[发明专利]大型垂直振动试验系统

说明书

本发明公开了一种用于大型垂直振动试验系统，包括支撑子系统、垂直扩展台子系统。支撑子系统包括水平滑台、固定支座，以及振动台和振动台耳轴支座。垂直扩展台子系统包括垂直扩展台面、垂直扩展台支架，以及圆柱形滑动轴承。本发明的大型垂直振动试验系统可以有效解决大尺寸扩展台面由于热胀冷缩现象造成圆柱形滑动轴承易于卡死的问题，其既可以用于单台，也可以用于双台系统。

技术领域

本发明属于大型航天器设备的振动试验系统技术领域，具体涉及用于大型垂直振动试验系统。

背景技术

在航天、航空、车辆等工程领域，产品都是在一定的振动环境中工作，结构共振是其运行过程中发生故障的主要原因之一。振动试验作为检验产品可靠性与动强度的一种有效手段，已经广泛应用于产品性能考核和动强度鉴定中。完成振动试验主要设备是振动台，为了实施对试验件三个方向的激励，振动试验系统一般分为水平和垂直两种激励状态。一般来说，振动台台体可通过耳轴进行翻转，以分别实现对试验件水平方向和垂直方向的激励。

水平向试验时，振动台动框和水平滑台连接，试验件装卡于水平滑台上；垂直向试验时，振动台翻转90°，振动台动框与独立的垂直扩展台进行连接，试验件则装卡与扩展台台面上。垂直扩展台在试验过程中随试验件运动，通过导向轴承实现其运动导向。目前国内外常见的垂直扩展台面一般采用圆柱形直线滑动轴承，并且其支架常与振动台耳轴支座刚性连接。在长期工程实践中会遇到导向轴承漏油、垂直扩展台运动不顺畅，甚至出现卡死的现象。

该问题的产生主要因素如下：

(1)扩展台热变形影响。由于扩展台台面一般为镁铝合金材料，而耳轴支座均采用钢材料，随着厂房温度的变化，以及长时间试验过程中轴承及动框连接处对扩展台台面的热传导，使得扩展台发生热胀冷缩现象。比如，以镁合金台面为例，其热膨胀系数为26μm/m·K，也就是说，对于直径2m的垂直扩展台面而言，每一度的温度变化，会产生约0.05mm的热变形，该尺寸即可造成油膜变薄、滑动不畅。由于轴承通常分布于垂直扩展台的边缘位置，扩展台尺寸越大热膨胀变形越大，因此这类问题在大型垂直扩展台上表现得尤为明显。一些生产商的解决方法是增大轴承的运动间隙，在一定程度上缓和了热变形带来的运动卡滞问题，但相应地也带来轴承漏油问题，导致润滑和降温不能满足要求。

(2)垂直扩展台振动水平向分量影响。在试验过程中，扩展台随试验件一起运动。一方面，组合体结构的振动引起扩展台的非主振方向振动分量，将引起轴承卡滞。另一方面，试验件质心的偏移也会使扩展台产生倾覆力矩，对直线滑动轴承的运行顺滑性也造成了一定的影响。

垂直扩展台运动卡滞或卡死将严重影响振动试验的有效性，同时突发性的卡滞将给试验件带来了极大的安全风险。为了最大程度上避免该问题，亟需提出一种改进现有的垂直扩展台导向运动约束方式的垂直振动试验系统。

发明内容

为了更好地解决上述问题，本发明公开了一种大型垂直振动试验系统，可以有效解决大尺寸垂直扩展台面由于热胀冷缩现象造成圆柱形滑动轴承易于卡死的问题，本发明既可以用于带有单振动台的垂直振动试验系统，也可以用于带有双振动台的垂直振动试验系统。

本发明采用了如下的技术方案：