一种振动试验台制造技术

一种振动试验台，包含至少两个旋转振动发生机构，每个振动机构输出包含两个频率的非正弦周期振动，多频率振动合成输出时机构简单，输出振动明确可靠；由于本振动试验台输出的振动是具有明确波形和幅值的多频率复合振动，各领域在编制使用方法和标准时可以避开模拟实际和对输出振动峰值无法明确统一的随机振动的传统试验模式，形成不以实际对象来参照衡量，用与实际对象无关但能覆盖被测参量变化范围的恒定抽象的量（类似长度测量中的尺）作为测试比对标准，形成振动试验结果明确量化的科学试验方法。学试验方法。学试验方法。

【技术实现步骤摘要】
一种振动试验台


[0001]本申请涉及货物振动试验领域，一种用于测试产品、货物、装备等耐震性能的振动试验台。

技术介绍

[0002]耐震能力是货物安全可靠性的重要参数，产品研发人员往往会自发地想到振动试验。但是，能够覆盖实际震动频率范围的电磁式或液压式振动台都需通过测振传感器来形成闭环控制，受测控系统动态滞后影响，输出振动的波形误差很大。例如，国标GB/T21116《液压振动台》的6.8节正弦振动中规定：振动加速度波形失真度不大于25%，允许个别点大于50%；国标GB/T13310《电动振动台》中也有相似的描述。如此之大的波形误差，使得相关振动试验标准无法采用振动强度峰值统一量化的科学测试方式，无奈地引用“货与货”相互比对的原始手段，即采用模拟实际振动的随机振动试验方法。如国标GB/T4857.23《运输包装件随机振动试验方法》，其中推荐使用者自行采集实际运输过程的振动加速度功率谱（PSD）作为振动台的激励信号，并用统计学的均方根值来约束振动的平均功率。由于运输振动的PSD随道路等级、行车速度、车辆避震、货物装载率等众多参数变化，即使在同一辆车上的不同位置PSD也不一样；再说，PSD本身并不包含与货损直接关联的振动加速度峰值，因此，振动试验结果的参考价值十分有限。
[0003]本专利技术人在《一种多频率合成的振动试验装置》的专利技术专利（专利号ZL2010102912085）中给出了上述问题的基本解决方案，其原理是：用多个（至少两个）不同转速的旋转机构产生频率与转速对应的正弦振动，再用位移合成机构（杠杆）将各频率的振动两个两个地逐级合成，最终形成与旋转机构数量对应的多个频率的复合振动。由于正弦振动是最基本的单频率振动，具有简单明确的位移/时间函数，由其刚性复合形成的振动同样具有明确的位移、速度、加速度等各级导数的时间函数表达式，可以形成强度统一、可量化的振动输出。多频率振动合成的效果类似于图像合成中采用红绿蓝（RGB）等有限个单色（光波频率）来等效合成出可用于比对、量化的标准颜色。这种突破传统“模拟实际的随机震动”、采用与任何实际物体无关、抽象形成的测试参比对象（类似于长度测量采用抽象的“尺”，重量称量中采用的“砝码）的思路符合现代测试技术的科学试验方法和理念，试验结果明确，对货物抗震能力的评定和改善具有积极意义，容易实施与推广。
[0004]然而，本专利技术人的上述专利技术专利虽然在理论上能够完成无限多个频率的振动合成，但由于每个旋转机构只产生单一频率的正弦振动，当需要比较多的(如n个)频率数来满足一定的合成振动频率分布密度时，则需要n个数量的旋转机构和n
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1个合成杠杆机构，系统的整体结构也将随着n数值的增大变得异常复杂而难以实现；同时，随着振动两两合成的级数增加，各运动副（如铰链、滑块）传动间隙误差也将逐级累积，影响其在一些场合的实施
…
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，降低多频率合成时的系统机构复杂性和误差，本专利技术人在上述专利技术专利的基础上进行了再深入创造的持续探索研究：受周期信号傅里叶变换的启示，即：非正弦的周期信号的频域展开式包含有谐波分量。那么，通过改用其他旋转机构，用以发生带有谐波分量的非正弦周期信号，实现一个旋转机构产生两个或两个以上频率成分的复合振动，以此来减少多频率合成时整个系统的旋转振动机构和振动合成的杠杆数量，即简化多频率振动试验系统机构的同时提高系统的可靠性。因此：
[0006]1.本申请所述的一种振动试验台（见图1），包括：试样承载平台（2），至少一个驱动电机（10），至少两个发生周期振动的旋转机构，至少一个用以合成两个旋转机构振动位移的振动合成杠杆（5），其特征在于：至少一个旋转机构输出的周期振动为非正弦的周期振动，该周期振动中包含至少两个不同频率的振动分量。
[0007]为了实现上述特征，旋转机构可以采用曲柄连杆机构、多连杆机构、凸轮机构等刚性传动机构实现。下面，以曲柄连杆机构为例作原理说明。
[0008]图3所示为由旋转曲柄（11）、连杆（6）组成的一个非正弦振动旋转机构。其中，连杆（6）的下端通过铰链（14）与旋转曲柄（11）连接，连杆（6）的上端通过铰链（14）与振动合成杠杆（5）连接；在驱动电机（10）的驱动下旋转曲柄（11）产生旋转时，连杆（6）的下端铰链（14）的垂直方向运动是以与旋转曲柄（11）转速对应的频率f做正弦运动，连杆（6）上端铰链（14）的垂直方向运动则附加了因连杆（6）左右摆动产生的2f分量的合成运动，由此形成了具有两个频率成分的非正弦周期振动输出。其中，
[0009]振动频率为f的分量振幅为2a（a为旋转曲柄的长度），
[0010]振动频率为2f分量的振幅为（b为连杆的长度）。因此：
[0011]2.上述1所述的一种振动试验台，其特征在于：产生非正弦振动的旋转机构由旋转曲柄（11）和连杆（6）组成，旋转曲柄（11）的旋转外端通过铰链（14）与连杆（6）的一端连接，连杆（6）的另一端通过铰链（14）将旋转机构的振动输出给振动合成杠杆（5），旋转机构输出的振动包含与转速对应的f和2f两个频率的振动分量。
[0012]为了避免曲柄连杆机构发生运动干涉和自锁，连杆长度b必须大于曲柄长度a，由此导致高频2f分量的振幅小于低频f分量的振幅，因此，一些场合的使用受到了限制。
[0013]为了解决上述高频2f分量振幅较小的问题（见图4），在旋转曲柄（11）和连杆（6）之间插入了一个高频幅值放大杠杆（7），该杠杆的中间支点铰链（14）在所连接的垂直导柱（9）的约束下作垂直方向的单自由度运动，利用杠杆具有的放大原理来专门针对高频分量实施放大，其放大机理如下：
[0014]为了简化说明，设高频幅值放大杠杆（7）的长度为2b（中间支点铰链两侧段长度均为b），则：当曲柄旋转时，
[0015]低频f分量的振幅为2a，
[0016]高频2f分量的振幅为，
[0017]即高频分量的幅值被放大为原来的3倍；通过改变高频幅值放大杠杆（7）中间铰链（14）两侧段的长度值可获得不同的放大倍数，用以满足高频2f分量不同幅值的设计需要。因此：
[0018]3.上述2所述的一种振动试验台，其特征在于：至少一个旋转机构在旋转曲柄（11）和连杆（6）之间连接有一个高频幅值放大杠杆（7），该杠杆的中间支点通过铰链（14）连接到一垂直导柱（9）。
[0019]由于铰链的设计与制造工艺相对简单，当高频幅值放大杠杆（7）的中间支点垂直运动位移较小时可以用垂直导向连杆（8）取代垂直导柱（9）（见图2），因此：
[0020]4.上述2所述的一种振动试验台，其特征在于：至少一个旋转机构在旋转曲柄（11）和连杆（6）之间连接有一个高频幅值放大杠杆（7），该杠杆的中间支点通过铰链（14）连接到一垂直导向连杆（8）。
附图说明
[0021]图1为包含两个曲柄旋转机构和两个电机的振动台案例的机构简图；
[0022]图2为包含三个曲柄旋转机构和一个电机的振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振动试验台，包括：试样承载平台（2），至少一个驱动电机（10），至少两个发生周期振动的旋转机构，至少一个用以合成两个旋转机构振动位移的振动合成杠杆（5），其特征在于：至少一个旋转机构输出的周期振动为非正弦的周期振动，该周期振动中包含至少两个不同频率的振动分量。2.如权利要求1所述一种振动试验台，其特征在于：产生非正弦振动的旋转机构由旋转曲柄（11）和连杆（6）组成，旋转曲柄（11）的旋转外端通过铰链（14）与连杆（6）的一端连接，连杆（6）的另一端通过铰链（14）将旋转机构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈黎明，
申请(专利权)人：上海泰云包装科技有限公司，
类型：新型
国别省市：