[实用新型]随动式气浮磁动无摩擦悬吊装置

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于模态试验设备领域，尤其涉及一种随动式气浮磁动无摩擦悬吊装置。

(二)背景技术

在航天及某些特殊要求试件的模态试验时，必须有专门的低频悬吊装置模拟试件的失重状态，即通过特殊的悬挂系统来模拟其固支-自由或自由-自由边界条件。

为了减少悬吊装置对试件的附加刚度、附加质量及附加摩擦力与力矩的影响，悬挂系统应满足频率准则和稳定性准则，即要求试件悬挂时，其刚体悬挂频率应低于试件本身弹性固有频率的1/3～1/5。

目前，国内进行超低频试件模态试验时，采用橡皮绳悬吊等方法，当试件的基频很低时，如小于0.1HZ时，悬吊高度达15米仍无法满足频率准则要求，而且这时橡皮绳的附加质量、非线性影响也比较大，测试出来的结果误差较大。由于缺少必要的手段，对科研已产生了很大的影响，现有测试手段已不能适应研制的需求。

(三)发明内容

为了克服已有悬挂系统的在超低频率时无法满足频率准则要求、附加质量、非线性影响大、测量结果误差大等不足，本实用新型提供一种在超低频时也能满足频率准则、附加质量足够小、非线性影响小，测试精度高的随动式气浮磁动无摩擦悬吊装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种随动式气浮磁动无摩擦悬吊装置，所述无摩擦悬吊装置包括安装框架、移动横梁、导向杆、同步补偿供气系统、气浮系统和磁动系统，所述气浮系统包括两个无摩擦气缸、两个相同的储气罐、无摩擦气缸连接气管、精密减压阀、气源进气管；所述磁动系统包括长行程动圈、激振器铁芯；两个无摩擦气缸对称地安装在安装框架底板的上方，无摩擦气缸与储气罐间由与气缸内孔直径相等的无摩擦气缸连接气管连接，压缩气源通过精密减压阀、气源进气管连接储气罐，无摩擦气缸的活塞杆与移动横梁通过连接铰连接，移动横梁两端通过空气轴承安装在导向杆上，空气轴承与导向杆可滑动地连接，所述导向杆固定安装在安装框架上，移动横梁内的气路连接空气轴承，移动横梁的下方固定有一根用于悬挂试件的悬挂杆。

进一步，长行程动圈的内孔可上下运动地套在激振器铁芯上，激振器铁芯安装在安装框架的底板与顶板间，上下运动的长行程动圈与移动横梁距离保持一致，长行程动圈内孔与激振器铁芯间的间隙一致。

再进一步，所述同步补偿供气系统包括伺服电机、滚珠丝杠、同步补偿气缸驱动架、同步补偿气缸、连接气管、空气轴承同步进气管；伺服电机安装在安装框架的顶板上，伺服电机与滚珠丝杠固定连接，同步补偿气缸驱动架一端固定在与移动横梁同步移动的滚珠丝杠螺母上，另一端连接同步补偿气缸的活塞杆，同步补偿气缸固定在安装框架顶板的下方，同步补偿气缸的上腔由连接气管分别与两个储气罐连接，与压缩空气气源连接的空气轴承同步进气管固定在滚珠丝杠螺母上，另一端连接空气轴承的进气口，同步补偿气缸的缸径截面积等于两个无摩擦气缸缸径截面积之和。

更进一步，所述无摩擦悬吊装置包括检测传感器系统，检测传感器系统包括基准气压缸、压差传感器、空气轴承、位移传感器、加速度传感器、长行程动圈力传感器、负载力传感器、压差传感器连接气管；基准气压缸固定在安装框架的底板上，压差传感器一端与无摩擦气缸内腔连接，另一端通过压差传感器连接气管与基准气压缸连接；位移传感器活动部件与固定在移动横梁上的支架固定，位移传感器的固定部件固定在安装框架的顶板下方；加速度传感器固定在在移动横梁上的支架上；长行程动圈力传感器一面固定在移动横梁的侧面，另一面连接长行程动圈安装支架；负载力传感器固定在移动横梁悬挂杆上，另一端连接悬挂钢缆。

所述移动横梁上安装有四个空气轴承，移动横梁内的气路连接四个空气轴承，四个空气轴承活动连接两根平行安装在安装框架底板与顶板间的导向杆。

本实用新型的技术构思为：由气浮系统、磁动系统、同步补偿供气系统、检测传感器系统、安装框架、移动横梁、连接铰、悬挂钢缆、导向杆构成。气浮系统又称为被动子系统，磁动系统又称为主动子系统。气浮系统由无摩擦气缸—活塞、外部储气罐、精密减压阀等构成。气浮系统提供恒定的悬挂力以平衡试件的重力，悬挂力的大小为作用在活塞上的气压和活塞面积的乘积。气压用精密减压阀调节。由于采用无摩擦气缸—活塞装置，使得活塞在气缸的垂直方向的任何位置，空气弹簧力总是和试件重力平衡。把气缸通过大口径的气管连接到储气罐使得储气罐的容积成为气缸容积。这样空气弹簧的刚度变得非常小，同时保持承受大载荷试件的能力。精密减压阀使得气缸的平均压力稳定在设定值，间接地使得无摩擦气缸—活塞的悬挂力稳定。