本发明涉及大型结构的频响激励源设备领域，尤其是低频大载荷机械式激振机。
背景技术：
机械式激振机为一种离心旋转机构，安装偏心轮的两对旋转轴通过反向旋转产生垂向或横向的离心合力，通过基座作用于被测试对象上，以此对结构物进行动态响应测试。现有技术中，激振机旋转轴上的偏心轮往往预先安装于箱体内部，由于箱体空间决定设计偏心轮时其偏心距无法得到有效的增加，且无法根据试验要求的转速及激振力进行偏心轮的相应调整，因此，采用类似结构的激振机在低频大载荷下的激励试验数据获得将变得相当困难。
技术实现要素：
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种低频大载荷机械式激振机，其能够满足大型结构低频大载荷响应的试验需求。
本发明所采用的技术方案如下：
低频大载荷机械式激振机，包括驱动电机、变速箱及同步齿轮箱，所述驱动电机的输出端通过第二弹性柱销齿式联轴器连接变速箱输入端，所述变速箱的输出端通过第一弹性柱销齿式联轴器连接同步齿轮箱的输入端；
所述变速箱的具体结构如下：
包括与第二弹性柱销齿式联轴器连接的第一齿轮轴，所述第一齿轮轴与第一变速圆柱齿轮啮合，所述第一变速圆柱齿轮装配于中间轴的外周，于所述中间轴的外周、在所述第一变速圆柱齿轮的一侧连接第二变速圆柱齿轮，所述第二变速圆柱齿轮与第三变速圆柱齿轮啮合，所述第三变速圆柱齿轮装配于输出轴的外周，在所述输出轴上还装配第四变速圆柱齿轮；
所述同步齿轮箱的具体结构如下：
包括第一箱体及第一箱盖，第二圆柱齿轮，所述第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合，所述第一圆柱齿轮与第三圆柱齿轮啮合，所述第三圆柱齿轮与第四圆柱齿轮啮合；在所述第二圆柱齿轮轴向中心与第一激振轴键连接，在所述第一圆柱齿轮的轴向中心与第一传动轴键连接，在所述第三圆柱齿轮的轴向中心与第二传动轴键连接，在所述第四圆柱齿轮的轴向中心与第二激振轴键连接，所述第一激振轴及第二激振轴伸出第一箱体的轴伸段均安装扇形偏心块，所述扇形偏心块与第一激振轴或第二激振轴连接的一端通过第二套筒定位，所述扇形偏心块的另一端通过垫圈及多个圆螺母锁紧固定。
其进一步技术方案在于：
所述驱动电机、变速箱及同步齿轮箱均通过紧固件固接于公共基座的表面，在所述公共基座上、于所述同步齿轮箱的两侧还固接防护罩；
所述变速箱还包括将第一齿轮轴、夹头、中间轴、第一变速圆柱齿轮、第二变速圆柱齿轮、输出轴、第三变速圆柱齿轮及第四变速圆柱齿轮围合的第二箱体，所述第二箱体与第二箱盖固接；
还包括与第一变速圆柱齿轮连接的夹头，所述夹头的一端与拨杆固接；
所述拨杆拨至最左端时，第一变速圆柱齿轮与第四变速圆柱齿轮啮合实现变速箱减速比最小、输出轴扭矩最小；所述拨杆拨至最右端时，第二变速圆柱齿轮与第三变速圆柱齿轮啮合实现变速箱减速比最大、输出轴的扭矩最大。；
所述第二圆柱齿轮的轴向一端于第一激振轴的轴肩处，所述第二圆柱齿轮的轴向另一端通过第一套筒定位；
所述第一激振轴及第二激振轴的两端均通过安装于同步齿轮箱1轴承孔内的圆锥滚子轴承支撑，密封端盖的一端伸入所述轴承孔并与圆锥滚子轴承抵接，在所述密封端盖与轴承孔内壁抵接的一侧设有o型圈，在所述密封端盖与第一激振轴或第二激振轴接触的一侧还设置油封。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单、使用方便，通过增加扇形偏心块的数量可以实现低频大载荷，变速箱采用多级变速箱，其能转换减速比大小，适合大或小载荷高频工况下的激励试验，驱动电机为变频三相异步电动机，其可以满足转速范围大、低速大载荷工况下的系统运行需求，本发明可广泛用于船舶、桥梁、基础平台等大型结构的低频动态响应试验。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图。
图2为本发明去的主视图(去除保护罩7)。
图3为图2的左视图。
图4为图2的俯视图(去除同步齿轮箱盖101及变速箱盖201)。
图5为图4的局部放大图。
图6为本发明中变速箱的内部结构图ⅰ。
图7为本发明中变速箱的内部结构图ⅱ。
图8为水平激励工况下的扇形偏心块安装图。
其中：1、同步齿轮箱；101、第一箱盖；102、第一箱体；103、第一传动轴；104、第一圆柱齿轮；105、第一激振轴；106、第二圆柱齿轮；107、第二传动轴；108、第三圆柱齿轮；109、第二激振轴；110、第四圆柱齿轮；111、第一套筒；112、圆锥滚子轴承；113、密封端盖；114、第二套筒；115、o型圈；116、油封；117、扇形偏心块；118、垫圈；119、圆螺母。2、变速箱；201、第二箱盖；202、第二箱体；203、第一齿轮轴；204、拨杆；205、夹头；206、中间轴；207、第一变速圆柱齿轮；208、第二变速圆柱齿轮；209、输出轴；210、第三变速圆柱齿轮；211、第四变速圆柱齿轮；3、驱动电机；4、公共基座；5、第一弹性柱销齿式联轴器；6、第二弹性柱销齿式联轴器；7、防护罩。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1、图2所示，低频大载荷机械式激振机包括驱动电机3、变速箱2及同步齿轮箱1，该驱动电机3为变频调速三相异步电动机，其具有低速大扭矩的特点，通过变频调速器及变速箱2的组合使其满足转速范围大、低速大载荷工况下的系统运行需求。驱动电机3的输出端通过第二弹性柱销齿式联轴器6连接变速箱2输入端，变速箱2的输出端通过第一弹性柱销齿式联轴器5连接同步齿轮箱1的输入端，上述变速箱为二级可调变速比变速箱。
如图4、图6所示，变速箱2的具体结构如下：
包括与第二弹性柱销齿式联轴器6连接的第一齿轮轴203，第一齿轮轴203与第一变速圆柱齿轮207啮合，第一变速圆柱齿轮207装配于中间轴206的外周，于中间轴206的外周、在第一变速圆柱齿轮207的一侧连接第二变速圆柱齿轮208，第二变速圆柱齿轮208与第三变速圆柱齿轮210啮合，第三变速圆柱齿轮210装配于输出轴209的外周，在输出轴209上还装配第四变速圆柱齿轮211。
变速箱2还包括将第一齿轮轴203、夹头205、中间轴206、第一变速圆柱齿轮207、第二变速圆柱齿轮208、输出轴209、第三变速圆柱齿轮210及第四变速圆柱齿轮211围合的第二箱体202，第二箱体202与第二箱盖201固接。还包括与第一变速圆柱齿轮207连接的夹头205，夹头205的一端与拨杆204固接。如图6、图7所示，拨杆204拨至最左端时，第一变速圆柱齿轮207与第四变速圆柱齿轮211啮合实现变速箱减速比最小、输出轴209扭矩最小；拨杆204拨至最右端时，第二变速圆柱齿轮208与第三变速圆柱齿轮210啮合实现变速箱减速比最大、输出轴209的扭矩最大。
如图4、图5所示，同步齿轮箱1的具体结构如下：
包括第一箱体102及第一箱盖101，第二圆柱齿轮106，第二圆柱齿轮106与第一圆柱齿轮104啮合，第一圆柱齿轮104与第三圆柱齿轮108啮合，第三圆柱齿轮108与第四圆柱齿轮110啮合；在第二圆柱齿轮106轴向中心与第一激振轴105键连接，在第一圆柱齿轮104的轴向中心与第一传动轴103键连接，在第三圆柱齿轮108的轴向中心与第二传动轴107键连接，在第四圆柱齿轮110的轴向中心与第二激振轴109键连接，第一激振轴105及第二激振轴109伸出第一箱体102的轴伸段均安装扇形偏心块117，扇形偏心块117与第一激振轴105或第二激振轴109连接的一端通过第二套筒114定位，扇形偏心块117的另一端通过垫圈118及多个圆螺母119锁紧固定，上述各圆柱齿轮均采用浸油润滑的方式。
第一圆柱齿轮104的轴向一端于第一激振轴105的轴肩处，第一圆柱齿轮104的轴向另一端通过第一套筒111定位。第一激振轴105及第二激振轴109的两端均通过安装于同步齿轮箱1轴承孔内的圆锥滚子轴承112支撑，密封端盖113的一端伸入轴承孔并与圆锥滚子轴承112抵接，在密封端盖113与轴承孔内壁抵接的一侧设有o型圈115，在密封端盖113与第一激振轴105或第二激振轴109接触的一侧还设置油封116。
上述驱动电机3、变速箱2及同步齿轮箱1均通过紧固件固接于公共基座4的表面，在公共基座4上、于同步齿轮箱1的两侧还固接防护罩7，防护罩7的面板部分可以拆卸，拆卸后为扇形偏心块117的安装和拆卸留出操作空间。在本发明中公共基座4为框架式强结构件，其作为同步齿轮箱1、变速箱2及驱动电机3的安装平台，保证各部件之间的装配精度，也承担着将系统运行时的激振力传递至被测试结构上的中间过渡任务。
采用第一弹性柱销齿式联轴器5及第二弹性柱销齿式联轴器6可以保证扭矩安全可靠的传递至执行部件，上述联轴器具有传递转矩范围广、位移补偿量大、结构简单、维护方便、无需润滑的优点。本发明中扇形偏心块117采用分片组装式，每片扇形偏心块117上均设置有花键孔。
本发明的具体工作过程如下：
在实际使用时：根据被测结构所需激励载荷的方向可以分为两种不同的工作方式：
(1)垂向激励
将本发明通过公共基座4与被测试对象刚性固定，根据测试对象要求选定数量合适的扇形偏心块117，按图3的安装方式将相等数量的扇形偏心块117安装于第一激振轴105、第二激振轴109的两端，根据试验工况(大载荷低频工况或小载荷高频工况)选择变速箱2的减速比，各项准备工作就绪后，启动驱动电机3，通过变频调速器控制系统激励频率，工作时，第一激振轴105与第二激振轴109旋转方向相反，扇形偏心块117产生的水平方向的离心力相互抵消，垂直方向的离心力合力通过公共基座4传递至被测对象上，以此实现系统的垂向激励测试。
(2)水平激励
将本发明通过公共基座4与被测试对象刚性固定，根据测试对象要求选定数量合适的扇形偏心块117，按照图8的安装方式将相等数量的扇形偏心块117安装于第一激振轴105、第二激振轴109的两端，根据试验工况(大载荷低频工况或小载荷高频工况)选择变速箱2的减速比，各项准备工作就绪后，启动驱动电机3，通过变频调速器控制系统激励频率，工作时，第一激振轴105与第二激振轴109旋转方向相反，扇形偏心块117产生的垂直方向的离心力相互抵消，水平方向的离心力合力通过公共基座4传递至被测对象上，以此实现系统的水平激励测试。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。