一种离心电动振动台系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种离心电动振动台系统，包括离心机和电动振动台、功率放大器、振动控制仪、冷却装置、对中装置和加速度传感器，所述振动台台体在离心机机臂末端，所述功率放大器、振动控制仪、冷却装置和对中装置在离心机转动中心周围，通过滑环系统与主控间设备通讯，所述加速度传感器置于电动振动台上，振动控制仪?功率放大器?振动台台体?加速度传感器?振动控制仪形成的闭环控制回路不经过滑环系统。本发明安全可靠，功率放大器、冷却装置、控制柜所受离心力最小，维修、调试方便，可满足电动振动台系统在离心机上使用的要求。
【专利说明】
_种禹l、电动振动台系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种综合力学环境试验设备，具体涉及一种适用于离心环境、安装于离心机上的电动振动台系统。该设备主要用于航天、航空等工作在振动与过载复合环境中的广品的研制。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]目前应用较多的振动台系统包括电动振动台和液压台两种，电动振动台相比液压台具有频率范围宽、波形失真小等特点，使用非常广泛。一套完整的电动振动台系统包括振动台台体、对中装置、功率放大器、振动控制仪系统、冷却装置等。振动试验开始前，保证动圈在平衡位置上，并在振动控制仪上设置振动谱，输入功率放大器后给动圈绕组输出电流使其产生振动，动圈台面上的加速度传感器将采集数据反馈并与控制谱比较后调整功率放大器输出，实现振动台系统的闭环控制。
[0005]振动台在离心机上的安装方式一般有顺臂安装、垂臂安装两种。离心机旋转时，振动台各部分受离心力作用后，将影响其正常工作。顺臂安装时，振动台动圈受到轴向离心力，使其无法在轴向保持在平衡位置;垂臂安装时，动圈受到的离心力为侧向，由于动圈绕线部分与磁体容易造成动圈和台体的摩擦、碰撞，损坏振动台。这两种安装方式只要克服其动圈所受的离心力，均可正常工作，因此，其技术难点在于如何克服动圈所受的离心力，国内外已有相关文章对此进行了大量研究。另外，为了安全，离心机室在工作时将处于封闭状态，离心机上使用的电动振动台系统与普通地面使用的振动台相比，在其工作时，操作人员只能在离心机室外的主控间。除离心机启动前完成的操作外，其余操作均应该在离心机室外的操作间完成。一套完整的振动台系统由多个设备组成，放置在离心机上的所有设备在离心机工作时将受到离心力的作用，而设备所受离心力的大小对设备本身的强度要求相应提高。离心机上与主控间的设备之间供电及通讯需经过滑环，因此，振动台系统各部分放置的位置不仅关系着设备操作的方便性、强度问题，更重要的是考虑如何放置能减少干扰，保证振动台系统的可靠性、安全性及系统性能。
【发明内容】
[0006]为了真实模拟各类军用、民用产品所处的振动加过载复合的实际使用环境，满足这类试件振动加过载复合的试验需求，解决以往通过单独进行振动和过载试验来考核试件可靠性的弊端，本发明确定了离心机上使用的振动台系统必需的组成部分及各部分在离心机上的布置方式，包括振动台台体、功率放大器、振动控制仪、冷却装置和远控装置等各部分在离心机上的布置方式。
[0007 ]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0008]—种离心电动振动台系统，包括离心机和电动振动台，还包括功率放大器、振动控制仪、冷却装置、对中装置和加速度传感器，所述振动台台体在离心机机臂末端，所述功率放大器、振动控制仪、冷却装置和对中装置在离心机转动中心周围，通过滑环系统与主控间设备通讯，所述加速度传感器置于电动振动台上，振动控制仪-功率放大器-振动台台体-加速度传感器-振动控制仪形成闭环控制回路，该闭环控制回路各组成部分均布置于离心机臂。
[0009]所述振动控制仪和对中装置整合为一个机柜，与功率放大器对称放置在离心机转动中心两边。
[0010]所述一种离心电动振动台系统还包括管线中转接口，位于离心机机臂中部，与冷却装置相接的部分为硬管，与振动台台体相接的部分为软管。
[0011 ]所述冷却装置采用冷却风机吹风冷却。
[0012]所述主控间设备包括计算机主机、功率放大器远控装置和对中远控装置;所述滑环系统包括电力滑环、信号滑环和光纤滑环，其中，电力滑环为功率放大器、振动控制仪和对中装置供电；信号滑环实现主控间的功率放大器远控装置、对中远控装置与离心机室的功率放大器、对中装置间的通讯;光纤滑环实现主控间的计算机主机与振动控制仪的通讯。
[0013]离心电动振动台系统主要由振动台台体、功率放大器、振动控制仪、冷却装置和远程控制装置组成。其中振动台台体安装在离心机机臂末端，以保证离心机在一定的转速条件下，振动台台面安装的试件达到更大的离心加速度。振动台台体可以采用顺臂安装或垂臂安装方式，即动圈的振动方向可沿离心机臂方向或与之垂直方向，无论哪种安装方式，振动台均具有动圈离心力平衡装置。
[0014]冷却装置放置在离心机转动中心周围，冷却管路使用硬管加软管组合的方式，其中与冷却装置相接的部分采用硬管，与振动台相接的部分采用软管。冷却风机优选采用吹风冷却，风机电源的三相输入由功率放大器提供。
[0015]振动台系统的功率放大器(包括励磁)机柜放置在离心机尽量靠中心的位置，功率放大器电源的三相输入由离心机转动中心的电力滑环供电，功率放大器给振动台的输入包括励磁电源，通过抗拉电缆沿离心机臂与振动台台体连接。
[0016]振动控制系统包括振动控制仪、计算机主机(含显示器)。振动控制仪放置在离心机转动中心周围，计算机主机等操作相关设备放置在离心机室外的操作间。振动控制仪与功率放大器、传感器的连接方式与地面相同；离心机室的振动控制仪与主控间计算机通过光纤滑环进行数据交换。
[0017]远程控制装置包括功率放大器远控装置和对中远控装置两部分。远程控制装置通过信号滑环与离心机上的设备进行数据交换，实现在主控间对离心机上的振动台系统相关设备的监控。
[0018]另外，振动控制仪、对中装置与功率放大器机柜进行整合，设计为可对称放置的双数组机柜，机柜对称放置在离心机中心位置。在离心机机臂中部附近，设计管线中转接口，与振动台连接的所有管线在管线中转接口处进行转接。
[0019]本发明的有益效果如下:
[0020]该离心电动振动台系统确定了离心机上使用的振动台系统必需的组成部分及各组成部分在离心机上的布置方式。振动台安装在离心机臂的最远端，可保证安装于振动台动圈台面的试件在离心机工作特定转速情况下获得最大的离心加速度;冷却装置和功率放大器放置在靠近离心机旋转中心的位置使其工作时所受离心力最小，冷却装置与振动台之间管路采用硬管加软管组合的方式，可降低振动台及冷却装置安装的配合精度，可更加方便安装、维修或拆卸。功率放大器远控装置和对中远控装置可实现在离心机室外的主控间进行系统必要的操作和试验参数设置;另外，振动控制仪、对中装置与功率放大器机柜进行整合可优化离心机受力。离心机机臂中部附近设计管线中转接口可方便振动台拆卸、维修等。最重要的是，本发明将振动试验系统的振动控制仪-功率放大器-振动台台体-加速度传感器-振动控制仪的闭环回路全部放置在离心机臂上，使该闭环回路不会受到干扰离心机滑环的干扰，系统工作更加稳定可靠。
[0021]该离心电动振动台系统使用安全可靠，功率放大器、冷却装置、控制柜所受离心力最小，维修、调试方便，可满足电动振动台系统在离心机上使用的要求。
【附图说明】
[0022 ]图1是本发明的离心电动振动台系统示意图。
[0023]I电动振动台系统1.1振动台台体1.2功率放大器1.3控制柜1.3.1振动控制仪1.3.2对中装置1.4冷却装置1.5功率放大器远控装置1.6对中远控装置1.7计算机主机2离心机2.1离心机机臂2.2滑环系统2.3离心机转动中心2.4管线中转接口 3离心机室4主控间5加速度传感器L3.1软管L3.2硬管
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
[0025]见图1所示，本发明涉及的离心机上使用的电动振动台系统I主要包括台体1.1、功率放大器1.2、控制柜1.3、冷却装置1.4、功率放大器远控装置1.5、对中远控装置1.6、计算机主机1.7。其中，控制柜1.3由振动控制仪1.3.1、对中装置1.3.2组成。由于离心机工作时处于旋转状态，离心机室必须隔离，为了使系统工作可控、安全，电动振动台系统的各组成部分布置在离心机室3和主控间4这两个隔离空间内。
[0026]在离心机室3内，振动台的台体1.1安装在离心机机臂2.1的末端(图示为顺臂安装方式，也可采用垂臂安装方式)，紧靠离心机转动中心2.3的位置布置了功率放大器1.2、控制柜1.3、冷却装置1.4，振动控制仪1.3.1及对中装置1.3.2安装在控制柜1.3内部。在主控间4，放置有功率放大器远控装置1.5、对中远控装置1.6、计算机主机1.7。为了安装、拆卸，在离心机机臂2.1的中部附近，设计管线中转接口 2.4，冷却装置1.4与台体1.1之间的管线设计为:靠近台体I.I部分的管路为软管L3.1，靠近冷却装置1.4部分管路为硬管L3.2，冷却装置由功率放大器1.2供电。
[0027]滑环系统2.2为离心机室提供电源，并实现离心机室3与主控间4之间设备的通讯。其中电力滑环为功率放大器1.2、振动控制仪1.3.1、对中装置1.3.2供电；信号滑环实现主控间4的功率放大器远控装置1.5、对中远控装置1.6与离心机室的功率放大器1.2、对中装置1.3.2间的通讯;光纤滑环实现主控间4的计算机主机1.7与振动控制仪1.3.1的通讯。
[0028]工作时，首先工作人员在离心机室内，将安装与离心机2上的功率放大器1.2、振动控制仪1.3.1及对中装置1.3.2、冷却装置1.4等电源打开，然后启动离心机2，离心机启动过程中，工作人员在主控间通过对中远控装置1.6采用自动或手动方式控制动圈对中，通过计算机主机1.7设置试验参数，通过功率放大器远控装置1.5控制增益。工作过程中，振动控制仪1.3.1-功率放大器1.2-加速度传感器5-振动控制仪1.3.1的闭环控制回路在离心机室内部进行，系统工作稳定可靠。
[0029]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专利技术人员来说是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。
【主权项】
1.一种离心电动振动台系统，包括离心机和电动振动台，其特征在于，还包括功率放大器、振动控制仪、冷却装置、对中装置和加速度传感器，所述振动台台体在离心机机臂末端，所述功率放大器、振动控制仪、冷却装置和对中装置在离心机转动中心周围，通过滑环系统与主控间设备通讯，所述加速度传感器置于电动振动台上，振动控制仪-功率放大器-振动台台体-加速度传感器-振动控制仪形成闭环控制回路，该闭环控制回路各组成部分均布置于离心机臂。2.根据权利要求1所述的一种离心电动振动台系统，其特征在于，所述振动控制仪和对中装置整合为一个机柜，与功率放大器对称放置在离心机转动中心两边。3.根据权利要求1或2所述的一种离心电动振动台系统，其特征在于，还包括管线中转接口，位于离心机机臂中部，与冷却装置相接的部分为硬管，与振动台台体相接的部分为软管。4.根据权利要求1或2所述的一种离心电动振动台系统，其特征在于，所述冷却装置采用冷却风机吹风冷却。5.根据权利要求1或2所述的一种离心电动振动台系统，其特征在于，所述主控间设备包括计算机主机、功率放大器远控装置和对中远控装置;所述滑环系统包括电力滑环、信号滑环和光纤滑环，其中，电力滑环为功率放大器、振动控制仪和对中装置供电；信号滑环实现主控间的功率放大器远控装置、对中远控装置与离心机室的功率放大器、对中装置间的通讯;光纤滑环实现主控间的计算机主机与振动控制仪的通讯。
【文档编号】G01M99/00GK106052995SQ201610541373
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月11日
【发明人】曹小波, 张巧寿, 张奎华, 刘军, 底红岩
【申请人】北京航天希尔测试技术有限公司, 北京强度环境研究所