[发明专利]一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种疲劳激振与测振装置，具体涉及一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置。本发明特别适合作为叶片类、旋翼尾桨类的试验激振与测振装置。

背景技术

在机械领域中，振动疲劳现象普遍存在。振动疲劳对机械部件的危害非常大，轻则会缩短部件的使用寿命；重则会直接破坏部件，导致部件无法使用；甚至会危及人身安全。因此，研究机械部件的振动疲劳问题，非常有必要，其应用价值巨大。要研究机械领域的振动疲劳问题，就离不开机械激振装置。机械领域的激振装置功能非常多，这类激振装置可以对机械零部件、机械设备等机械装置进行振动试验分析、疲劳试验分析、试件的材料特性分析、试件的寿命预估分析等一系列机械特性分析。

目前，机械领域的激振装置类型很多，按振源与试件的接触关系来分，其包含“接触式”和“非接触式”两种。其中接触式的振源结构类型比较多，具体有：电液式、气动式、液压式等结构；而非接触式的振源结构主要是：电磁式结构。

目前的接触式疲劳激振装置，其结构较为简单，制作成本较低，能够提供较为稳定的激振力。但是，由于接触式疲劳激振装置的激振力是由机械结构提供的，对试件提供的激振力大小与频率有限，这就使试件的可调激振频宽与振幅较小，从而使试件的某些机械特性的研究受到限制。此外，由于激振结构是接触式的，试件与振源有直接的接触，这样就会改变试件的结构，会影响试验结果的准确性，对试验产生附加的影响。

目前的非接触式疲劳激振装置，其振源由电磁铁提供，激振力由电磁力提供，控制方便。可以较便捷地调节激振力的大小与频率，试件的可调激振频宽范围很大，有利于更加全面地研究试件的机械特性。此外，由于激振结构是非接触的，试件与振源没有直接接触，这样就保证了试件结构的完整性，使试验的结果更加的准确。

但是，目前的非接触式疲劳激振装置，其激振对象绝大部分是固定试件；而适用于旋转类试件的疲劳激振装置却很少。特别地，用于研究风电叶片，发动机、涡轮机叶片，直升机旋翼、尾桨等在旋转状态时的疲劳激振装置就更少。此外，对旋转类试件采用有线传感器测振将增加试验装置的复杂性，其疲劳振动测试是振动测试领域的难点，目前用于测试旋转类试件的振动特性装置很少。

发明内容

本发明的目的是解决上述的技术问题，提供一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，主要适用于旋转类试件，特别适用于旋转叶片类(风电叶片，发动机、涡轮机叶片，直升机旋翼、尾桨等)的振动特性研究，同时也适用于静止类试件的振动疲劳特性研究。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种精确可控非接触试件旋转式磁场疲劳激振与测振装置，包括减振绝缘夹具、减振器、动平衡装置、激振器、电磁压电耦合测振传感器、试验台、传动装置和精确调控装置。

所述试验台的台面上安装电磁铁支撑架。所述电磁铁支撑架上设置有激振器夹紧平台和电磁压电耦合测振传感器夹紧平台。

所述激振器为一个具有空心的圆柱型铁芯的电磁铁。所述电磁压电耦合测振传感器包括弹性薄钢片、压电陶瓷片、压电处理器、压缩弹簧Ⅱ和压力传感器。所述压电陶瓷片粘接在弹性薄钢片的下表面。所述压电处理器连接在压电陶瓷片的下表面。所述弹性薄钢片、压电陶瓷片和压电处理器各自的中心都具有竖向贯穿的通孔。

所述激振器装夹在电磁铁夹具上。所述电磁铁夹具上的电磁铁夹具孔内放置压缩弹簧Ⅱ，在压缩弹簧Ⅱ表面镀有一层非磁性材料，去掉由于磁场对压缩弹簧Ⅱ产生磁力作用而使压电传感器测得的相关力学数值不精确的影响。法兰螺栓Ⅳ先穿套环形的压力传感器，再依次穿过压缩弹簧Ⅱ、电磁铁夹具孔和激振器夹紧平台的螺栓孔，最后法兰螺栓Ⅳ的螺纹轴段固接在激振器夹紧平台螺栓孔内。所述压缩弹簧Ⅱ通过预压力处于微压状态，下端与阶梯孔Ⅰ台阶面始终接触，上端与压力传感器也始终接触。所述的电磁铁夹具不与激振器的夹紧平台固接，电磁铁和压缩弹簧Ⅱ可以在法兰螺栓Ⅳ的光滑轴段轴向运动。

所述弹性薄钢片位于激振器的下方。所述弹性薄钢片通过螺栓固定在电磁压电耦合测振传感器夹紧平台上。所述激振器、弹性薄钢片、压电陶瓷片和压电处理器各自中心的通孔的轴线位于同一直线上，供传动装置的输出轴自下而上地从激振器的上端穿出。

所述输出轴的上端连接自锁丝杆。所述自锁丝杆的上端安装减振器。所述减振器上安装减振绝缘夹具。所述减振绝缘夹具上具有一个圆柱状的夹具接头。所述夹具接头上具有一段用于连接减振器的螺纹。

所述减振器包括上弹性钢圈、下弹性钢圈、钢圈连接器、丝杆接头和减振弹簧Ⅰ。