專利名稱：一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及模態(tài)試驗領(lǐng)域，尤其是一種水平方向上的模態(tài)試驗吊掛裝置。
背景技術(shù)：
隨著航天航空技術(shù)的飛速發(fā)展，低頻、超低頻模態(tài)測試分析的需求日益增多。為了使航天器設(shè)計時有準確的模態(tài)參數(shù)可供參考，以避免引起共振等不必要的錯誤，必須對航天器進行模態(tài)分析試驗。模態(tài)分析試驗在對結(jié)構(gòu)件進行激振激勵的試驗的基礎(chǔ)上來測試結(jié)構(gòu)體包括航天器結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性、固有頻率、模態(tài)振型和阻尼、廣義質(zhì)量、廣義剛度等。失重是太空環(huán)境的一個主要特征，對于垂直方向上的模態(tài)測試試驗，懸吊裝置垂直方向上的剛體運動頻率要低于試件基頻一個數(shù)量級是一個得到普遍認可的原則。目前，美國CSA工程公司已經(jīng)成型的模態(tài)試驗懸掛系統(tǒng)型號為60350-DA,國內(nèi)改為自行研制模態(tài)裝置系統(tǒng)，申請?zhí)枮?00710071515.0的“氣浮磁動無摩擦懸吊裝置”公布了一種能滿足頻率準則、附加質(zhì)量足夠小、非線性影響小、測試精度高的垂直方向模態(tài)懸吊裝置，申請?zhí)枮?01020214510.6的“超低頻模態(tài)試驗懸掛系統(tǒng)”做了進一步改進，公布了一種全數(shù)字式控制、提高工作頻率、提升控制精度，并降低附加部件對模態(tài)試驗的影響的超低頻模態(tài)試驗懸掛系統(tǒng)。對于水平方向上的模態(tài)試驗，自由-自由邊界條件的主要約束為摩擦力、附加質(zhì)量的慣性影響和鐘擺效應(yīng)，懸掛裝置須平衡被測對象重力，達到平面跟隨運動基本無約束。為了得到水平方向的模態(tài)試驗，通常都是將帶測件旋轉(zhuǎn)90 °，再利用垂直方向的超低模態(tài)試驗懸掛系統(tǒng)進行測試，但是對于懸掛復(fù)雜、容易損壞的的待測件來說，這種方法并不完善，而目前還沒有成熟的水平模態(tài)試驗懸掛裝置。
發(fā)明內(nèi)容為了克服已有模態(tài)試驗吊掛裝置的無法解決水平方向模態(tài)測試懸掛的方法的不足，本實用新型提供一種平面運動基本無約束的、無摩擦力和慣性力影響、不受測試件重力影響的水平方向上的模態(tài)試驗裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，包括模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置和模態(tài)試驗減重裝置，所述模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置包括氣浮環(huán)安裝板、氣浮環(huán)、氣浮平板、卡繩組件和減負掛柱；所述模態(tài)試驗減重裝置包括線性滑軌、滑塊、彈簧秤、槽鋼和支架，所述模態(tài)試驗減重裝置通過支架安裝在模態(tài)試驗吊掛裝置的上方；所述氣浮環(huán)固定在氣浮環(huán)安裝板上，所述氣浮環(huán)安裝板相鄰兩邊中心處安裝激光位移傳感器，所述氣浮環(huán)安裝板兩側(cè)安裝減負掛柱，所述氣浮平板放置在氣浮環(huán)的正上方，所述卡繩組件固定在氣浮平板的中心，所述氣浮環(huán)安裝板底部與導(dǎo)軌滑塊固定，所述導(dǎo)軌滑塊可在線型導(dǎo)軌上滑動，所述線型導(dǎo)軌固定在主機底座上，所述氣浮環(huán)安裝板與用以帶動氣浮環(huán)安裝板移動的移動驅(qū)動機構(gòu)連接；[0009]所述氣浮環(huán)上沿圓周方向均布節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的進氣口與氣浮環(huán)安裝板上的凹槽相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔出氣口處銑出三圈環(huán)形槽，所述環(huán)形槽有兩組相切且切點過節(jié)流孔出氣口，另一個環(huán)形槽以節(jié)流孔為圓心并與另兩組環(huán)形槽相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔進氣口兩側(cè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽與氣浮環(huán)安裝平板上的進氣凹槽相互隔離，所述氣浮環(huán)安裝板中心有圓形通孔，所述圓形通孔的內(nèi)徑小于或等于氣浮環(huán)內(nèi)徑，所述氣浮環(huán)安裝板上有一圈進氣凹槽，所述進氣凹槽與氣浮環(huán)上節(jié)流孔相通，從氣浮環(huán)安裝板的側(cè)面打孔通向進氣凹槽且與進氣凹槽內(nèi)進氣孔相通，所述氣浮環(huán)安裝板上有螺紋孔，所述螺紋孔均布在進氣凹槽的兩側(cè)且與氣浮環(huán)上螺紋孔相配合；所述支架通過連接件與主機底座固定，所述線性滑軌與支架固定且平行于模態(tài)試驗吊掛裝置中的線性導(dǎo)軌，所述左右兩個線性滑軌上的滑塊之間通過槽鋼連接，所述彈簧秤一端鉤掛在減負掛柱上，另一端與槽鋼連接且保持豎直狀態(tài)，所述滑塊與槽鋼跟、氣浮環(huán)安裝板聯(lián)動。進一步，所述氣浮環(huán)安裝板呈正方形，所述氣浮環(huán)安裝板四個角上安裝接近開關(guān)。，所述氣浮環(huán)安裝板也可以根據(jù)實際情況設(shè)計成其他形狀，所述氣浮環(huán)上的環(huán)形凹槽也可以開成其他形式，能夠均衡氣浮環(huán)上壓力即可。更進一步，所述移動驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母座、滾珠絲桿和電機，所述氣浮環(huán)安裝板的側(cè)面通過絲杠螺母座與滾珠絲桿連接，所述滾珠絲杠通過軸承座安裝在主機底座上，所述電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接。所述氣浮平板下表面平整光滑，所述氣浮平板上表面有加強肋。再進一步，所述卡繩組件包括卡繩底盤、穿繩半錐卡、鎖緊卡、鎖緊卡座，所述卡繩底盤與氣浮平板中心固定，所述卡繩底盤中心有錐形通孔，所述卡繩底盤從中心錐形通孔沿徑向開有條形槽，所述穿繩半錐卡有兩只，所述兩只穿繩半錐卡合在一起與卡繩底盤中心錐形通孔匹配，所述懸掛繩穿過穿繩半錐卡的中心錐形孔且穿繩半錐卡合攏時通過外錐面推力卡緊懸掛繩，所述鎖緊卡座固定在卡繩底盤上，所述鎖緊卡合攏穿繩半錐卡后插入鎖緊卡座，所述鎖緊卡另一端通過螺栓固定在卡繩底盤上。本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為:該水平模態(tài)試驗吊掛裝置包括模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置和模態(tài)試驗減重裝置兩部分組成，模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置通過氣浮平板懸掛待測件在氣浮環(huán)安裝板內(nèi)孔范圍內(nèi)無摩擦運動，通過兩個激光位移傳感器測量其平面內(nèi)位移并通過滾珠絲杠主動跟隨其運動，保證氣浮平板位于有效范圍內(nèi)。如果待測件的負載過重，會對線性導(dǎo)軌產(chǎn)生彎曲影響因而影響模態(tài)試驗，因此將支架通過連接件安裝在主機底座上，支架上安裝一組滑軌，滑軌通過彈簧秤與氣浮安裝板連接，并跟隨氣浮安裝板的運動，起到負載減重的作用，提高了直線導(dǎo)軌的承載能力，避免因負載過重使得導(dǎo)軌發(fā)生彎曲而影響平面氣浮的運動。所述水平模態(tài)試驗吊掛裝置，將氣浮環(huán)倒過來使用，上面裝一塊面積大于氣浮環(huán)的氣浮平板，氣浮墊支撐氣浮平板，這樣氣浮平板在氣浮墊上能平面運動，構(gòu)成一套兩維氣浮隨動裝置，中間穿懸掛繩，有固定機構(gòu)能將穿過的懸掛繩鎖住，氣浮環(huán)與氣浮平板間通過節(jié)流孔形成氣膜，懸掛繩通過氣浮平板中心懸掛，可在氣浮環(huán)安裝板內(nèi)孔范圍內(nèi)無摩擦運動。高壓氣體從氣浮環(huán)安裝板進氣口進入進氣凹槽，在通過氣浮環(huán)上的節(jié)流孔噴出，在氣浮環(huán)節(jié)流孔出氣口出有環(huán)形槽，環(huán)形槽起到均壓的作用，高壓氣體從氣浮環(huán)兩側(cè)流出，存在壓力梯度，承載能力增強。氣浮環(huán)安裝板底部安裝導(dǎo)軌滑塊，側(cè)面通過絲杠螺母座與滾珠絲杠連接，通過電機控制滾珠絲杠轉(zhuǎn)動可控制氣浮環(huán)安裝板在線型導(dǎo)軌上移動。氣浮環(huán)安裝板四周安裝有接近開關(guān)，氣浮環(huán)安裝板相鄰兩側(cè)中心安裝激光位移傳感器，兩個激光位移傳感器可測得氣浮平板在平面上的位移，并將信號反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過電機控制氣浮環(huán)安裝板在導(dǎo)軌上的運動，主動跟隨吊掛點移動，保證氣浮平板處于有效的運動范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)長距離無摩擦的平面運動，接近開關(guān)起到近一步保護作用，當(dāng)氣浮平板的運動超過運動范圍時將信號反饋給控制系統(tǒng)從而限制導(dǎo)軌的運動?？ɡK組件均采用輕質(zhì)設(shè)計，氣浮平板中心有圓形通孔，懸掛繩穿過氣浮平板中心孔后與待測件連接，可利用已有裝置先進行垂直方向上的模態(tài)測試試驗，當(dāng)測試完成后，利用卡繩組件卡緊懸掛繩之后將懸掛繩與垂直方向上的模態(tài)測試試驗裝置松開，進行水平方向上的模態(tài)試驗，實現(xiàn)了一次吊掛兩次測試?？ɡK底盤上有沿徑向的條形槽，能夠方便地將卡繩底板安裝到氣浮平板中心孔內(nèi)，再通過穿繩半錐卡卡緊懸掛繩，將鎖緊卡合攏穿繩半錐卡后插入鎖緊卡座，鎖緊卡的另一端通過螺栓與卡繩底盤固定。本實用新型也適用于一個維度長距離運動，另一維度短距離波動的平面無摩擦吊掛裝置。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:平面運動基本無約束的、無摩擦力和慣性力影響、不受測試件重力影響。

圖1是一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置示意圖。圖2是模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置示意圖圖3是模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置氣浮部分示意圖圖4是氣浮環(huán)安裝板示意圖。圖5是氣浮環(huán)反面示意圖。圖6是氣浮環(huán)正面示意圖。圖7是氣浮平板及卡繩組件立體示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖f圖7，一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，包括模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置27和模態(tài)試驗減重裝置，所述模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置27包括氣浮環(huán)安裝板7、接近開9關(guān)、氣浮環(huán)14、氣浮平板10、卡繩組件、減負掛柱13、激光位移傳感器33、線型導(dǎo)軌2、主機底座1，其中，所述卡繩組件包括卡繩底盤11、穿繩半錐卡12、鎖緊卡25、鎖緊卡座24。所述模態(tài)試驗減重裝置包括線性滑軌29、滑塊32、彈簧秤30、槽鋼31、支架28、連接件26組成。所述模態(tài)試驗減重裝置通過支架28安裝在模態(tài)試驗吊掛裝置27的上方。所述氣浮環(huán)14通過螺栓固定在氣浮環(huán)安裝板7上，所述氣浮環(huán)安裝板7四個角上安裝接近開關(guān)9，所述氣浮環(huán)安裝板7相鄰兩邊中心處安裝激光位移傳感器33，所述氣浮環(huán)安裝板7兩側(cè)安裝減負掛柱13，所述氣浮平板10放置在氣浮環(huán)14的正上方，所述卡繩組件固定在氣浮平板10的中心，所述氣浮環(huán)安裝板7底部與導(dǎo)軌滑塊固定，所述導(dǎo)軌滑塊可在線型導(dǎo)軌2上滑動，所述線型導(dǎo)軌2固定在主機底座I上，所述氣浮環(huán)安裝板7與用以帶動氣浮環(huán)安裝板移動的移動驅(qū)動機構(gòu)連接。所述移動驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母座8、滾珠絲桿6和電機3，所述氣浮環(huán)安裝板的側(cè)面通過絲杠螺母座8與滾珠絲桿6連接，所述滾珠絲杠6通過軸承座5安裝在主機底座I上，所述電機3通過聯(lián)軸器4與滾珠絲杠6連接。所述支架28通過連接件26與主機底座I固定，所述線性滑軌29與支架28固定且平行于模態(tài)試驗吊掛裝置27中的線性導(dǎo)軌2，所述左右兩個線性滑軌29上的滑塊32之間通過槽鋼31連接，所述彈簧秤30 —端鉤掛在減負掛柱13上，另一端與槽鋼31連接且保持豎直狀態(tài)，所述滑塊32帶動槽鋼31跟隨氣浮環(huán)安裝板7的運動。所述氣浮環(huán)14上沿圓周方向均布節(jié)流孔20，所述節(jié)流孔20的進氣口與氣浮環(huán)安裝板7上的凹槽17相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔20出氣口處銑出三圈環(huán)形槽23，所述環(huán)形槽23有兩組相切且切點過節(jié)流孔出氣口，另一個環(huán)形槽以節(jié)流孔為圓心并與另兩組環(huán)形槽相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔進氣口 20兩側(cè)有環(huán)形凹槽21，所述環(huán)形凹槽21與氣浮環(huán)安裝平板7上的進氣凹槽17相互隔離(即不相通)，所述氣浮環(huán)安裝板7呈正方形，所述氣浮環(huán)安裝板7中心有圓形通孔，所述圓形通孔的內(nèi)徑稍小于或等于氣浮環(huán)14內(nèi)徑，所述氣浮環(huán)安裝板7上有一圈進氣凹槽17，所述進氣凹槽17與氣浮環(huán)14上節(jié)流孔20相通，從氣浮環(huán)安裝板7的側(cè)面打孔15通向進氣凹槽17且與進氣凹槽17內(nèi)進氣孔16相通，所述氣浮環(huán)安裝板上有螺紋孔18，所述螺紋孔18均布在進氣凹槽17的兩側(cè)且與氣浮環(huán)14上螺紋孔22相配合，所述氣浮平板10下表面平整光滑，上表面有加強肋，氣浮平板10采用輕質(zhì)設(shè)計。所述氣浮環(huán)安裝板7也可以根據(jù)實際情況設(shè)計成其他形狀，所述氣浮環(huán)14上的環(huán)形凹槽23也可以開成其他形式，能夠均衡氣浮環(huán)上壓力即可。所述卡繩底盤11與氣浮平板10中心固定，所述卡繩底盤11中心有錐形通孔，所述卡繩底盤11從中心錐形通孔沿徑向開有條形槽，所述穿繩半錐卡12有兩只，所述兩只穿繩半錐卡12合在一起與卡繩底盤11中心錐形通孔匹配，所述懸掛繩穿過穿繩半錐卡12的中心錐形孔且穿繩半錐卡12合攏時通過外錐面推力卡緊懸掛繩，所述鎖緊卡座24固定在卡繩底盤11上，所述鎖緊卡25合攏穿繩半錐卡12后插入鎖緊卡座24，所述鎖緊卡25另一端通過螺栓固定在卡繩底盤11上。
權(quán)利要求1.一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，其特征在于:包括模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置和模態(tài)試驗減重裝置，所述模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置包括氣浮環(huán)安裝板、氣浮環(huán)、氣浮平板、卡繩組件和減負掛柱；所述模態(tài)試驗減重裝置包括線性滑軌、滑塊、彈簧秤、槽鋼和支架，所述模態(tài)試驗減重裝置通過支架安裝在模態(tài)試驗吊掛裝置的上方； 所述氣浮環(huán)固定在氣浮環(huán)安裝板上，所述氣浮環(huán)安裝板相鄰兩邊中心處安裝激光位移傳感器，所述氣浮環(huán)安裝板兩側(cè)安裝減負掛柱，所述氣浮平板放置在氣浮環(huán)的正上方，所述卡繩組件固定在氣浮平板的中心，所述氣浮環(huán)安裝板底部與導(dǎo)軌滑塊固定，所述導(dǎo)軌滑塊可在線型導(dǎo)軌上滑動，所述線型導(dǎo)軌固定在主機底座上，所述氣浮環(huán)安裝板與用以帶動氣浮環(huán)安裝板移動的移動驅(qū)動機構(gòu)連接； 所述氣浮環(huán)上沿圓周方向均布節(jié)流孔，所述節(jié)流孔的進氣口與氣浮環(huán)安裝板上的凹槽相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔出氣口處銑出三圈環(huán)形槽，所述環(huán)形槽有兩組相切且切點過節(jié)流孔出氣口，另一個環(huán)形槽以節(jié)流孔為圓心并與另兩組環(huán)形槽相通，所述氣浮環(huán)節(jié)流孔進氣口兩側(cè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽與氣浮環(huán)安裝平板上的進氣凹槽相互隔離，所述氣浮環(huán)安裝板中心有圓形通孔，所述圓形通孔的內(nèi)徑小于或等于氣浮環(huán)內(nèi)徑，所述氣浮環(huán)安裝板上有一圈進氣凹槽，所述進氣凹槽與氣浮環(huán)上節(jié)流孔相通，從氣浮環(huán)安裝板的側(cè)面打孔通向進氣凹槽且與進氣凹槽內(nèi)進氣孔相通，所述氣浮環(huán)安裝板上有螺紋孔，所述螺紋孔均布在進氣凹槽的兩側(cè)且與氣浮環(huán)上螺紋孔相配合； 所述支架通過連接件與主機底座固定，所述線性滑軌與支架固定且平行于模態(tài)試驗吊掛裝置中的線性導(dǎo)軌，所述左右兩個線性滑軌上的滑塊之間通過槽鋼連接，所述彈簧秤一端鉤掛在減負掛柱上，另一端與槽鋼連接且保持豎直狀態(tài)，所述滑塊與槽鋼跟、氣浮環(huán)安裝板聯(lián)動。
2.如權(quán)利要求1所述的一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，其特征在于:所述氣浮環(huán)安裝板呈正方形，所述氣浮環(huán)安裝板四個角上安裝接近開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水平模態(tài)試驗吊掛裝置，其特征在于:所述移動驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母座、滾珠絲桿和電機，所述氣浮環(huán)安裝板的側(cè)面通過絲杠螺母座與滾珠絲桿連接，所述滾珠絲杠通過軸承座安裝在主機底座上，所述電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠連接。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，其特征在于:所述氣浮平板下表面平整光滑，所述氣浮平板上表面有加強肋。
5.如權(quán)利要求1或2所述的一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，其特征在于:所述卡繩組件包括卡繩底盤、穿繩半錐卡、鎖緊卡、鎖緊卡座，所述卡繩底盤與氣浮平板中心固定，所述卡繩底盤中心有錐形通孔，所述卡繩底盤從中心錐形通孔沿徑向開有條形槽，所述穿繩半錐卡有兩只，所述兩只穿繩半錐卡合在一起與卡繩底盤中心錐形通孔匹配，所述懸掛繩穿過穿繩半錐卡的中心錐形孔且穿繩半錐卡合攏時通過外錐面推力卡緊懸掛繩，所述鎖緊卡座固定在卡繩底盤上，所述鎖緊卡合攏穿繩半錐卡后插入鎖緊卡座，所述鎖緊卡另一端通過螺栓固定在卡繩底盤上。
專利摘要一種水平模態(tài)試驗吊掛裝置，包括模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置和模態(tài)試驗減重裝置，所述模態(tài)試驗氣浮吊掛裝置包括氣浮環(huán)安裝板、氣浮環(huán)、氣浮平板、卡繩組件和減負掛柱；所述模態(tài)試驗減重裝置包括線性滑軌、滑塊、彈簧秤、槽鋼和支架，所述模態(tài)試驗減重裝置通過支架安裝在模態(tài)試驗吊掛裝置的上方；所述支架通過連接件與主機底座固定，所述線性滑軌與支架固定且平行于模態(tài)試驗吊掛裝置中的線性導(dǎo)軌，所述左右兩個線性滑軌上的滑塊之間通過槽鋼連接，所述彈簧秤一端鉤掛在減負掛柱上，另一端與槽鋼連接且保持豎直狀態(tài)，所述滑塊與槽鋼跟、氣浮環(huán)安裝板聯(lián)動。本實用新型平面運動基本無約束的、無摩擦力和慣性力影響、不受測試件重力影響。
文檔編號G01M7/02GK203053669SQ20122075108
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者葉必卿, 周丹鋒, 單曉杭, 周海清, 孫建輝 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)