高频率多自由度振动测试机制造技术

一种振动测试机包括：固定的外部框架；块状形式的振动平台，振动的能量从外部框架的里面被传送到该平台；由外部框架支撑的驱动预载活塞，它被连接到振动平台的一个面上；由外部框架支撑的被动预载活塞，它被连接到振动平台与驱动预载活塞相对的那一面上；以及位于外部框架外面的外部力发生器，它被连接到驱动活塞以导引高频率的振动能量到达驱动活塞，再将该振动能量传送到振动平台。在一个实施例中，一个多自由度振荡器包括多个连接到相应驱动预载活塞上的外部力发生器，驱动预载活塞有一个相关的被动预载活塞位于振动平台的相对的那一面上。连接在振动平台上的预载活塞包含调心轴承衬垫，以提供被导引至振动平台内的多自由度的振动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及模拟振动环境以用于测试那些在使用中需要经受振动的产品，而更具体地说，涉及一种改进的振动测试机，在一个实施例中，该振动测试机模拟在很高振动频率下具有多自由度的振动环境。
技术介绍
许多产品在其使用寿命中要经受机械振动，在设计和生产阶段进行产品的振动测试已经证实对提高产品的预期使用寿命很有价值。现实世界中所经历的振动通常包括所有六个自由度(DOF)，也就是说，振动通常沿三个正交的坐标轴都有线性加速度分量以及绕这些坐标轴的角加速度分量。振动环境的最佳模拟应该包括所有这六个自由度上的振动。已经有几种振动测试机被设计用来产生六个自由度的振动。它们通常使用液压致动器来移动一个测试平台，而在该测试平台上放置测试物品。因为每个致动器通常只产生单一一个自由度上的运动，因此每个致动器必须通过具有五个自由度的轴承连接到测试平台上。这样，致动器控制测试平台上连接传动杆处的单一自由度运动。具有五个自由度的轴承允许在其它五个自由度上的运动。借助于适当安排六个致动器，每个致动器控制单一一个自由度，测试平台的所有六个自由度都可受到控制。有许多致动器和轴承结构都可能获得六个自由度的振动和/或震动。例如，在每个致动器端部的球形轴承，和放置在致动器和测试平台间的球形轴承，或特殊的五自由度轴承连接，该五自由度轴承在单个元件里包含有一个既能滑动又能转动的轴承。这些系统在其频率响应方面受到液压振荡器、测试平台和一些连杆的动力学限制。一个对频率响应非常主要的限制来自液压振荡器。典型的液压伺服阀受限于50或100赫兹的频率响应。转让给团队公司的美国专利5,343,752提出了一种伺服阀和双重作用活塞致动器，它取决于致动器的尺寸，响应1000到2000赫兹频率。在该专利中提出了多种多自由度系统。每个系统使用一个高频率阀，来产生比过去用多自由度振荡器所能得到的更高的振动频率。其中的一种系统，被称为Cube测试系统，在振动平台的内部包含有致动器。这种系统提高了一个六自由度振动测试系统的频率响应，将之前该项技术的可控制频率从大约50赫兹提高到约250赫兹。甚至可期望达到更高的频率响应，因此Cube类型系统形成了本专利技术的改进进行比较的基础。与Cube类型多轴振动平台相比，本专利技术有更高的频率响应和更好的平台均匀性(较少失真)。电动(ED)致动器与哪怕是最好的电动液压(EH)振荡器相比，有免于失真的更好的频率响应和更佳自由度，并且本专利技术的更小、更坚固的平台提供了比Cube测试系统更高的第一模态频率。这对于测试物件来说就变成了更高得多的重力加速度级别。Cube振荡器的致动器设置于振动平台的内部，并且被安装到位于支柱上的反作用块(reaction mass)上，上述支柱从振动平台的底部伸出。已经发现这种内部致动器的安装结构(支柱)具有一个相对较低的固有频率，它限制了那种设计的频率响应，使其低于致动器所能达到的频率。此外，由于Cube振荡器完全被安装(且振动)在反作用块之上，所产生的巨大力矩必须由反作用块进行反作用。要将反作用块的运动保持在一个最小量内就需要使用大反作用块。
技术实现思路
简要地说，本专利技术的一个实施例包括一个振动测试机，它有一个固定的支撑框架；一个采用坚硬结构形式的振动平台，振动的能量从支撑框架的内部被传送到该平台；一个由支撑框架支撑的驱动预载活塞，它被连接到振动平台的一个面上；一个由支撑框架支撑的被动预载活塞，它被连接到振动平台的与驱动预载活塞相对的那一面上；以及一个位于支撑框架外部的外部力发生器，它被连接到驱动活塞以便将高频振动能量引导到达驱动活塞上，而驱动活塞则接着将该振动能量传送到振动平台。被动预载活塞对于振动平台施加一个力，该力与驱动预载活塞的力相反。在一个实施例中，一个多自由度振荡器包括多个外部力发生器，它们各自被连接到一个相应的驱动预载活塞上且有一个相关的被动预载活塞处于振动平台的与之相对的那一面。连接到振动平台上的预载活塞包含调心轴承垫，以配合振动平台中被引入的多自由度振动运动。本专利技术用一个反作用块(支撑框架)包围振动平台，而使得该平台的重心和反作用块的重心彼此靠得非常近。与Cube类型的振荡器相比，所述测试固定设备从两个方面得到了改进。首先，反作用力作用在离反作用块的重心更近得多的地方，显著地减小了导入的力矩，且因此而减小了所需要的反作用块的尺寸。其次，振动平台更小并且有更小得多的质量，因此反作用力和力矩的大小与Cube结构相比要低得多。虽然施加振动力的位置是以空间结构安排的，与Cube系统相似，但是实际的力产生致动器被放置在测试平台或支撑框架的外部。这样就能够使用不同类型的力产生致动器。在一个实施例中，本专利技术使用电动(ED)致动器，但是所述原理并不局限于电动振荡器。单端或双端电动液压(EH)振荡器，或任意一种机械振荡器也可被用作力产生致动器。本专利技术的一个实施例涉及到一种预载调心流体静力润滑的滑动轴承的方法，该轴承仅仅能够支持压缩载荷。在本专利技术中，上述轴承被用来将一个外部力产生装置连接到振动平台，从而使振动平台的运动能够提供多自由度振动。被传送到振动平台的振动能量的自由度的数目可以从一个自由度多至六个自由度。多自由度振动平台被用于对许多类型的物体模拟振动和震动环境。六个自由度的模拟是最完全的。本专利技术允许多种外部力产生装置，它们各自产生单一一个自由度的运动(沿一条直线的推拉力)，能够连接一个电动振荡器或一个电动液压振荡器，从而让推力和拉力有效地被传送到振动平台。特别是，本专利技术允许力产生装置例如电动液压振荡器，它们一般仅仅从一端接到移动元件(电枢)，被有效地连接到多自由度振动平台。本专利技术还使机械装置之间的交叉连接达到最少，这些交叉连接将单一自由度的力发生器连接到以多个自由度运动的振动平台。因此，本专利技术的一个实施例包括这样的组合上述固定的外部框架；上述多自由度振动平台；多个外部力发生器，每个外部力发生器可以是一个电动振荡器；一个驱动预载活塞和一个被动预载活塞，它们成对使用，每一对与各自的力发生器相关连；以及多个流体静力调心滑动轴承，它们将预载活塞连接到振动平台。本专利技术的这些方面和其它方面将会通过参考下面的详细说明和附图而得到更加充分的理解。附图说明图1是一个透视图，显示了一个结合有电动型单一自由度力发生器的六自由度振动平台。图2是一个示意性剖面图，显示了一对力发生器、一个固定框架、一个多自由度振动平台和一对预载产生活塞(驱动活塞和被动活塞)，该对预载产生活塞将各个力发生器连接到振动平台上。图3是一个驱动预载活塞的剖面图。图4是一个被动预载活塞的剖面图。图5是本专利技术的一个可选择方案的示意性剖面图，它包含一个单一自由度振动平台。图6是振动测试机的一个支撑系统的实施例的透视图。图7是图6所示支撑系统的俯视图。图8是沿图7中的线8-8得到的侧面正视图。图9是沿图7中的线9-9得到的侧面正视图。图10是振动测试机的一个可供选择的支撑系统的透视图。图11是图10所示支撑系统的俯视图。图12是沿图11中的线12-12得到的侧面正视图。图13是沿图11中的线13-13得到的侧面正视图。具体实施例方式图1是一个多自由度振动测试机的透视图，该振动测试机包括一个大致为立方形的固定的坚硬支撑框架10。处于支撑框架10内部的中空的空间12包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动测试机，其包括：固定的外部框架；坚硬结构形式的振动平台，振动能量从所述外部框架的内部被传送到该振动平台；驱动预载活塞，其由所述外部框架支撑，并且被连接到所述振动平台的一个面上；被动预载活塞，其由所述外部框架支撑，并且被连接到所述振动平台的与所述驱动预载活塞相对的一面上；以及外部力发生器，其位于所述外部框架外部，并且被连接到所述驱动活塞，用以将高频率的振动能量引导到该驱动活塞，该驱动活塞再将该振动能量传送到所述振动平台；而且其中所述被动预载活塞对于所述振动平台施加一力，该力与所述驱动预载活塞的力相反。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WB沃依斯基，DA隆德，
申请(专利权)人：团队有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]