顶板(6)并在端头安装有角度传感器(8)；位于底座(2)与顶板(6)之间的轴(14)上水平固装有偏心轮(3)，偏心轮(3)与顶板(6)和底座(2)之间轴(14)上均固装有扭簧(5)。2.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：所述偏心轮(3)通过销(12)和键(15)与轴(14)固接；所述销(12)位于偏心轮(3)内部，且销(12)径向贯穿轴(14)。3.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：位于轴(14)圆周外侧的顶板(6)与偏心轮(3)内侧面上均开有孔，位于顶板(6)与偏心轮(3)之间的扭簧(5)的两端头分别固装于两个孔内。4.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：位于轴(14)圆周外侧的底座(2)上对称安装有定位块(10)，两定位块(10)上分别贯穿安装有螺栓(11)，两个螺栓(11)的尾部相对间隔设置；位于两个定位块(10)中部的底座(2)上开有弧形槽(201)，所述弧形槽(201)的圆心位于轴(14)的轴心线上；位于偏心轮(3)与底座(2)之间的扭簧(5)下端头伸入弧形槽(201)内并由两个螺栓(11)的尾部夹紧定位；该扭簧(5)上端头则伸入偏心轮(3)底面的孔内与其固定。5.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：所述偏心轮(3)的截面为椭圆形结构。6.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：位于轴(14)与角度传感器(8)连接处的顶部(6)上表面安装有壳体(7)。7.如权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置，其特征在于：所述底座(2)底部安装有底板(1)，所述底板(1)将轴(14)的端头封闭于底座(2)内；两个立板(4)的外侧面与底座(2)之间安装有加强筋(9)。8.权利要求1所述的偏心轮式水平向冲击谱测量装置的安装方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，邹浩阳，江楠，吴豪，张浩宇，杨静，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心中国船舶重工集团公司第七零二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32