專利名稱：一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置。
背景技術(shù)：
針對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究主要分為兩種一是在穩(wěn)態(tài)激勵(lì)條件下，測量得到結(jié)構(gòu)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)特性；二是在瞬態(tài)激勵(lì)條件下，測量得到結(jié)構(gòu)相應(yīng)動(dòng)態(tài)特性。在瞬態(tài)激勵(lì)條件下測量結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性，目前常采用的方法是脈沖激振法。而脈沖激振法常通過力錘敲擊方式來對(duì)結(jié)構(gòu)施加脈沖激勵(lì)。在試驗(yàn)測量中，需要在相同條件多次敲擊，以便通過平均以減小誤差，提高測量精度。因此，在進(jìn)行敲擊時(shí)，著力點(diǎn)的位置、力的大小和作用方向都需要有較好的重復(fù)精度。顯然，用手握力錘進(jìn)行敲擊，無論是著力點(diǎn)的位置，還是錘擊力的大小和方向，都難以達(dá)到較高的重復(fù)精度。當(dāng)結(jié)構(gòu)較大時(shí)，采用力錘敲擊可能無法激發(fā)結(jié)構(gòu)豐富的模態(tài)，因此導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤。目前對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究主要集中在空氣環(huán)境中，隨著海洋的深入開發(fā)，對(duì)于結(jié)構(gòu)在水下環(huán)境中的動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究需要進(jìn)一步開展和深入。由于目前還沒有可以在水下工作的激振器，所以對(duì)于水下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的測量，無法采用需要對(duì)結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)態(tài)激勵(lì)的測量方法。對(duì)于水下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的測試，目前常采用的處理方法是將結(jié)構(gòu)部分露出水面，在結(jié)構(gòu)露出水面部分對(duì)結(jié)構(gòu)施加激勵(lì)。由于結(jié)構(gòu)沒有完全浸在水中，測試結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大誤差；并且，當(dāng)需要研究深水條件下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性時(shí)，就無法采用這種處理方法了。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有通過脈沖激振法測量結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性時(shí)，采用力錘敲擊結(jié)構(gòu)時(shí)，著力點(diǎn)位置、力的大小和力的作用方向重復(fù)精度低，且當(dāng)結(jié)構(gòu)較大時(shí)，采用力錘敲擊可能無法激發(fā)結(jié)構(gòu)豐富的模態(tài)，因此導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤；此外，目前尚無對(duì)水下結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行準(zhǔn)確測試的裝置。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置，其特征在于包括底板、脈沖激勵(lì)組件和開關(guān)組件；脈沖激勵(lì)組件包括撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧、激勵(lì)液壓缸和連接件；激勵(lì)彈簧同軸放置在套筒內(nèi)；撞擊軸中部有環(huán)形凸起，撞擊軸伸入套筒一端，并且撞擊軸中部與激勵(lì)彈簧一端固定連接；激勵(lì)液壓缸的活塞桿伸入套筒的另一端，并且激勵(lì)液壓缸的活塞桿端部通過連接件與激勵(lì)彈簧另一端固定連接；撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧和激勵(lì)液壓缸活塞桿的中心軸線共線；撞擊軸的撞擊桿部位通過撞擊軸支座與底板固定，且在撞擊軸支座與撞擊桿之間安裝有導(dǎo)向套；套筒通過套筒支座與底板固定；激勵(lì)液壓缸通過液壓缸支座與底板固定；開關(guān)組件包括開關(guān)液壓缸、開關(guān)撥桿和開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)；開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)包括開關(guān)銷、 復(fù)位彈簧和開關(guān)端蓋；開關(guān)液壓缸通過套筒支座與底板固定；開關(guān)液壓缸的活塞桿與開關(guān)撥桿端部固定連接；開關(guān)撥桿與開關(guān)銷斜面配合，復(fù)位彈簧套在開關(guān)銷上，且復(fù)位彈簧受開關(guān)端蓋和開關(guān)銷中部凸起約束而處于壓縮狀態(tài)；開關(guān)銷端部與撞擊軸中部環(huán)形凸起配合， 實(shí)現(xiàn)對(duì)撞擊軸的鎖放控制。有益效果本發(fā)明采用液壓缸作為激勵(lì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，液壓缸本身具有密封功能，所以本發(fā)明可分別在空氣中和水下對(duì)結(jié)構(gòu)施加脈沖激勵(lì)，可實(shí)現(xiàn)在空氣中和水下對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)測量，使用的最大水深大于IOOOm ；本發(fā)明通過調(diào)節(jié)激勵(lì)彈簧的壓縮量，可以精確控制對(duì)結(jié)構(gòu)施加脈沖激勵(lì)時(shí)的激勵(lì)力大小，而且激勵(lì)著力點(diǎn)和激勵(lì)力方向具有很好的重復(fù)精度。


圖1 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 空氣中激振后，測量得到的某光板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)損耗因子隨頻率的變化曲線；圖3 水下激振后，測量得到的某光板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)損耗因子隨頻率的變化曲線；其中1.底板，2.撞擊軸，3.撞擊軸支座，4.導(dǎo)向套，5.開關(guān)支座，6.套筒，7.套筒支座，8.激勵(lì)彈簧，9.連接件，10.激勵(lì)液壓缸活塞桿保護(hù)套，11.液壓缸支座，12.激勵(lì)液壓缸，13.開關(guān)液壓缸活塞桿保護(hù)套，14.開關(guān)液壓缸，15.開關(guān)液壓缸活塞桿導(dǎo)向套，16.復(fù)位彈簧，17.開關(guān)銷，18.開關(guān)端蓋，19.開關(guān)撥桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明本實(shí)施例中采用本發(fā)明提出的液壓脈沖激勵(lì)裝置對(duì)光板進(jìn)行了空氣環(huán)境和水下環(huán)境中的激振試驗(yàn)，測量了光板在不同環(huán)境下結(jié)構(gòu)損耗因子隨頻率的變化。參照附圖1，本實(shí)施例中的液壓脈沖激勵(lì)裝置包括底板1、脈沖激勵(lì)組件和開關(guān)組件。脈沖激勵(lì)組件包括撞擊軸2、套筒6、激勵(lì)彈簧8、激勵(lì)液壓缸12和連接件9。激勵(lì)彈簧8同軸放置在套筒6內(nèi)；撞擊軸2中部有環(huán)形凸起，撞擊軸伸入套筒6的一端內(nèi)部，并且撞擊軸中部與激勵(lì)彈簧8 —端通過銷釘固定連接；激勵(lì)液壓缸12的一側(cè)活塞桿伸入套筒 6的另一端內(nèi)部，并且該側(cè)活塞桿端部與連接件9螺紋固定連接，連接件與激勵(lì)彈簧另一端通過銷釘固定連接；撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧和激勵(lì)液壓缸活塞桿的中心軸線共線；撞擊軸的撞擊桿部位通過撞擊軸支座3與底板1固定，且在撞擊軸支座與撞擊桿之間安裝有導(dǎo)向套4 ；套筒通過兩個(gè)套筒支座7與底板固定；激勵(lì)液壓缸通過兩個(gè)液壓缸支座12與底板固定；在激勵(lì)液壓缸12的另一側(cè)活塞桿上套有激勵(lì)液壓缸活塞桿保護(hù)套10。開關(guān)組件包括開關(guān)液壓缸14、開關(guān)撥桿19和開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)；開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)包括開關(guān)銷17、復(fù)位彈簧16和開關(guān)端蓋18 ；開關(guān)液壓缸也與套筒支座固定連接，從而通過套筒支座固定在底板上；開關(guān)液壓缸的一側(cè)活塞桿與開關(guān)撥桿端部螺紋固定連接；開關(guān)撥桿與開關(guān)銷通過斜面配合，復(fù)位彈簧套在開關(guān)銷上，且復(fù)位彈簧受開關(guān)端蓋和開關(guān)銷中部凸起約束而處于壓縮狀態(tài)；開關(guān)液壓缸活塞桿的直線運(yùn)動(dòng)通過斜面配合轉(zhuǎn)化為開關(guān)銷的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)銷的打開，復(fù)位彈簧實(shí)現(xiàn)開關(guān)銷的復(fù)位；開關(guān)銷端部與撞擊軸中部環(huán)形凸起配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)撞擊軸的鎖放控制。在開關(guān)液壓缸與開關(guān)撥桿相連的一側(cè)活塞桿上套有開關(guān)液壓缸活塞桿導(dǎo)向套15，在開關(guān)液壓缸的另一側(cè)活塞桿上套有開關(guān)液壓缸活塞桿保護(hù)套13， 開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)通過開關(guān)支座5與底板固定。本發(fā)明中激勵(lì)液壓缸和開關(guān)液壓缸本身具有密封作用，其他部分無需密封，整套裝置可以在水下使用，激勵(lì)液壓缸和開關(guān)液壓缸通過液壓泵實(shí)現(xiàn)兩者活塞桿的精確運(yùn)動(dòng)控制，激勵(lì)液壓缸活塞桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)激勵(lì)彈簧的壓縮和復(fù)位以及撞擊軸的發(fā)射與復(fù)位兩個(gè)過程，通過液壓泵控制激勵(lì)液壓缸活塞桿的行程，可精確控制激勵(lì)彈簧的壓縮量，從而準(zhǔn)確控制撞擊軸的沖擊力。本實(shí)施例的完成工作過程為液壓脈沖激勵(lì)裝置處于初始狀態(tài)，開關(guān)銷與撞擊軸中部環(huán)形凸起配合，使撞擊軸處于閉合狀態(tài)；液壓泵控制激勵(lì)液壓缸活塞桿直線運(yùn)動(dòng)壓縮激勵(lì)彈簧，并根據(jù)需要控制壓縮量的大小，當(dāng)激勵(lì)彈簧壓縮量達(dá)到預(yù)定的壓縮量時(shí)，激勵(lì)液壓缸停止工作；開關(guān)液壓缸活塞桿帶動(dòng)開關(guān)撥桿直線運(yùn)動(dòng)，通過開關(guān)撥桿與開關(guān)銷的斜面配合作用，使開關(guān)銷直線運(yùn)動(dòng)， 開關(guān)銷與撞擊軸中部環(huán)形凸起脫離，撞擊軸發(fā)射，開關(guān)液壓缸停止工作，從而完成對(duì)結(jié)構(gòu)的脈沖激勵(lì)。復(fù)位時(shí)，激勵(lì)液壓缸活塞桿直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)激勵(lì)彈簧及撞擊軸直線運(yùn)動(dòng)，激勵(lì)彈簧及撞擊軸復(fù)位后，激勵(lì)液壓缸停止工作，開關(guān)液壓缸活塞桿帶動(dòng)開關(guān)撥桿直線運(yùn)動(dòng)，開關(guān)銷在復(fù)位彈簧的作用下復(fù)位，開關(guān)銷與撞擊軸中部環(huán)形凸起配合，將撞擊軸鎖定，開關(guān)液壓缸停止工作，液壓脈沖激勵(lì)裝置回到初始狀態(tài)。圖2為在空氣環(huán)境中，用本發(fā)明激振，測量得到的光板結(jié)構(gòu)損耗因子隨頻率的變化曲線，圖3為在水下環(huán)境中，用本發(fā)明激振，測量得到的光板結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)損耗因子隨頻率的變化曲線。從圖2和圖3中可以看出，水下結(jié)構(gòu)的損耗因子在整個(gè)測試頻率范圍內(nèi)均大于空氣中結(jié)構(gòu)的損耗因子，這符合理論分析和實(shí)際情況。因此，本發(fā)明為結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)研究提供了理想的脈沖激勵(lì)裝置。
權(quán)利要求
1. 一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置，其特征在于包括底板、脈沖激勵(lì)組件和開關(guān)組件；脈沖激勵(lì)組件包括撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧、激勵(lì)液壓缸和連接件；激勵(lì)彈簧同軸放置在套筒內(nèi)；撞擊軸中部有環(huán)形凸起，撞擊軸伸入套筒一端，并且撞擊軸中部與激勵(lì)彈簧一端固定連接；激勵(lì)液壓缸的活塞桿伸入套筒的另一端，并且激勵(lì)液壓缸的活塞桿端部通過連接件與激勵(lì)彈簧另一端固定連接；撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧和激勵(lì)液壓缸活塞桿的中心軸線共線；撞擊軸的撞擊桿部位通過撞擊軸支座與底板固定，且在撞擊軸支座與撞擊桿之間安裝有導(dǎo)向套；套筒通過套筒支座與底板固定；激勵(lì)液壓缸通過液壓缸支座與底板固定；開關(guān)組件包括開關(guān)液壓缸、開關(guān)撥桿和開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)；開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)包括開關(guān)銷、復(fù)位彈簧和開關(guān)端蓋；開關(guān)液壓缸通過套筒支座與底板固定；開關(guān)液壓缸的活塞桿與開關(guān)撥桿端部固定連接；開關(guān)撥桿與開關(guān)銷斜面配合，復(fù)位彈簧套在開關(guān)銷上，且復(fù)位彈簧受開關(guān)端蓋和開關(guān)銷中部凸起約束而處于壓縮狀態(tài)；開關(guān)銷端部與撞擊軸中部環(huán)形凸起配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)撞擊軸的鎖放控制。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)研究的液壓脈沖激勵(lì)裝置，包括底板、脈沖激勵(lì)組件和開關(guān)組件，脈沖激勵(lì)組件包括撞擊軸、套筒、激勵(lì)彈簧、激勵(lì)液壓缸和連接件，開關(guān)組件包括開關(guān)液壓缸、開關(guān)撥桿和開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)，激勵(lì)彈簧驅(qū)動(dòng)撞擊軸產(chǎn)生撞擊力，開關(guān)復(fù)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)撞擊軸的鎖放。本發(fā)明采用液壓缸作為激勵(lì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，液壓缸本身具有密封功能，所以本發(fā)明可分別在空氣中和水下對(duì)結(jié)構(gòu)施加脈沖激勵(lì)，可實(shí)現(xiàn)在空氣中和水下對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)測量；本發(fā)明通過調(diào)節(jié)激勵(lì)彈簧的壓縮量，可以精確控制對(duì)結(jié)構(gòu)施加脈沖激勵(lì)時(shí)的激勵(lì)力大小，而且激勵(lì)著力點(diǎn)和激勵(lì)力方向具有很好的重復(fù)精度。
文檔編號(hào)G01M99/00GK102410939SQ201110401900
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張教超, 李海飛, 王敏慶 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)