專利名稱：基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于模態(tài)試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種氣浮磁動(dòng)懸吊裝置。
背景技術(shù)：
在超低頻試件模態(tài)試驗(yàn)時(shí)，必須有專門的低頻懸吊裝置懸吊試件，其缸體懸掛頻 率應(yīng)低于試件本身彈性固有頻率的1/3 1/5。在某些重要測(cè)試(如航天地面測(cè)試)過(guò)程需要模擬無(wú)重力情況時(shí)，測(cè)試過(guò)程必須 具備一種低頻懸吊裝置來(lái)模擬試件的失重狀態(tài)，即通過(guò)特殊的懸掛系統(tǒng)來(lái)模擬固支-自由 以及自由-自由邊界條件。在專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710071515. 0的“氣浮磁動(dòng)無(wú)摩擦懸吊裝置”所公開的一種 將氣浮軸應(yīng)用在立式無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的氣浮裝置中所述，懸吊裝置引入氣浮磁動(dòng)系統(tǒng)降低 了懸吊裝置對(duì)試件的附加剛度、附加質(zhì)量及附加摩擦力矩的影響。在此基礎(chǔ)上，我們發(fā)現(xiàn)單電磁力輸出的磁動(dòng)系統(tǒng)雖然能滿足作為主動(dòng)子系統(tǒng)時(shí)的 電磁力補(bǔ)償、垂直方向位移調(diào)節(jié)等功能。但是，單電磁力輸出將不可避免的在節(jié)點(diǎn)處(線 圈——力傳感器——橫梁)伴生出附加力矩的作用，從而使長(zhǎng)主立柱在水平方向彎曲變形 增加，附加力矩產(chǎn)生的微小撓度必然會(huì)影響氣浮系統(tǒng)的工作性能，尤其體現(xiàn)在氣浮軸承上。 氣浮軸承是一種通過(guò)向軸腔內(nèi)注入壓縮空氣，產(chǎn)生一層氣膜來(lái)取代潤(rùn)滑劑，由于閥芯與閥 套之間無(wú)接觸，因此空氣軸承并不存在接觸摩擦力。因此，氣浮閥芯與氣浮閥套之間的相對(duì) 運(yùn)動(dòng)由之前的摩擦+較大的黏滯阻力用幾乎微不可計(jì)的空氣黏滯阻力來(lái)代替，且氣膜的厚 度通常在1到10微米之間。因此，通常情況下空氣軸承的生產(chǎn)及安裝需要相當(dāng)高的精度， 同樣，一個(gè)豎直方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的無(wú)彎曲變形要求也隨之提出，原因很簡(jiǎn)單，即微小的彎曲變 形將影響氣膜間隙，甚至破壞氣膜，從而使整個(gè)懸吊系統(tǒng)處于有摩擦工作狀態(tài)，無(wú)法滿足用 戶要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有氣浮磁動(dòng)懸吊裝置單向電磁力作用下對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)存在彎矩影響、垂 直運(yùn)動(dòng)部件工作在有擾狀態(tài)、不能達(dá)到無(wú)摩擦要求的不足，本實(shí)用新型提供一種有效消除 對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)存在彎矩影響、使垂直運(yùn)動(dòng)部件工作在無(wú)擾狀態(tài)、滿足無(wú)摩擦要求的基于雙電 磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置，包括機(jī)架、安裝框架、移動(dòng)橫梁、導(dǎo) 向桿、主桿、氣浮系統(tǒng)和磁動(dòng)系統(tǒng)，所述氣浮系統(tǒng)包括兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸，所述的機(jī)架中部固 定有安裝框架，下部固定有機(jī)架下安裝板，所述的安裝框架有頂板和底板，頂板上面安裝有 兩個(gè)安裝導(dǎo)向桿的小空氣軸承，一個(gè)安裝主桿的大空氣軸承；底板的下方安裝有安裝主桿 的大空氣軸承；機(jī)架下安裝板的上方對(duì)稱地安裝有兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸，無(wú)摩擦氣缸的活塞桿 與移動(dòng)橫梁連接；移動(dòng)橫梁由對(duì)稱的兩部分組成，移動(dòng)橫梁上安裝有主桿和兩根導(dǎo)向桿，所述磁動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)長(zhǎng)行程動(dòng)圈和兩個(gè)激振器鐵芯，長(zhǎng)行程動(dòng)圈的內(nèi)孔可上下運(yùn)動(dòng)地套在 激振器鐵芯上，激振器鐵芯安裝在所述安裝框架的底板與頂板間，兩只激振器鐵芯對(duì)稱地 設(shè)置在主桿的兩側(cè)。所述長(zhǎng)行程動(dòng)圈力傳感器有兩個(gè)，長(zhǎng)行程動(dòng)圈力傳感器一面固定在移動(dòng)橫梁的側(cè) 面，另一面連接長(zhǎng)行程動(dòng)圈安裝支架。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為為了使在長(zhǎng)距離導(dǎo)向過(guò)程中使氣浮磁動(dòng)系統(tǒng)主立柱處 于無(wú)彎曲變形的目的，本設(shè)計(jì)延用采用“氣浮磁動(dòng)無(wú)摩擦懸吊裝置”中所闡述的雙氣浮出力 系統(tǒng)相同的原理，在“氣浮磁動(dòng)無(wú)摩擦懸吊裝置”中，雙氣浮出力機(jī)構(gòu)的應(yīng)用完美地解決了 豎直軸左右向的彎曲變形。因此，本設(shè)計(jì)的基本原理為利用雙磁動(dòng)系統(tǒng)的對(duì)稱設(shè)計(jì)，將磁 動(dòng)系統(tǒng)的電磁力輸出設(shè)備由一只增為兩只，相對(duì)于主立柱前后對(duì)稱排布，從而使主立柱在 同一節(jié)點(diǎn)位置受到一組大小相同、方向相反的力矩以及一組大小相同、方向一致的軸向力， 從而達(dá)到使氣浮磁動(dòng)系統(tǒng)在長(zhǎng)距離導(dǎo)向過(guò)程中主立柱處于無(wú)彎曲變形的目的。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在采用雙磁動(dòng)系統(tǒng)有效消除對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)存在彎 矩影響、使垂直運(yùn)動(dòng)部件工作在無(wú)擾狀態(tài)、滿足無(wú)摩擦要求。

圖1是基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D1、圖2，一種基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置，包括機(jī)架、安裝框架 8、移動(dòng)橫梁9、導(dǎo)向桿6、主桿5、氣浮系統(tǒng)和磁動(dòng)系統(tǒng)，所述氣浮系統(tǒng)包括兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸 12，所述的機(jī)架中部固定有安裝框架8，下部固定有機(jī)架下安裝板，所述的安裝框架8有頂 板和底板，頂板上面安裝有兩個(gè)安裝導(dǎo)向桿的小空氣軸承7，一個(gè)安裝主桿的大空氣軸承 4 ；底板的下方安裝有安裝主桿的大空氣軸承13 ；機(jī)架下安裝板的上方對(duì)稱地安裝有兩個(gè) 無(wú)摩擦氣缸12，無(wú)摩擦氣缸的活塞桿11與移動(dòng)橫梁9連接；移動(dòng)橫梁9由對(duì)稱的兩部分組 成，移動(dòng)橫梁上安裝有主桿5和兩根導(dǎo)向桿6，所述磁動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)長(zhǎng)行程動(dòng)圈2、15和兩 個(gè)激振器鐵芯3、14，長(zhǎng)行程動(dòng)圈的內(nèi)孔可上下運(yùn)動(dòng)地套在激振器鐵芯上，激振器鐵芯安裝 在所述安裝框架的底板與頂板間，兩只激振器鐵芯3、14對(duì)稱地設(shè)置在主桿的兩側(cè)。所述長(zhǎng)行程動(dòng)圈力傳感器有兩個(gè)，長(zhǎng)行程動(dòng)圈力傳感器16 —面固定在移動(dòng)橫梁9 的側(cè)面，另一面連接長(zhǎng)行程動(dòng)圈2、15的安裝支架。無(wú)摩擦氣缸的活塞桿11與移動(dòng)橫梁9通過(guò)連接鉸10連接。無(wú)摩擦氣缸12與儲(chǔ) 氣罐連接口連通。本實(shí)施例的工作過(guò)程為兩套對(duì)稱的磁動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)，產(chǎn)生一對(duì)同向等值推力，將 輸出的控制信號(hào)同時(shí)分配給兩個(gè)激振器鐵芯的前級(jí)驅(qū)動(dòng)放大器，使兩輸出力等值，由于力 臂長(zhǎng)度相同，故施加在垂直運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)(兩根導(dǎo)向桿6、一根主柱幻上的力矩相消為零。垂直 方向的兩個(gè)電磁力大小分別由兩個(gè)力傳感器測(cè)得，傳感器采集的信號(hào)傳遞給主控板的模擬 放大部分放大并將數(shù)據(jù)傳輸給主控芯片，該數(shù)據(jù)作為閉環(huán)反饋數(shù)據(jù)與控制板輸出控制信號(hào)比較，由主控板輸出兩路獨(dú)立的電磁力控制模擬信號(hào)，經(jīng)兩套獨(dú)立的功率放大器后輸出至 兩路電磁力線圈，從而形成磁動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)。 由于采用了對(duì)稱式磁動(dòng)系統(tǒng)，消除了懸掛測(cè)試設(shè)備在單向電磁力作用下對(duì)垂直運(yùn) 動(dòng)部分的彎矩影響，從根本上解決了垂直運(yùn)動(dòng)部分工作在有撓狀態(tài)的問(wèn)題，使空氣軸承與 氣浮間始終存在一層穩(wěn)定的氣浮膜，達(dá)到設(shè)備工作狀態(tài)無(wú)摩擦的要求。
權(quán)利要求1.一種基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置，包括機(jī)架、安裝框架、移動(dòng)橫梁、導(dǎo)向 桿、主桿、氣浮系統(tǒng)和磁動(dòng)系統(tǒng)，所述氣浮系統(tǒng)包括兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸，所述的機(jī)架中部固定 有安裝框架，下部固定有機(jī)架下安裝板，所述的安裝框架有頂板和底板，頂板上面安裝有兩 個(gè)安裝導(dǎo)向桿的小空氣軸承，一個(gè)安裝主桿的大空氣軸承；底板的下方安裝有安裝主桿的 大空氣軸承；機(jī)架下安裝板的上方對(duì)稱地安裝有兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸，無(wú)摩擦氣缸的活塞桿與 移動(dòng)橫梁連接；移動(dòng)橫梁由對(duì)稱的兩部分組成，移動(dòng)橫梁上安裝有主桿和兩根導(dǎo)向桿，其特 征在于所述磁動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)長(zhǎng)行程動(dòng)圈和兩個(gè)激振器鐵芯，長(zhǎng)行程動(dòng)圈的內(nèi)孔可上下 運(yùn)動(dòng)地套在激振器鐵芯上，激振器鐵芯安裝在所述安裝框架的底板與頂板間，兩只激振器 鐵芯對(duì)稱地設(shè)置在主桿的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置，其特征在于長(zhǎng)行程 動(dòng)圈力傳感器有兩個(gè)，長(zhǎng)行程動(dòng)圈力傳感器一面固定在移動(dòng)橫梁的側(cè)面，另一面連接長(zhǎng)行 程動(dòng)圈安裝支架。
專利摘要一種基于雙電磁力的無(wú)擾氣浮磁動(dòng)懸吊裝置，機(jī)架中部固定有安裝框架，下部固定有機(jī)架下安裝板；安裝框架的頂板上面安裝有兩個(gè)安裝導(dǎo)向桿的小空氣軸承，一個(gè)安裝主桿的大空氣軸承；安裝框架的底板的下方安裝有安裝主桿的大空氣軸承；機(jī)架下安裝板的上方對(duì)稱地安裝有兩個(gè)無(wú)摩擦氣缸，無(wú)摩擦氣缸的活塞桿與移動(dòng)橫梁連接；移動(dòng)橫梁由對(duì)稱的兩部分組成，移動(dòng)橫梁上安裝有主桿和兩根導(dǎo)向桿，磁動(dòng)系統(tǒng)包括兩個(gè)長(zhǎng)行程動(dòng)圈和兩個(gè)激振器鐵芯，激振器鐵芯安裝在所述安裝框架的底板與頂板間，兩只激振器鐵芯對(duì)稱地設(shè)置在主桿的兩側(cè)。本實(shí)用新型能有效消除對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)存在彎矩影響、使垂直運(yùn)動(dòng)部件工作在無(wú)擾狀態(tài)、滿足無(wú)摩擦要求。
文檔編號(hào)G01D11/02GK201844846SQ20102019327
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者丁力, 單曉杭, 孫建輝, 王揚(yáng)渝 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)