本發(fā)明涉及地面振動環(huán)境試驗技術領域，尤其涉及一種振動試驗裝置。

背景技術：

目前某些大型系統(tǒng)級產品如導彈、運載火箭等在運輸及使用過程中，會承受較強的振動環(huán)境。因此，在研制階段，為了使產品滿足振動環(huán)境適應性需求，需要開展地面振動試驗。

地面振動試驗的最終目的是盡可能逼真地模擬產品預期經歷的振動環(huán)境。目前，系統(tǒng)級振動試驗一般在單軸振動試驗系統(tǒng)上進行。而實際上，航空航天等系統(tǒng)級產品在運輸和使用過程中所處振動環(huán)境都是多軸向且相互耦合的。某些產品特別是對方向敏感的元件如慣組等在單軸振動試驗下的響應輸出與真實振動環(huán)境會有一定差異，單軸振動無法滿足模擬真實環(huán)境的需求。

多軸多點激勵不僅能夠滿足大型產品振動試驗的推力需求，而且可以更加逼真的模擬實際振動環(huán)境，提高產品故障激發(fā)效率，更有效的暴露產品的潛在缺陷，達到振動環(huán)境考核目的。

目前，國內已有多家單位具備開展多軸多點激勵振動試驗的能力，采用的試驗安裝方法基本一致，以兩軸四點激勵振動試驗為例，其試驗安裝系統(tǒng)如下：兩個振動臺豎直放置，另外兩個振動臺水平放置，每個振動臺均通過轉接件連接一個解耦用的液壓球頭，共4個液壓球頭；兩個試驗工裝分別連接于試驗件的兩個激勵點(細長體試驗件一般為試驗件的兩端)；4個液壓球頭分別連接試驗工裝的響應位置；最后安裝懸吊裝置。該試驗方法能夠滿足實施兩軸四點激勵振動試驗的基本需要，但其不足之處在于，該安裝方式無法限制試驗件沿長軸方向(簡稱軸向)的轉動，導致試驗件激勵點的運動方向偏離振動臺激勵方向，在增加了多臺激勵控制難度的同時，降低了控制精度，嚴重影響試驗結果的有效性。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明要解決的技術問題是解決現(xiàn)有的振動試驗裝置無法限制試驗件沿軸向方向的轉動，導致試驗件激勵點的運動方向偏離振動臺激勵方向，降低了控制精度，嚴重影響試驗結果有效性的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種振動試驗裝置，包括在同一水平面上軸向豎直設置的第一豎直激勵組件和第二豎直激勵組件，所述第一豎直激勵組件和所述第二豎直激勵組件分別通過第一端頭工裝和第二端頭工裝與兩個軸向水平設置的水平激勵組件連接，所述第一端頭工裝與所述第二端頭工裝之間形成的安裝中心線與試驗件的軸線重合，且兩個所述水平激勵組件的軸線均與所述安裝中心線垂直；所述第一豎直激勵組件包括第一振動臺和雙液壓球頭，所述雙液壓球頭的一端與所述第一振動臺連接，另一端與所述第一端頭工裝連接，所述第二豎直激勵組件包括第二振動臺和第一單液壓球頭，所述第一單液壓球頭的一端與所述第二振動臺連接，另一端與所述第二端頭工裝連接。

其中，兩個所述水平激勵組件均包括第三振動臺和第二單液壓球頭，兩個所述第二單液壓球頭的一端分別與兩個所述第三振動臺連接，另一端與分別與所述第一端頭工裝和所述第二端頭工裝連接。

其中，還包括懸吊組件，所述懸吊組件包括懸吊梁和兩組彈力繩，所述第一豎直激勵組件與所述第二豎直激勵組件均位于所述懸吊梁的下方，一組所述彈力繩的一端與所述懸吊梁連接，另一端與所述第一端頭工裝連接，另一組所述彈力繩的一端與所述懸吊梁連接，另一端與所述第二端頭工裝連接。

其中，所述雙液壓球頭與所述第一振動臺通過雙球頭轉接板連接。

其中，所述第一單液壓球頭與所述第二振動臺、所述第二單液壓球頭與所述第三振動臺均通過單球頭轉接板連接。

其中，所述雙液壓球頭、所述第一單液壓球頭與所述第二單液壓球頭均為雙面液壓球頭。

其中，所述懸吊梁為“#”字型龍門架。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術方案具有如下優(yōu)點：本發(fā)明涉及大型導彈等細長體結構產品地面振動試驗所需的新型試驗裝置，用于實施大型細長體結構產品兩軸四點激勵振動試驗。兩個水平設置的豎直激勵組件與兩個豎直設置的水平激勵組件分別通過第一端頭工裝和第二端頭工裝與試驗件的兩端連接，試驗件水平放置，軸線保持與地面平行，本發(fā)明改進現(xiàn)有兩軸四點激勵試驗安裝系統(tǒng)中每個振動臺使用一個單液壓球頭安裝方式，將2個并排安裝的單液壓球頭組成雙液壓球頭與水平面上設置的在豎直振動方向的一個振動臺連接，另一個在豎直振動方向的振動臺連接單液壓球頭，共同組成“三點支撐”形式，試驗件質心在振動過程中始終處于雙液壓球頭與第一單液壓球頭這三個液壓球頭所圍成的三角形區(qū)域內，增加了試驗件的運動穩(wěn)定性，進而降低振動試驗控制難度。當試驗件質量越大、振動試驗量級越高時優(yōu)勢越明顯。充分利用液壓球頭軸向位移約束的特點，雙液壓球頭限制了細長體試驗件在運動過程中產生的軸向轉動，提升了試驗產品在振動過程中的穩(wěn)定性，進而降低試驗控制難度，避免了試驗件激勵點的響應方向偏離振動臺激勵方向帶來的反饋信號“失真”，提高振動控制精度。

除了上面所描述的本發(fā)明解決的技術問題、構成的技術方案的技術特征以及有這些技術方案的技術特征所帶來的優(yōu)點之外，本發(fā)明的其他技術特征及這些技術特征帶來的優(yōu)點，將結合附圖作出進一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例振動試驗裝置的結構示意圖。

圖中：1：第一豎直激勵組件；2：第二豎直激勵組件；3：水平激勵組件；4：第一端頭工裝；5：第二端頭工裝；6：試驗件；7：懸吊組件；8：雙球頭轉接板；9：單球頭轉接板；11：第一振動臺；12：雙液壓球頭；21：第二振動臺；22：第一單液壓球頭；31：第三振動臺；32：第二單液壓球頭；71：懸吊梁；72：彈力繩。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上，“若干個”、“若干根”、“若干組”的含義是一個或一個以上。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的振動試驗裝置，包括在同一水平面上軸向豎直設置的第一豎直激勵組件1和第二豎直激勵組件2，第一豎直激勵組件1和第二豎直激勵組件2分別通過第一端頭工裝4和第二端頭工裝5與兩個軸向水平設置的水平激勵組件3連接，第一端頭工裝4與第二端頭工裝5之間形成的安裝中心線與試驗件6的軸線重合，且兩個水平激勵組件3的軸線均與安裝中心線垂直；第一豎直激勵組件1包括第一振動臺11和雙液壓球頭12，雙液壓球頭12的一端與第一振動臺11連接，雙液壓球頭12的另一端與第一端頭工裝4連接，第二豎直激勵組件2包括第二振動臺21和第一單液壓球頭22，第一單液壓球頭22的一端與第二振動臺21連接，第一單液壓球頭22的另一端第二端頭工裝5連接。

本發(fā)明涉及大型導彈等細長體結構產品地面振動試驗所需的新型試驗裝置，用于實施大型細長體結構產品兩軸四點激勵振動試驗。兩個水平設置的豎直激勵組件與兩個豎直設置的水平激勵組件分別通過第一端頭工裝和第二端頭工裝與試驗件的兩端連接，試驗件水平放置，軸線保持與地面平行，本發(fā)明改進現(xiàn)有兩軸四點激勵試驗安裝系統(tǒng)中每個振動臺使用一個單液壓球頭安裝方式，將2個并排安裝的單液壓球頭組成雙液壓球頭與水平面上設置的在豎直振動方向的一個振動臺連接，另一個在豎直振動方向的振動臺連接單液壓球頭，共同組成“三點支撐”形式，試驗件質心在振動過程中始終處于雙液壓球頭與第一單液壓球頭這三個液壓球頭所圍成的三角形區(qū)域內，增加了試驗件的運動穩(wěn)定性，進而降低振動試驗控制難度。當試驗件質量越大、振動試驗量級越高時優(yōu)勢越明顯。充分利用液壓球頭軸向位移約束的特點，雙液壓球頭限制了細長體試驗件在運動過程中產生的軸向轉動，提升了試驗產品在振動過程中的穩(wěn)定性，進而降低試驗控制難度，避免了試驗件激勵點的響應方向偏離振動臺激勵方向帶來的反饋信號“失真”，提高振動控制精度。

具體的，兩個水平激勵組件3均包括第三振動臺31和第二單液壓球頭32，兩個第二單液壓球頭32的一端分別與兩個第三振動臺31連接，兩個第二單液壓球頭32的另一端與分別與第一端頭工裝4和第二端頭工裝5連接。第一振動臺和第二振動臺豎直放置提供豎直方向的激勵，第三振動臺和第四振動臺水平放置提供水平方向的激勵，依據(jù)試驗件尺寸調整四個振動臺至相應位置，試驗件分別通過第一端頭工裝與第二端頭工裝連接在雙液壓球頭和各單液壓球頭上，即本發(fā)明總共包括四個振動臺和五個液壓球頭。

進一步的，本發(fā)明振動試驗裝置還包括懸吊組件7，懸吊組件7包括懸吊梁71和兩組彈力繩72，第一豎直激勵組件1與第二豎直激勵組件2均位于懸吊梁71的下方，一組彈力繩72的一端與懸吊梁71連接，這組彈力繩72的另一端與第一端頭工裝4連接，另一組彈力繩72的一端與懸吊梁71連接，這組彈力繩72的另一端與第二端頭工裝5連接。本實施例中懸吊用的彈力繩有兩組，每組有兩根彈力繩，每根彈力繩一端固定于懸掛梁上，另一端連接第一端頭工裝或第二端頭工裝。試驗件與端頭工裝通過彈力繩懸吊于懸吊梁上，振動試驗開始前，調整彈力繩長度至試驗件處于平衡位置，同時還可以通過調節(jié)彈力繩較少液壓球頭所受的壓力，在振動試驗停止時，懸吊組件可使試驗件回復至原有的平衡位置。

其中，雙液壓球頭12與第一振動臺11通過雙球頭轉接板8連接。其中，第一單液壓球頭22與第二振動臺21、第二單液壓球頭32與第三振動臺31均通過單球頭轉接板9連接。第一振動臺通過雙球頭轉接板連接雙液壓球頭，第二振動臺通過單球頭接板連接固定第一單液壓球頭，第三振動臺通過單液壓球頭轉接板固定第二單液壓球頭。

其中，第一端頭工裝4連接的試驗件6端部比第二端頭工裝5連接的試驗件6端部的質量大。優(yōu)選的，第一端頭工裝作為大端工裝，第二端頭工裝作為小端工裝，雙液壓球頭與大端工裝連接，支撐試驗件質量較大的一端，在有利于傳遞振動的同時，保證試驗件的位置穩(wěn)定，更好的避免試驗件軸向旋轉。第一端頭工裝與第二端頭工裝均采用鑄鋁材料制造，以保證工裝剛度以及振動傳遞特性。

其中，雙液壓球頭12、第一單液壓球頭22與第二單液壓球頭32均為雙面液壓球頭。

其中，懸吊梁71為“#”字型龍門架。懸吊梁還可采用“#”字形龍門架，彈力繩采用高強度橡皮繩，橡皮繩固有頻率不超過5Hz。

使用時，在試驗件上安裝傳感器，通過傳感器測量線與控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)相連。利用本發(fā)明進行兩軸四點激勵振動試驗的步驟如下：

S1：安裝試驗件；

S2：在試驗件上安裝傳感器，并與控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)連通；

S3：開啟振動臺、振動臺功放、控制儀以及數(shù)據(jù)采集設備；

S4：控制儀分別輸出激勵信號給4個振動臺功放，功放驅動振動臺產生按照預設振動譜型的往復運動；

S5：實時采集振動響應信號，并反饋給控制系統(tǒng)；

S6：依據(jù)反饋信號，實時修正控制信號，直至達到振動控制精度要求；

S7：振動試驗達到預定時間，振動試驗結束。

綜上所述，本發(fā)明涉及大型導彈等細長體結構產品地面振動試驗所需的新型試驗裝置，用于實施大型細長體結構產品兩軸四點激勵振動試驗。兩個水平設置的豎直激勵組件與兩個豎直設置的水平激勵組件分別通過第一端頭工裝和第二端頭工裝與試驗件的兩端連接，試驗件水平放置，軸線保持與地面平行，本發(fā)明改進現(xiàn)有兩軸四點激勵試驗安裝系統(tǒng)中每個振動臺使用一個單液壓球頭安裝方式，將2個并排安裝的單液壓球頭組成雙液壓球頭與水平面上設置的在豎直振動方向的一個振動臺連接，另一個在豎直振動方向的振動臺連接單液壓球頭，共同組成“三點支撐”形式，試驗件質心在振動過程中始終處于雙液壓球頭與第一單液壓球頭這三個液壓球頭所圍成的三角形區(qū)域內，增加了試驗件的運動穩(wěn)定性，進而降低振動試驗控制難度。當試驗件質量越大、振動試驗量級越高時優(yōu)勢越明顯。充分利用液壓球頭軸向位移約束的特點，雙液壓球頭限制了細長體試驗件在運動過程中產生的軸向轉動，提升了試驗產品在振動過程中的穩(wěn)定性，進而降低試驗控制難度，避免了試驗件激勵點的響應方向偏離振動臺激勵方向帶來的反饋信號“失真”，提高振動控制精度。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。