离心场中振动台动圈定中装置及定中方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了离心场中振动台动圈定中装置及定中方法，定中装置包括振动台台体结构、电磁定中装置、导杆；试验件安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；电磁定中装置包括动子系统和定子系统；定子系统固定安装在离心机机臂上，导杆的第一端与振动台台体结构连接，动子系统与导杆的第二端连接，定子系统和动子系统之间产生的电磁力作用于动子系统，动子系统受到的电磁力与试验件受到的离心力在同一条直线上，且方向相反；本发明专利技术通过电磁定中装置中动子系统和定子系统的配合作用，产生电磁力，并通过导杆作用于振动台台体结构，使振动台台体结构按需求进行轴向动作，从而实现离心场中振动台动圈的定中调节，响应速度较快。

【技术实现步骤摘要】
离心场中振动台动圈定中装置及定中方法
本专利技术属于振动离心复合试验系统中振动台动圈定中
，具体涉及离心场中振动台动圈定中装置及定中方法。
技术介绍
为了暴露飞行产品的失效模式，需要开展充分有效的地面环境模拟试验。加速度与振动复合试验是飞行器需要进行的重要复合环境试验之一，目前的地面试验主要以振动离心复合试验设备(振动离心机)来模拟振动和加速度两种载荷的同时作用，振动离心机以离心机旋转产生的惯性力模拟飞行环境的过载，以安装在离心机机臂上的激振平台实现飞行环境的振动载荷。目前的振动离心机中，振动台多为顺臂安装，在离心机工作时振动台的动圈在离心力作用下将偏离中心平衡位置而无法正常激振。因此，在不同加速度环境和不同质量的负载条件下，使振动台动圈保持在中心平衡位置的定中技术至关重要。目前的动圈定中方法主要有配重定中法和空气(液压)弹簧定中法。配重定中法对于不同质量的试件需要制作不同的配重，且配重成为振动台额外负载，对振动台有效负载影响较大，因此，适用于小负载的动圈定中。空气(液压)弹簧定中法采用位置传感器检测台面相对台体的位移信号给伺服阀，控制两气室的气压，推动活塞左右运动，从而使振动台动圈回到平衡位置，该方法的定中速度受到气动伺服阀能力的限制。为了解决以上问题我方提出了一种离心场中振动台动圈定中装置及定中方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种离心场中振动台动圈定中装置及定中方法。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：离心场中振动台动圈定中装置，包括：振动台台体结构；试验件安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；电磁定中装置；导杆；电磁定中装置包括动子系统和定子系统；定子系统固定安装在离心机机臂上，导杆的第一端与振动台台体结构连接，动子系统与导杆的第二端连接，定子系统和动子系统之间产生电磁力，动子系统受到的电磁力与试验件受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。离心场中振动台动圈定中方法，试验件安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；方法包括设置电磁定中装置，电磁定中装置的输出电磁力作用于振动台台体结构，并用于平衡振动台台体结构所受离心力。本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过电磁定中装置中动子系统和定子系统的配合作用，产生电磁力，并通过导杆作用于振动台台体结构，使振动台台体结构按需求进行轴向动作，从而实现离心场中振动台动圈的定中调节，响应速度较快。附图说明图1是本申请的电磁定中方法示意图；图2是本申请中电磁定中装置的结构示意图；图3是本申请中电磁定中装置的立体剖视图；图4是本申请中的定中控制原理图。图中：1、试验件；2、工作台面；3、上导轨；4、第一驱动线圈；5、第一磁通回路；6、第一励磁线圈；7、底座；8、导杆；10、动子系统；11、定子系统；12、第二励磁线圈；13、第二磁通回路；14、第二驱动线圈；15、下导轨；21、后端法兰；22、轴向磁铁；23、径向磁铁；24、定子铁芯；25、绕组线圈；26、外壳；27、前端法兰；28、前端轴套；29、前端弹簧；30、动子铁芯；31、后端弹簧；32、后端轴套。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，离心场中振动台动圈定中装置，包括：振动台台体结构；试验件1安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；电磁定中装置；导杆8；电磁定中装置包括动子系统10和定子系统11；定子系统11固定安装在离心机机臂上，导杆8的第一端与振动台台体结构连接，动子系统10与导杆8的第二端连接，定子系统11和动子系统10之间产生的电磁力与试验件1受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。本实施例中，通过动子系统10和定子系统11的配合作用，产生电磁力，并通过导杆8作用于振动台台体结构，使振动台台体结构按需求进行轴向动作，从而实现振动台动圈的定中调节。如图1所示，振动台台体结构包括：工作台面2；试验件1安装在工作台面2的第一端上，导杆8的第一端与工作台面2的第二端连接；第一驱动线圈4；第二驱动线圈14；工作台面2的第二端分别连接第一驱动线圈4、第二驱动线圈14；第一励磁线圈6；第一励磁线圈6设置在第一驱动线圈4下方；第一励磁线圈6产生第一磁通回路5，第一驱动线圈4置于第一磁通回路5中；第二励磁线圈12；第二励磁线圈12设置在第二驱动线圈14下方，第二励磁线圈12产生第二磁通回路13，第二驱动线圈14置于第二磁通回路13中。本实施例中，工作台面2、第一驱动线圈4、第二驱动线圈14组成振动台动圈，特殊的结构布设使振动台动圈在工作台面2的垂直方向产生振动；离心机产生的离心力垂直于工作台面2向外，电磁定中装置产生的电磁力方向与离心力相反，从而可通过控制电磁定中装置电磁力的大小来实现离心场中振动台动圈的定中。试验件1在振动台动圈与第一励磁线圈6、第二励磁线圈12的配合作用下振动。如图1所示，振动台台体结构还包括：底座7；底座7固定在离心机机臂上，底座7上设置有通孔，导杆8的第二端穿过底座7上的通孔设置。如图1所示，振动台台体结构还包括：上导轨3、下导轨15；工作台面2的第二端通过第一连接杆连接第一驱动线圈4；工作台面2的第二端通过第二连接杆连接第二驱动线圈14；在第一连接杆的一侧设置上导轨3；在第二连接杆的一侧设置下导轨15，上导轨3和下导轨15用于支承工作台面2。如图2和3所示，定子系统11包括：形成为中空圆柱体结构的定子铁芯24；绕组线圈25；绕组线圈25均匀缠绕在定子铁芯24的空隙之间，并沿轴向分布；动子系统10包括:多个环形轴向磁铁22；多个环形径向磁铁23；多个轴向磁铁22与多个径向磁铁23交叉排列组成哈尔巴赫磁极阵列结构；动子铁芯30；哈尔巴赫磁极阵列结构设置在定子铁芯24和动子铁芯30之间且与动子铁芯30外壁固定连接；动子铁芯30与导杆8的第二端连接；绕组线圈25通电产生的磁场作用于哈尔巴赫磁极阵列结构，产生的电磁力作用于哈尔巴赫磁极阵列结构和动子铁芯30，电磁力与试验件1受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。如图4所示，本实施例中，电磁定中装置所提供的电磁力的大小取决于绕组线圈25中的电流大小，因此基于电磁力的定中控制是通过控制绕组线圈25的输入电流实现振动台台体结构的动圈定中。绕组线圈25输入电流由两个分量组成，一方面，输入电流与振动台台体结构可动部分的质量和所承受过载的乘积成正比；另一方面，当振动台台体结构所受离心力的作用导致电磁定中装置动圈偏离平衡位置时，以偏离位移为输入，采用PID反馈控制，实时调整振动台动圈的位置。在输入电流一定的情况下，动子系统10可在设计行程范围内自由移动，实现振动台动圈定中而不阻碍振动台的振动输出。电磁定中装置设计为圆筒状，设计结构紧凑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.离心场中振动台动圈定中装置，包括：/n振动台台体结构；试验件(1)安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；/n其特征在于，振动台动圈定中装置还包括：/n电磁定中装置；/n导杆(8)；电磁定中装置包括动子系统(10)和定子系统(11)；定子系统(11)固定安装在离心机机臂上，导杆(8)的第一端与振动台台体结构连接，动子系统(10)与导杆(8)的第二端连接，定子系统(11)和动子系统(10)之间产生的电磁力与试验件(1)受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。/n

【技术特征摘要】
1.离心场中振动台动圈定中装置，包括：
振动台台体结构；试验件(1)安装于振动台台体结构上并进行沿离心机机臂轴向方向的振动试验；
其特征在于，振动台动圈定中装置还包括：
电磁定中装置；
导杆(8)；电磁定中装置包括动子系统(10)和定子系统(11)；定子系统(11)固定安装在离心机机臂上，导杆(8)的第一端与振动台台体结构连接，动子系统(10)与导杆(8)的第二端连接，定子系统(11)和动子系统(10)之间产生的电磁力与试验件(1)受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。


2.根据权利要求1所述的离心场中振动台动圈定中装置，其特征在于，振动台台体结构包括：
工作台面(2)；试验件(1)安装在工作台面(2)的第一端上，导杆(8)的第一端与工作台面(2)的第二端连接；
第一驱动线圈(4)；
第二驱动线圈(14)；工作台面(2)的第二端分别连接第一驱动线圈(4)、第二驱动线圈(14)；
第一励磁线圈(6)；第一励磁线圈(6)设置在第一驱动线圈(4)下方；第一励磁线圈(6)产生第一磁通回路(5)，第一驱动线圈(4)置于第一磁通回路(5)中；
第二励磁线圈(12)；第二励磁线圈(12)设置在第二驱动线圈(14)下方，第二励磁线圈(12)产生第二磁通回路(13)，第二驱动线圈(14)置于第二磁通回路(13)中。


3.根据权利要求2所述的离心场中振动台动圈定中装置，其特征在于，振动台台体结构还包括：
底座(7)；底座(7)固定在离心机机臂上，底座(7)上设置有通孔，导杆(8)的第二端穿过底座(7)上的通孔设置。


4.根据权利要求2或3任一项所述的离心场中振动台动圈定中装置，其特征在于，振动台台体结构还包括：
上导轨(3)、下导轨(15)；工作台面(2)的第二端通过第一连接杆连接第一驱动线圈(4)；工作台面(2)的第二端通过第二连接杆连接第二驱动线圈(14)；在第一连接杆的一侧设置上导轨(3)；在第二连接杆的一侧设置下导轨(15)，上导轨(3)和下导轨(15)用于支承工作台面(2)。


5.根据权利要求1所述的离心场中振动台动圈定中装置，其特征在于：
定子系统(11)包括：
形成为中空圆柱体结构的定子铁芯(24)；
绕组线圈(25)；绕组线圈(25)均匀缠绕在定子铁芯(24)的空隙之间，并沿轴向分布；
动子系统(10)包括:
多个环形轴向磁铁(22)；
多个环形径向磁铁(23)；多个轴向磁铁(22)与多个径向磁铁(23)交叉排列组成哈尔巴赫磁极阵列结构；
动子铁芯(30)；哈尔巴赫磁极阵列结构设置在定子铁芯(24)和动子铁芯(30)之间且与动子铁芯(30)外壁固定连接；动子铁芯(30)与导杆(8)的第二端连接；绕组线圈(25)通电产生的磁场作用于哈尔巴赫磁极阵列结构，产生的电磁力作用于哈尔巴赫磁极阵列结构和动子铁芯(30)，电磁力与试验件(1)受到的离心力在同一条直线上，且方向相反。


6.根据权利要求5所述的离心场中振动台动圈定中装置，其特征在于：
定子系统(11)还包括前端法兰(27)、后端法兰(21)、外壳(26)；
动子系统(10)还包括一弹簧；
后端法兰(21)固定安装在离心机机臂上，外壳(26)形成为中空圆柱体结构，外壳(26)的第一端与后端法兰(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静，张帅，彭磊，杨敏，陈胜来，欧峰，陈洪，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51