專利名稱：一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，特別是涉及一種對(duì)擺錘提升方式作出改進(jìn)的擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)主要用來模擬真實(shí)環(huán)境中產(chǎn)品所遭受的沖擊波及沖擊能量。主要應(yīng)用于航天、航空、電子、汽車等領(lǐng)域，是衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、電工電子產(chǎn)品等研制中必需的沖擊試驗(yàn)設(shè)備。沖擊響應(yīng)譜是一系列固有頻率不同的單自由度線性系統(tǒng)受到同一沖擊激勵(lì)時(shí)響應(yīng)的總結(jié)果。當(dāng)產(chǎn)品受到?jīng)_擊作用，其沖擊響應(yīng)的最大值意味著產(chǎn)品在該點(diǎn)出現(xiàn)最大應(yīng)力。沖擊響應(yīng)譜不同于僅僅反映沖擊源本身能量分布屬性的傅里葉變換，它更能表現(xiàn)被沖擊體·在沖擊源作用下的過載和變形情況。因此，越來越多的行業(yè)和領(lǐng)域都在以沖擊響應(yīng)譜的形式對(duì)沖擊試驗(yàn)進(jìn)行規(guī)范。沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)是進(jìn)行沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備，國內(nèi)外已經(jīng)有近五十年的研究歷史。其基本原理是利用機(jī)械能將擺錘抬高到一定位置釋放，撞擊靜止的試驗(yàn)臺(tái)面。在這個(gè)相互撞擊的過程中產(chǎn)生復(fù)雜震蕩沖擊波形，經(jīng)沖擊響應(yīng)譜變換得到具有一定峰值和拐點(diǎn)的沖擊響應(yīng)譜波形。國外有近十家生產(chǎn)沖擊臺(tái)的廠家，其產(chǎn)品主要為跌落式?jīng)_擊臺(tái)，另外許多研究機(jī)構(gòu)采用機(jī)械碰撞裝置產(chǎn)生沖擊響應(yīng)譜，但沒有形成產(chǎn)品。國內(nèi)北京強(qiáng)度環(huán)境研究所早在1990年間自制了一個(gè)沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，目前國內(nèi)其他廠家的沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)都是以它為原型設(shè)計(jì)制造的。這類擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)在作用原理上具有共性利用電磁或氣動(dòng)棘爪夾住錘頭，通過電機(jī)拉伸連接著棘爪的鋼絲繩將錘頭提升到一定高度后釋放，擺錘撞擊處于低處的試驗(yàn)臺(tái)面。但是這種原理存在諸多問題(I)擺錘提升速度慢，一次試驗(yàn)需要兩次提升電磁或氣動(dòng)棘爪。(2)當(dāng)擺錘速度較大時(shí)，在完成第一次碰撞之后，回彈的擺錘會(huì)再次撞擊反向運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)臺(tái)面形成二次碰撞，二次碰撞可能對(duì)試驗(yàn)件造成過試驗(yàn)。(3)無臺(tái)面復(fù)位裝置，波形一致性差。在擺錘提升方式上，有采用減速電機(jī)加牙嵌式電磁離合器方式，有采用液壓馬達(dá)加盤式制動(dòng)器方式。牙嵌式電磁離合器不能實(shí)現(xiàn)防二次沖擊，而且漏磁非常大，對(duì)試驗(yàn)件干擾大；在斷電情況下，離合器失靈，擺錘下落，可靠性低。液壓馬達(dá)加盤式制動(dòng)器方式，擺錘提升不平穩(wěn)，提升結(jié)束后不能再修改擺錘高度，而且增加了液壓油源，功耗高、噪聲大、維護(hù)難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)了擺錘的平穩(wěn)快速提升，并具有防二次沖擊功能的擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，包括基座、固定在基座上的導(dǎo)軌、穿于導(dǎo)軌之上的滑塊、位于滑塊之上與滑塊固定的臺(tái)面；臺(tái)面與導(dǎo)軌軸向垂直的一對(duì)側(cè)邊，其中一條側(cè)邊上固定有前波形發(fā)生器，基座與另一條側(cè)邊相接觸的位置上設(shè)置有后波形成發(fā)生器；還包括位于前波形發(fā)生器兩側(cè)的分別與基座固定的左支架和右支架、與左支架固定連接的減速器、其輸出軸與減速器的輸入法蘭固定連接的電機(jī)、與減速器輸出軸固定連接的小齒輪；還包括離合器和擺錘轉(zhuǎn)軸，離合器的大齒輪與小齒輪噬合，擺錘轉(zhuǎn)軸穿過離合器的大齒輪，離合器的摩擦片與離合器的大齒輪固定連接，離合器的摩擦輪轂與擺錘轉(zhuǎn)軸固定連接，當(dāng)離合器吸合時(shí)，摩擦片與摩擦輪轂緊密配合，擺錘轉(zhuǎn)軸依靠分別固定于左支架和右支架上的軸承支撐；還包括其一端固定于左支架和右支架之間的擺錘轉(zhuǎn)軸之上的擺桿，和固定于擺桿的另一端上的擺錘；擺錘與前波形發(fā)生器相接處。導(dǎo)軌為彼此平行的兩條導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌上穿有兩個(gè)滑塊。臺(tái)面下表面上固定有倒L型彎板，基座上固定有氣缸，汽缸沿導(dǎo)軌軸向，向靠近后波形成發(fā)生器的方向伸出后與倒L型彎板相接觸。在左支架上設(shè)置有接近開關(guān)，在擺桿上與接近開關(guān)對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有接近塊。
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擺錘轉(zhuǎn)軸的一端固定有角度傳感器。離合器為氣動(dòng)摩擦式離合器或液壓離合器。臺(tái)面上設(shè)置有加速度傳感器。電機(jī)為變頻電機(jī)，變頻電機(jī)的尾端設(shè)置有電磁制動(dòng)器。本發(fā)明通過電機(jī)配合小齒輪和大齒輪實(shí)現(xiàn)了擺錘的平穩(wěn)快速提升，提高試驗(yàn)效率。本發(fā)明在擺錘已發(fā)生第一撞擊后，離合器開始吸合，通過摩擦片和摩擦輪轂的摩擦力，使擺錘慢慢停止，實(shí)現(xiàn)防二次沖擊。臺(tái)面受到?jīng)_擊后反彈，臺(tái)面與后波形發(fā)生器會(huì)發(fā)生脫離，本發(fā)明通過氣缸配合倒L型彎板，氣缸推動(dòng)臺(tái)面前移，實(shí)現(xiàn)臺(tái)面復(fù)位，實(shí)現(xiàn)了臺(tái)面復(fù)位，提高了波形質(zhì)量，保證了波形的一致性。本發(fā)明具有連續(xù)沖擊功能，大大減小了試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度。本發(fā)明利用角度傳感器，定位準(zhǔn)確，波形重復(fù)一致性高。本發(fā)明操作方便，安全可靠，能滿足沖擊響應(yīng)譜GJB150A和MIL-STD-810G試驗(yàn)要求，可根據(jù)試驗(yàn)條件方便的調(diào)節(jié)沖擊響應(yīng)譜的拐點(diǎn)與峰值。


圖I為本發(fā)明所提供的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)的主視圖。圖2為本發(fā)明所提供的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)的左視圖。圖中I為擺錘，2為基座，3為后波形發(fā)生器，4為導(dǎo)軌，5為滑塊，6為倒L型彎板，7為氣缸，8為臺(tái)面，9為導(dǎo)軌支座，10為前波形發(fā)生器，11、角度傳感器，12為電機(jī)，13為電機(jī)制動(dòng)器，14為減速器,15為小齒輪,16為離合器,17為大齒輪,18為接近塊,19為接近開關(guān)，20為右支架，21為擺桿，22為左軸承座，23為擺錘轉(zhuǎn)軸，24為左支架，25為右軸承座，26為角度傳感器安裝座。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
本發(fā)明包括基座2、兩個(gè)導(dǎo)軌4、4個(gè)滑塊5和I張臺(tái)面8?；?上用螺釘固定有六個(gè)導(dǎo)軌支座9，兩個(gè)導(dǎo)軌4通過螺釘彼此平行的固定安裝在相鄰的軌道支座9上。每個(gè)導(dǎo)軌4上穿有兩個(gè)滑塊5，滑塊5中鑲有直線軸承，滑塊5可以在導(dǎo)軌4上自由滑動(dòng)?；瑝K5的上表面與臺(tái)面8下表面通過螺釘固定安裝。臺(tái)面8相對(duì)于基座2在導(dǎo)軌4軸向的方向上自由移動(dòng)。導(dǎo)軌4可以選用V型導(dǎo)軌、光軸、滾珠導(dǎo)軌等，滑動(dòng)直線軸承可以是V型滑塊、自潤滑直線軸承、方形直線軸承等。臺(tái)面8與導(dǎo)軌4軸向垂直的一對(duì)側(cè)邊，其中一條側(cè)邊上通過螺釘固定有前波形發(fā)生器10，另一條側(cè)邊與基座2相接觸。基座2與臺(tái)面8相接觸的位置上通過螺釘固定有后波形成發(fā)生器3。波形發(fā)生器采用一種或多種彈性材料組合而成，彈性材料可選用橡膠、高彈性塑料、毛氈、鋁板、鋼板等。臺(tái)面8下表面上通過螺釘固定有倒L型彎板6，基座2上通過螺釘固定有氣缸7，汽缸7沿導(dǎo)軌4軸向，向靠近后波形成發(fā)生器3的方向伸出后與倒L型彎板6相接觸。 基座2上通過螺釘固定安裝有左支架24和右支架20。左支架24和右支架20居于前波形發(fā)生器10的兩側(cè)。本發(fā)明還包括減速器14、電機(jī)12、離合器16、小齒輪15和擺錘轉(zhuǎn)軸23。減速器14通過螺釘安裝在左支架24的中部平面上，減速器14的輸入法蘭通過鍵與電機(jī)12的輸出軸固定連接,減速器14的輸出軸通過鍵與小齒輪15的中心固定。離合器的大齒輪17的中心與離合器軸承的外部通過螺釘固定，擺錘轉(zhuǎn)軸23穿過離合器軸承中心。離合器的摩擦片通過螺釘與離合器的大齒輪17固定，離合器摩擦輪轂與擺錘轉(zhuǎn)軸23通過鍵固定，當(dāng)離合器16吸合時(shí)，摩擦片與摩擦輪轂緊密配合。離合器摩擦片與大齒輪17固定連接。離合器的大齒輪17與小齒輪15曬合在一起以傳遞扭矩。離合器16可以是氣動(dòng)摩擦式離合器或液壓離合器。電機(jī)12可以是尾端帶電磁制動(dòng)的變頻三相電機(jī)?；螂姍C(jī)12可以直接替換為帶制動(dòng)裝置的液壓馬達(dá)。左、右支架24、20的頂面上通過螺釘和左、右軸承座22、25分別固定安裝有左軸承和右軸承，擺錘轉(zhuǎn)軸23穿于左、右軸承之中，被左、右軸承支撐。本發(fā)明還包括擺桿21和擺錘I。左支架24和右支架20之間的擺錘轉(zhuǎn)軸23之上通過鍵與擺桿21的一端固定，擺桿21的另一端與擺錘I焊接在一起。擺錘I可與前波形發(fā)生器10相接觸。左支架24上通過螺釘固定有接近開關(guān)19，在擺桿21上與接近開關(guān)19相對(duì)應(yīng)的位置上通過螺釘固定有接近塊18。右軸承座25上通過螺釘安裝有角度傳感器支架26，角度傳感器支架26上通過螺釘安裝有角度傳感器11，角度傳感器11的軸與擺錘轉(zhuǎn)軸23通過連軸器相連接。臺(tái)面8上設(shè)置有加速度傳感器。本發(fā)明的工作過程如下當(dāng)控制器發(fā)出上升命令后，離合器16吸合，電機(jī)12轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪15帶動(dòng)大齒輪17，摩擦片通過摩擦力帶動(dòng)摩擦輪轂和擺錘轉(zhuǎn)軸23轉(zhuǎn)動(dòng)，擺錘轉(zhuǎn)軸23帶動(dòng)擺錘I上升。角度傳感器11測量上升角度，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定角度后，電機(jī)12停止轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破靼l(fā)出下落命令，離合器16脫開，擺錘I下落，撞擊前波形發(fā)生器10，臺(tái)面8上產(chǎn)生波形，沖擊采集及分析系統(tǒng)通過固定在臺(tái)面上的加速度傳感器測得并記錄時(shí)域波形，通過函數(shù)變換得到?jīng)_擊響應(yīng)譜。
擺錘I撞擊前波形發(fā)生器10時(shí)，接近開關(guān)19監(jiān)測到擺錘I已發(fā)生第一撞擊，離合器16開始吸合，通過摩擦片和摩擦輪轂的摩擦力，使擺錘I慢慢停止，實(shí)現(xiàn)防二次沖擊。臺(tái)面8受到擺錘I沖擊后反彈，使臺(tái)面8與后波形發(fā)生器3脫離，此時(shí)氣缸7伸出定在倒L型彎板6上，推動(dòng)臺(tái)面8前移，消除臺(tái)面8端面與后波形發(fā)生器3的間隙，實(shí)現(xiàn)臺(tái)面8復(fù)位。更換不同的波形發(fā)生器可以得到不同量級(jí)、不同拐點(diǎn)頻率的沖擊響應(yīng)譜。此后控制器根據(jù)程序設(shè)定，采用PLC和觸摸屏程序控制，發(fā)出工作命令，可以自動(dòng)完成連續(xù)沖擊。 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，由氣缸7與倒L型彎板6組成的臺(tái)面復(fù)位組件還可以采用液壓缸、絲杠機(jī)構(gòu)等，只要功能是消除臺(tái)面與后波形發(fā)生器的間隙即可。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還可以產(chǎn)生半正弦波形。此時(shí)需要把前波形發(fā)生器10換為半正弦波形發(fā)生器，后波形發(fā)生器3拆除，安裝上液壓緩沖器。擺錘I下落，錘頭與安裝在臺(tái)面上的半正弦波形發(fā)生器撞擊，在波形發(fā)生器和液壓緩沖器的共同產(chǎn)生半正弦波形。液壓緩沖器是通過液壓緩沖器安裝座安裝在基座的，彼此之間都靠螺釘固定。
權(quán)利要求
1.一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于包括基座、固定在基座上的導(dǎo)軌、穿于導(dǎo)軌之上的滑塊、位于滑塊之上與滑塊固定的臺(tái)面；所述臺(tái)面與導(dǎo)軌軸向垂直的一對(duì)側(cè)邊，其中一條側(cè)邊上固定有前波形發(fā)生器，所述基座與另一條側(cè)邊相接觸的位置上設(shè)置有后波形成發(fā)生器；還包括位于前波形發(fā)生器兩側(cè)的分別與基座固定的左支架和右支架、與所述左支架固定連接的減速器、其輸出軸與所述減速器的輸入法蘭固定連接的電機(jī)、與所述減速器輸出軸固定連接的小齒輪；還包括離合器和擺錘轉(zhuǎn)軸，所述離合器的大齒輪與所述小齒輪噬合，所述擺錘轉(zhuǎn)軸穿過離合器的大齒輪，離合器的摩擦片與離合器的大齒輪固定連接，離合器的摩擦輪轂與擺錘轉(zhuǎn)軸固定連接，當(dāng)離合器吸合時(shí)，摩擦片與摩擦輪轂緊密配合，所述擺錘轉(zhuǎn)軸依靠分別固定于左支架和右支架上的軸承支撐；還包括其一端固定于左支架和右支架之間的擺錘轉(zhuǎn)軸之上的擺桿，和固定于所述擺桿的另一端上的擺錘；所述擺錘與前波形發(fā)生器相接處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述導(dǎo)軌為彼此平行的兩條導(dǎo)軌，每條導(dǎo)軌上穿有兩個(gè)滑塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述臺(tái)面下表面上固定有倒L型彎板，所述基座上固定有氣缸，汽缸沿導(dǎo)軌軸向，向靠近后波形成發(fā)生器的方向伸出后與所述倒L型彎板相接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于在所述左支架上設(shè)置有接近開關(guān)，在所述擺桿上與接觸開關(guān)對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有接近塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述擺錘轉(zhuǎn)軸的一端固定有角度傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述離合器為氣動(dòng)摩擦式離合器或液壓離合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述臺(tái)面上設(shè)置有加速度傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于所述電機(jī)為變頻電機(jī)，變頻電機(jī)的尾端設(shè)置有電磁制動(dòng)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種擺錘式?jīng)_擊響應(yīng)譜試驗(yàn)臺(tái)，包括基座、導(dǎo)軌、滑塊、與滑塊固定的臺(tái)面；臺(tái)面的一邊上固定有前波形發(fā)生器，基座上設(shè)置有后波形成發(fā)生器；還包括與左支架固定連接的減速器、與減速器連接的電機(jī)、與減速器連接的小齒輪；還包括離合器和擺錘轉(zhuǎn)軸，離合器的大齒輪與小齒輪噬合，離合器的大齒輪與擺錘轉(zhuǎn)軸固定連接，離合器的摩擦輪轂與擺錘轉(zhuǎn)軸固定連接，擺錘轉(zhuǎn)軸靠固定于左、右支架上的軸承支撐；還包括固定于擺錘轉(zhuǎn)軸上的擺桿，和固定于擺桿上的擺錘。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了擺錘的平穩(wěn)快速提升，提高試驗(yàn)效率。本發(fā)明通過摩擦片和摩擦輪轂的摩擦力，使擺錘慢慢停止，實(shí)現(xiàn)防二次沖擊。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了臺(tái)面復(fù)位，提高了波形質(zhì)量，保證了波形的一致性。
文檔編號(hào)G01M7/08GK102840957SQ20111016986
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者田振強(qiáng), 王冰, 張巧壽 申請(qǐng)人:北京航天斯達(dá)新技術(shù)裝備公司, 北京航天希爾測試技術(shù)有限公司, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院