[发明专利]一种抗高过载的中大型水冷振动试验系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗高过载的中大型水冷振动试验系统，适用于离心环境，属于振动与过载复合环境下的产品研制领域。

背景技术

力学环境试验设备主要是用于模拟航天、航空、船舶、汽车、高铁等各类产品的实际使用环境。其中，振动台主要用于模拟各类产品的振动环境，离心机主要用于模拟各类产品的过载环境。

对于航空、航天设备，其普遍工作于复合动态环境中。例如火箭、卫星、战斗机等大部分航天设备发射或回收时，工作在振动和高过载同时作用的复合环境下。以往受试验设备的限制，一般将两种环境分开考核试件的可靠性，即根据其使用条件，单独进行振动试验和离心过载试验，这种情况一方面难以了解产品真实的环境情况对试件可靠性的影响，另一方面，也大大降低产品研制的效率。为了通过试验方法完全暴露真实的使用环境对这些产品可靠性的影响，必须采用振动与过载复合的力学环境试验设备进行该类产品的可靠性试验，以更加真实的模拟航天设备所处的综合环境。因此，研究振动、过载复合环境试验设备有着重要的意义，它可以更加准确的预测在单一的振动或过载环境试验中所不能暴露的潜在故障，有利于提高航空、航天设备的使用可靠性。

目前，在离心机上安装的离心振动台推力不超过5.5吨的电动振动台关键技术得到突破，并成功研制出用于离心加振动的试验设备，其冷却方式均采用风冷，而且不能满足中大型试件对离心加振动试验的需求。

现有的安装在离心机上的风冷小推力电动振动台为风冷式、直线轴承导向；对离心机产生的振动较小，振动台与离心机之间无隔振；其上试件质量和尺寸较小，试件采用直接挂装式。该风冷小推力电动振动台使得中大型振动台在离心机上的安装及设计存在新的需要突破的难点及关键技术，比如高过载条件下，动圈导向静压轴承回油处于零压力，在旋转的离心机上，油液受到较大的离心力作用，即受到远离转轴中心(回油滑环)方向的离心力，无法正常回油；中大型振动台台体质量一般超过5吨，在大的离心加速度的高过载条件下，台体离心力高达几百吨，要将台体的振动与离心机隔离，减振装置需要同时实现小刚度及大承载，常用的空气弹簧、机械弹簧根本无法满足其要求；台面抗倾覆能力是进行较大试件振动试验的重要指标，地面的水平滑台结构在离心力的作用下，可能发生甩油、无法回油等问题。为此，有必要为离心机上安装中大型振动台的各项关键技术提供解决方案，以满足较大试件的离心加振动综合环境试验需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种抗高过载的中大型水冷振动试验系统，其采用油气混合弹簧装置实现隔振，采用全密封静压轴承支撑水平承载结构以提高振动台动圈台面抗倾覆能力，通过回油泵实现高过载条件下降压轴承回油，并确定离心机上使用的中大型水冷振动台系统水冷柜安装位置。该抗高过载的中大型水冷振动试验系统解决了以往离心加振动试验设备仅能对小型试件进行振动加过载试验的局限，大大提高离心振动综合试验能力。

(二)技术方案

本发明的一种抗高过载的中大型水冷振动试验系统包括电动振动台台体、振动台支架、台体油气隔振装置、水平抗倾覆装置、静压支撑装置、回油泵、功率放大器、振动控制仪、冷却及供油装置、远程控制装置。

其中，振动台台体与离心机之间通过振动台支架进行转接，采用台体油气隔振装置隔振，以保证在高过载条件下，通过高压油实现大承载，通过预充气实现低刚度。台体油气隔振装置包括四套隔振液压缸、安装座、销轴、蓄能器，以及一套台体位置检测装置、蓄能器安装支架、位置控制及分油装置。四个隔振液压缸油路并联，从滑环端经位置控制及分油装置进行供油，每个隔振液压缸与振动台台体通过螺钉连接，隔振液压缸与振动台支架之间，通过一组安装座及销轴连接，振动台支架与离心机通过连接螺钉连接，振动台支架前端顶在离心机臂前端的振动台承载结构上，振动台所受离心力通过隔振液压缸、销轴、安装座传递到振动台支架，并通过离心机臂的振动台承载结构限制振动台支架变形，每套隔振液压缸分别与蓄能器连接，也可根据蓄能器容量决定蓄能器与隔振液压缸是否一一对应，或是采用一对多、多对一的方式。采用台体油气隔振装置能有效的降低振动对离心机产生的影响，当离心机设计考虑隔振时，振动台也可不使用隔振，将振动台直接与离心机臂连接。

工作时，台体位置检测装置将根据振动台台体所处的位置，通过位置控制及分油装置控制隔振液压缸的进油和回油调整其所处位置，保证振动台台体与振动台支架不直接接触，该方案不仅可实现振动台与离心机之间的振动隔离，也保证了连接强度。