[发明专利]电锤式三轴六自由度振动试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及力学环境试验设备，具体涉及一种X、Y、Z三轴六自由度的振动试验装置。

背景技术

有些产品譬如飞机、导弹的环境振动本就是X、Y、Z三轴六自由度的复合振动，在上世纪由于机械、液压、自动控制等方面技术的局限，振动试验只能限于单轴振动试验。单轴振动试验的实施较为简单，故大量使用在各个行业以及各个方面。单轴振动试验对产品之薄弱环节的暴露和可靠性的提高起到了积极作用，但它对于纵波、横波同时振动模拟性不够，对那些不同轴向同时作用，有轴向直线运动同时对转动敏感的试验样品的故障暴露效率不高。而若以一台单轴振动试验装置分次完成各轴的振动试验，试验间需进行高要求的换向操作，很麻烦，增加了两倍以上的试验工作量，并且，这样以单轴振动试验装置先后分次进行的三轴振动试验也仅具有三个自由度，与真实的复合振动环境仍相差甚远。

近年来，研究具有多轴输入多轴输出，能模拟三轴六自由度同时作用的复合振动环境的振动试验装置，已成为本行业各厂家的重要研究方向。

目前，已有用六台或六台以上电动或液压振动台搭建而成的三轴六自由度振动试验系统的报道，但是无论其台体，还是控制系统结构，硬件、软件都非常复杂，价格昂贵，试验操作复杂，对操作人员要求高，试验费也很高，不利于普及。

另外，还有一种是气锤式三轴六自由度振动试验系统，它是在一振动台面下布置多个(一般为7-9个)不同规格的气锤，用这些气锤以不同的角度、不同方向分别连续打击试件工作台，激起台面的模态振动(称作波振台)。在实际应用中，发现气锤式三轴六自由度振动试验系统有以下不足：

1、X、Y、Z三轴的力是靠同一向量的分量组成，他们之间有着固定的比例，这X、Y、Z三分量是相关而非独立的。由于是连续冲击形成的振动，其振动特性是伪随机运动，其概率分布为非高斯，该试验系统有些情况下其各方向的振动量值以及比例是无法控制的，试验的模拟性、再现性无法保障。

2、气锤本身结构基本同于气缸与活塞，且其中没有活动胀圈和良好的润滑，所以存在磨损问题，寿命短。

发明内容

本发明目的是提供一种结构相对简单、造价相对较低、使用方便、使用寿命长的电锤式三轴六自由度振动试验装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电锤式三轴六自由度振动试验装置，包括一振动台面；

所述振动台面底部通过一弹性基座支承，所述弹性基座由至少三根支撑立柱以及设于支撑立柱顶部的弹簧组成，三根支撑立柱分列布置在振动台面下，在三根支撑立柱与振动台面间经所述弹簧连接支承，以此使振动台面呈自由水平支承状态；

在振动台面上至少作用有第一双向电锤、第二双向电锤、第三双向电锤、第四双向电锤以及第五双向电锤，该第一、第二、第三、第四以及第五双向电锤结构相同，且均主要由铁芯、线圈和锤体组成，铁芯为筒状结构，线圈绕制在铁芯上，锤体由轴状导磁材料构成，锤体穿设于铁芯的筒中，并且在锤击方向上相对铁芯呈滑动支承，锤体轴向两端作为两锤击端，以此构成双向电锤结构；

所述第一双向电锤以其锤体运动方向沿着振动台面的水平X轴方向设置于振动台面的底部或侧旁，第一双向电锤的固定环座与振动台面固定连接，对应于第一双向电锤的两锤击端在振动台面上设有与之配合的X向锤击作用面；

所述第二双向电锤和第三双向电锤均以其锤体运动方向沿着振动台面的水平Y轴方向设置，且它们相互平行设于振动台面的底部或分列振动台面两侧旁；第二双向电锤和第三双向电锤的固定环座与振动台面固定连接，对应于第二双向电锤和第三双向电锤的各锤击端在振动台面上设有与之配合的Y向锤击作用面；

所述第四双向电锤和第五双向电锤均以其锤体运动方向沿着振动台面的Z轴方向设置于振动台面的底部，且第四双向电锤和第五双向电锤分别位于以X轴和Y轴分割的两个对角象限内构成对角布置；第四双向电锤和第五双向电锤的固定环座相对振动台面固定连接，对应于第四双向电锤和第五双向电锤的各锤击端在振动台面上设有与之配合的Z向锤击作用面。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述铁芯可以是一体的筒状结构，也可以是由多瓣拼合成而的筒状结构。较佳是由两个截面为半环状的铁芯拼合而成。

2、上述方案中，所述锤体由弹簧片支持架支承在固定环座中，所述弹簧片支持架为圆环状的簧片，其上设有多个槽孔，簧片外缘固定于固定环座上，簧片内缘固定于锤体上，使锤体在锤击方向上相对铁芯呈滑动支承。