在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器動力學試驗技術領域，具體來說，本發(fā)明涉及一種在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代航空、航天器上，電子設備將會受到飛行姿態(tài)所帶來的離心加速度和發(fā)動機等動力部件所帶來的振動的雙重作用。因此，機載設備在離心加速度和振動的雙重作用下的可靠性，將是所在航空、航天器工作可靠性的首要保證條件。目前，在航空航天器的力學試驗方面，振動試驗和離心試驗一般分時獨立進行，分別考核產(chǎn)品對振動或線加速度單項應力的耐受能力。這與工程實際中振動和離心加速度同時耦合作用的情況存在差異。美國桑地亞(Sandia)國家實驗室的初步研究結論已經(jīng)表明，加速度過載環(huán)境與振動環(huán)境的綜合影響并不等于各因素的分別影響之和，在兩種或多種環(huán)境應力的綜合作用下產(chǎn)品會暴露出在單項應力試驗中未發(fā)現(xiàn)的問題，因此用獨立的試驗手段不能預測復合環(huán)境影響下設備的可靠性。為了充分考核航空航天產(chǎn)品在振動-離心復合環(huán)境下的可靠性，十分需要研制一套能夠進行振動-加速度耦合環(huán)境試驗的試驗系統(tǒng)。目前在我國航天領域，離心-振動復合試驗設備的制造和使用尚為空白，而歐美等國的研究經(jīng)驗表明，最為可行的設計方案是在一臺大型離心機上，組合一臺激振器。當離心機啟動后，隨著離心力的增大，振動臺動圈的位置也隨之變化，且變化量隨離心力的大小和動圈阻尼的大小而變化，這將會直接影響振動測試系統(tǒng)的正常運行。為使振動測試系統(tǒng)能在不同的離心加速度下均能正常的工作，首先必須解決振動臺動圈中心調(diào)整這一關鍵技術難題。因此，迫切需要研制一種能在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺，從而能在對試驗樣品施加恒加速度應力的同時疊加振動應力。
[0003]其中，動圈是電磁振動臺中的已知部件，主要用于在供給的受振動控制儀控制的交變電壓、電流的驅(qū)動電流作用下，依據(jù)“弗萊明左手法則”產(chǎn)生一個受振動控制儀控制的交變的直線運動，從而向與動圈固連的受試產(chǎn)品提供振動激勵。同時，為保證在不同大小的離心力作用下，動圈中心均能保持在合適位置，在振動臺的動圈上安裝有動圈位置傳感器，在動圈位置變化時，將位置信號轉變?yōu)殡娦盘?，并將該信號傳送給外部功率放大器，使動圈驅(qū)動線圈中額外加載有一大小和極性合適的平衡直流電。該平衡直流電在有相對運動的磁場中，動圈驅(qū)動線圈即產(chǎn)生一足以對抗離心力的平衡力，使得動圈始終處于其應有的平衡位置。動圈主要包括動圈骨架、驅(qū)動線圈、中心磁極、動圈位置傳感器等裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺，用于在對試驗樣品施加恒加速度應力的同時疊加振動應力。
[0005]本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn):
[0006]—種能在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺，主要包括由筒形的上部罩和筒形下部罩對接構成的外部殼體以及設置在外部殼體內(nèi)的勵磁部件、可沿軸向自由活動且底部設置有縱向軸的動圈、動圈支撐、導向部件、強制空氣冷卻風道；其中，動圈由上部的錐形主體和下部的支撐套筒構成，動圈整體與外部殼體同軸設置并支撐在動圈支撐上，動圈底部的縱向軸兩側分別設置有導向輪以限制動圈的徑向位移，勵磁部件圍繞動圈固定在電磁振動臺外部殼體的內(nèi)壁上，主要包括上勵磁線圈、下勵磁線圈及上極板、下極板等部件，用于在供給的恒電壓、恒電流的勵磁電流作用下，在振動臺的殼體內(nèi)部產(chǎn)生足夠強大的恒定磁場；上勵磁線圈設置在動圈的錐形主體附近，下勵磁線圈設置動圈的支撐套筒底部，上勵磁線圈上方粘接有用于產(chǎn)生電磁場的上極板且下勵磁線圈下方粘接有用于產(chǎn)生電磁場的下極板，上極板與錐形主體之間套設有抵靠錐形主體側面的楔子，楔子頂部固定在外部殼體頂部設置的可翻折上導向裝置并隨著上導向裝置翻折而上下移動，以和上導向裝置一起對動圈的錐形主體上部進行限位，其中，在動圈的中心磁極內(nèi)部額外加裝一組直流線圈，直流線圈產(chǎn)生附加的平衡直流電來進行離心狀態(tài)下動圈中心位置的調(diào)整。
[0007]進一步地，動圈底部的縱向軸通過螺釘固定在動圈上。
[0008]進一步地，動圈支撐可由氣囊和支撐基座構成，氣囊優(yōu)選為兩個，相互疊置。
[0009]進一步地，支撐基座優(yōu)選為圓柱形；
[0010]進一步地，動圈支撐還可以采用彈簧支撐結構。
[0011]其中，動圈支撐和導向部件主要用于為動圈提供支撐和運動導向，主要包括動圈下部的空氣彈簧支撐及上下兩組雙支點導向?qū)л啞?br>[0012]其中，強制空氣冷卻風道用于空氣強制對流，使臺體在工作時產(chǎn)生的熱量被及時排除。
[0013]優(yōu)選地，動圈上帶有動圈位置傳感器，當振動臺在離心狀態(tài)下使用時，動圈中心位置會出現(xiàn)偏移，當動圈中心位置偏移達到±1.5_時，啟動對中裝置，通過在動圈中額外附加一合適的平衡直流電，對動圈中心位置進行調(diào)整，使其回復到應有的平衡位置。
[0014]優(yōu)選地，動圈線圈采用無骨架繞制。
[0015]優(yōu)選地，振動臺殼體上預留有螺紋孔，用于與離心機轉臂的固定連接；同時，振動臺殼體上配有凹形槽，用于與離心機轉臂安裝面上凸型臺的配合限位。
[0016]優(yōu)選地，振動臺冷卻風道進風口為雙進風。
[0017]本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0018]本發(fā)明的電磁振動臺能在離心狀態(tài)下工作，為承受離心線加速度載荷作用的受試產(chǎn)品提供額外的正弦振動激勵、隨機振動激勵或沖擊載荷激勵。
[0019]振動臺可承受的最大離心加速度:40g(空載狀態(tài)下)，20g(負載< 3kg)，15g(負載彡5kg)，9g (負載彡10kg) ο
[0020]離心狀態(tài)下，振動臺可提供的最大激振推力多1000N(正弦振動或隨機振動時)，多2000N(沖擊時);最大空載加速度優(yōu)于50g，最大速度優(yōu)于2.0m/s,最大位移優(yōu)于25.0mm(p-p);激振頻率范圍5Hz?4000Hz ;滿負荷連續(xù)工作時間優(yōu)于30min。
[0021]離心狀態(tài)下，動圈中心定位精度優(yōu)于±2mm，且具有穩(wěn)定狀態(tài)鎖定功能；動圈側向承載能力優(yōu)于100N。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的能在航天器動力學離心狀態(tài)下使用的電磁振動臺的主視圖。
[0023]其中:1動圈；2上部罩；3上導向系統(tǒng)；4