一种四综合振动试验系统的制作方法

1.本发明涉及环境模拟试验设备技术领域，具体涉及一种四综合振动试验系统。


背景技术：

2.四综合振动试验系统目前已得到广泛的应用，尤其适用于航空、航天等运行过程中存在正、负压环境的设备试验。四综合振动试验系统可实现振动台在振动、温度、湿度以及低气压多种不同组合环境下的试验。为了实现不同的气压环境，需要通过真空泵或空压机改变试验箱内气压，这种方案普遍适用于水冷式振动台。虽然市面上已有多款水冷式四综合试验系统，但水冷振动台的成本较高，研发一种成本较低的风冷式振动台是适应市场规律的。
3.对于风冷式振动台，当冷却风机通过下抽风，上进气的方法进行冷却时，整个台体内部均为常压。因此当试验箱内的气压改变时，试验箱与振动台体的压差就会发生改变，进而影响动圈的平衡位置，导致振动台无法正常工作。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的风冷式振动台，由于试验箱内的气压改变导致工作台面失衡，振动台无法正常工作的缺陷，从而提供一种四综合振动试验系统。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种四综合振动试验系统，包括振动台体、试验箱、平衡组件和定位组件。其中，试验箱设于振动台体上，试验箱的底部设有第一安装孔；试验箱内设有试验台组件，试验台组件向下可活动地穿过第一安装孔与振动台体连接；平衡组件至少设有两个且围绕试验台组件的周向间隔设置，平衡组件包括弹性件，弹性件连接于试验台组件和试验箱之间，弹性件适于在试验箱内的气压改变时，对试验台组件施加垂直方向的弹性力，使试验台组件在试验压力下处于平衡状态；定位组件至少设有两个，且围绕试验台组件的周向间隔设于试验台组件和试验箱之间，定位组件和试验台组件可拆卸地连接，定位组件适于对试验台组件施加与弹性力反向的作用力，以使试验台组件在常压下处于平衡状态。
6.可选的，试验台组件包括试验台面和过渡头；过渡头包括沿第一安装孔的轴向设置的过渡主体，过渡主体可活动地套装于第一安装孔内，过渡主体的上端连接试验台面，过渡主体的下端连接振动台体。
7.可选的，过渡头还包括水平凸设于过渡主体的上部的支撑凸沿，弹性件的第一端与支撑凸沿连接，弹性件的第二端与试验箱的底壁连接。
8.可选的，弹性件的第二端通过调节组件与试验箱的底壁连接；调节组件包括设于试验箱底壁上的调节孔以及与调节孔螺纹连接的调节杆，调节杆的上端与弹性件的第二端连接，调节杆的下端穿过调节孔后，通过调节螺母可调节地锁紧连接在调节孔上。
9.可选的，调节孔的下端外扩形成环形槽，调节杆上套装有推力轴承，推力轴承设于
环形槽内，调节螺母与推力轴承抵接。
10.可选的，弹性件包括拉簧；定位组件包括带外螺纹的定位杆，试验箱的底壁设有带内螺纹的定位孔，定位杆与定位孔螺纹连接，定位杆的上端穿出定位孔，适于抵接并支撑试验台组件。
11.可选的，弹性件包括压簧，定位组件包括带有外螺纹的定位杆，试验箱的底壁设有带内螺纹的第一连接孔，定位杆的下部与第一连接孔螺纹连接；试验台组件设有带内螺纹的第二连接孔，定位杆的上端与第二连接孔螺纹连接。
12.可选的，试验箱和试验台组件之间通过密封组件密封连接。
13.可选的，密封组件包括密封盖，密封盖可拆卸地设于试验箱的底部，第一安装孔开设在密封盖上，平衡组件设于密封盖和试验台组件之间，定位组件设于密封盖和试验台组件之间。
14.可选的，试验台组件和密封盖之间连接有环形的密封圈，密封圈的下边沿与密封盖连接，密封圈的上边沿与试验台组件连接，密封圈将试验箱的内腔和外界隔绝密封。
15.本发明具有以下优点：1.利用本发明的技术方案，通过设置平衡组件，由平衡组件中的弹性件在试验箱内的气压改变时，对试验台组件施加垂直方向的弹性力；通过设置定位组件，定位组件能够对试验台组件施加与弹性力反向的作用力，以使试验台组件在常压下处于平衡状态。在试验压力下，通过调节弹性件使试验台组件处于平衡状态，调节定位组件，记录试验压力下的试验台组件的位置。由于在常压下，试验箱内外无压差，通过定位组件提供与弹性力反向的力，使试验台组件保持在平衡位置。在试验时，试验箱内达到试验气压，试验箱内外产生压差，同时，撤去定位组件，由于撤掉了定位组件，弹性件的弹性力补偿了试验台组件受到的压差产生的力，从而使得试验箱在试验气压下，试验台仍处于平衡状态，实现了四综合振动系统在低气压或高气压环境下的正常试验工作。
16.2.通过设置密封组件，将试验台组件和试验箱密封连接，便于准确调节试验箱内的气压，为振动台体提供振动、温度、湿度以及低气压或高气压的多种不同组合环境的试验条件。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1示出了本发明实施例提供的四综合振动试验系统的一种结构示意图；图2示出了图1中的试验台组件的结构示意图；图3示出了图1中a处的结构放大图；图4示出了图3中b处的结构放大图；图5示出了图3中c处的结构放大图；图6示出了调节杆的一种结构示意图；图7示出了弹性件为压簧时的定位组件与试验台组件之间的连接结构示意图；
图8示出了图7中d处的结构放大图；图9示出了图7中调节杆的结构示意图。
19.附图标记说明：1、振动台体；2、试验箱；3、试验台组件；31、试验台面；32、过渡头；321、过渡主体；322、支撑凸沿；4、平衡组件；41、弹性件；411、拉簧；412、压簧；42、固定组件；421、第一螺栓；422、第一固定座；423、固定套；424、防松螺母；425、固定轴；43、调节组件；431、调节孔；432、调节杆；4321、传扭接头；4322、拉环；433、推力轴承；434、调节螺母；435、第二固定座；436、第二螺栓；5、定位组件；51、定位杆；52、定位孔；6、密封组件；61、密封盖；62、密封圈；63、o型圈；7、支撑架组件；8、振动台支架；9、第二安装孔；10、第三安装孔；20、动圈组件。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
24.为了便于介绍本发明的技术方案，以下结合附图以及具体的实施例来详细说明，但实施例不应看作是对本发明的限制。
25.实施例1一种四综合振动试验系统，参照图1-图5，包括振动台体1、试验箱2、平衡组件4和定位组件5。其中，试验箱2设于振动台体1上，试验箱2的底部设有第一安装孔；试验箱2内设有试验台组件3，试验台组件3向下可活动地穿过第一安装孔与振动台体1连接；平衡组件4至少设有两个，且围绕试验台组件3的周向间隔设置；平衡组件4包括弹性件41，弹性件41连接于试验台组件3和试验箱2之间，弹性件41适于在试验箱2内的气压改变时，对试验台组件3施加垂直方向的弹性力，使试验台组件3在试验压力下处于平衡状态；定位组件5至少设有两个，且围绕试验台组件3的周向间隔设于试验台组件3和试验箱2之间，定位组件5和试验台组件3可拆卸地连接，定位组件5适于对试验台组件3施加与弹性力反向的作用力，以使试验台组件3在常压下处于平衡状态。
26.利用本发明的技术方案，通过设置平衡组件4，由平衡组件4中的弹性件41在试验
箱2内的气压改变时，对试验台组件3施加垂直方向的弹性力；通过设置定位组件5，定位组件5能够对试验台组件3施加与弹性力反向的作用力，以使试验台组件3在常压下处于平衡状态。在试验压力下，通过调节弹性件41使试验台组件3处于平衡状态，调节定位组件5，记录试验压力下的试验台组件3的位置。由于在常压下，试验箱2内外无压差，并通过定位组件5提供与弹性力反向的力，使试验台组件3保持在平衡位置。在试验时，试验箱2内达到试验气压，试验气压包括区别于常压的低压状态或高压状态，试验箱2内外产生压差，同时，撤去定位组件5，由于撤掉了定位组件5，弹性件41的弹性力补偿了试验台组件3受到的压差产生的力，从而使得试验箱2在试验气压下，试验台仍处于平衡状态，实现了四综合振动系统在低气压或高气压环境下的正常试验工作。
27.需要说明的是，试验压力为非常压状态，包括低压和高压。试验压力为低压时，试验箱内的压力小于外界大气压。由于试验台组件的上端面位于试验箱内，试验台组件的下端面位于试验箱外，试验压力为低压时，试验台组件的下端面受到的压力大于试验台组件的上端面受到的压力。试验压力为高压时，试验箱的压力大于外界大气压，也就是，试验台组件的下端面受到的压力小于试验台组件的上端面受到的压力。
28.具体的，参照图1，四综合振动试验系统还包括振动台支架8，振动台体1安装在振动台支架8上。在振动台体1的上方连接有支撑架组件7，具体的，试验箱2与支撑架组件7连接。振动台体1包括动圈组件20，试验台组件3与振动台体1连接，具体为，试验台组件3与动圈组件20连接。
29.可选的，参照图2，试验台组件3包括试验台面31和过渡头32；过渡头32包括沿第一安装孔的轴向设置的过渡主体321以及水平凸设于过渡主体321的上部的支撑凸沿322，过渡主体321可活动地套装于第一安装孔内，过渡主体321的上端连接试验台面31，过渡主体321的下端连接振动台体1。
30.具体的，第一安装孔为圆形孔，过渡头32的结构与第一安装孔适配，表现为，过渡主体321为一端开口的筒状结构，过渡主体321的上端面密封设于试验箱2的内侧，为试验压力的作用面，过渡主体321的下端面设于试验箱2的外侧，为外界大气压力的作用面。支撑凸沿322为围绕过渡主体321的外周设置的环形的凸沿。
31.具体的，本实施例中，支撑凸沿322设于过渡主体321的上端，支撑凸沿322的上端面和过渡主体321的上端面平齐。
32.试验台面31与过渡主体321的上端面连接。参照图1，试验台面31和支撑凸沿322均位于试验箱2的内腔中。具体的，支撑凸沿322的外圆直径大于第一安装孔的内径。因此，支撑凸沿322位于试验箱2的内腔中并可覆盖第一安装孔。过渡主体321的下端穿过第一安装孔后与振动台体1连接，具体为，过渡主体321的下端与上述的支撑架组件7连接。过渡主体321的直径小于第一安装孔，过渡主体321和第一安装孔的内壁之间留有活动间隙。振动台体1的振动通过支撑组件、过渡头32传递给试验台面31。
33.参照图3，平衡组件4和定位组件5均围绕试验台组件3的周向间隔设于试验箱2的底壁和支撑凸沿322之间。
34.可选的，弹性件41的第一端与支撑凸沿322连接，弹性件41的第二端与试验箱2的底壁连接。弹性件41包括弹簧，本实施例中，弹簧为拉簧411，适用于试验箱2的内腔为低气压的工作状态。
35.可选的，弹性件41的第二端通过调节组件43与试验箱2的底壁连接；参照图3和图4，调节组件43包括设于试验箱2底壁上的调节孔431以及与调节孔431螺纹连接的调节杆432，调节杆432的上端与弹性件41的第二端连接，调节杆432的下端穿过调节孔431后，通过调节螺母434可调节地锁紧连接在调节孔431上。
36.可选的，调节孔431的下端外扩形成环形槽，调节杆432上套装有推力轴承433，推力轴承433设于环形槽内，调节螺母434与推力轴承433抵接。
37.当操作调节组件43时，旋转调节螺母434时，通过向调节杆432施加外力，比如用扳手固定，防止调节杆432转动，调节螺母434借由推力轴承433带动调节杆432上下移动，从而带动拉簧411的在竖向上的伸缩移动。
38.作为一种具体的实施方式，参照图6，调节杆432的下端设有能够与扳手配合的传扭接头4321，具体的，传扭接头4321为棱柱。
39.可选的，拉簧411的下端与调节杆432的上端连接。进一步的，为了便于与拉簧411的连接，参照图6，调节杆432的上端设有拉环4322。
40.可选的，拉簧411的上端通过固定组件42与支撑凸沿322连接。
41.具体的，参照图5，固定组件42包括第一固定座422和第一螺栓421，第一固定座422和支撑凸沿322上均设有螺纹连接孔，第一固定座422和支撑凸沿322之间通过第一螺栓421固定连接。第一固定座422的螺纹连接孔的孔壁向一侧延伸形成连接臂，连接臂上开设有相对设置的两个轴孔，轴孔中穿装有固定轴425。本实施例中，固定轴425采用螺栓，两个轴孔中，至少一个是螺纹孔，螺栓穿过两个轴孔后，通过防松螺母424锁紧连接。拉簧411的上端穿在位于两个轴孔之间的螺栓上。
42.为了避免振动过程中拉簧411的晃动，固定轴425上设有环形的限位槽，拉簧411的上端嵌设在限位槽内。
43.作为一种具体的实施方式，固定轴425上套装有固定套423，限位槽设于固定套423上。进一步的，固定套423采用尼龙材质制成。
44.可选的，弹性件41包括拉簧411；参照他3，定位组件5包括带外螺纹的定位杆51，试验箱2的底壁设有带内螺纹的定位孔52，定位杆51与定位孔52螺纹连接，定位杆51的上端穿出定位孔52，适于抵接并支撑试验台组件3。当定位杆51转动时，可调节定位杆51的上端伸出试验箱2的底壁的高度，也就是调节试验台组件3与试验箱2的底壁之间的间距，具体为，过渡头32的支撑凸沿322的下端面和试验箱2的底壁之间的间距。当试验箱2内为低压状态时，试验箱2的内外存在压差，也就是过渡头的上端面和下端面之间存在压差，此时，借助拉簧411补偿该压差，调节试验台组件3处于平衡状态时，定位组件5用于标定试验台组件3处于该平衡状态时的位置。由于试验箱2的内外压差产生的作用在过渡头32上的压力差为：f=δps，则拉簧411的拉力调整为f，即可补偿该压力差，而在常压下，由于过渡头32受到拉簧411的向下的拉力，需要设置定位组件5，通过其中的定位杆51来支撑试验台面31，从而防止试验台面31因受到拉簧411的拉力而下行，对试验台面31及振动台体1造成损坏。
45.可以理解的是，根据f=δps，过渡头32的截面积越大，其受力越大，则需要的拉簧411的刚度k越大，试验台面31或过渡头32的可使用的实际位移越小。
46.可选的，试验箱2和试验台组件3之间通过密封组件6密封连接。
47.可选的，密封组件6包括密封盖61，密封盖61可拆卸地设于试验箱2的底部，第一安
装孔开设在密封盖61上，平衡组件4设于密封盖61和试验台组件3之间，定位组件5设于密封盖61和试验台组件3之间。
48.可选的，试验台组件3和密封盖61之间连接有环形的密封圈62，密封圈62的下边沿与密封盖61连接，密封圈62的上边沿与试验台组件3连接，密封圈62将试验箱2的内腔和外界隔绝密封。
49.通过设置密封组件6，将试验台组件3和试验箱2密封连接，便于准确调节试验箱2内的气压，为振动台体1提供振动、温度、湿度以及低气压或高气压的多种不同组合环境的试验条件。
50.可选的，密封组件6还包括o型圈，具体的，调节杆432和调节孔431之间通过套装在调节杆432上的o型圈63密封连接。
51.试验箱2的上部设有用于连接环境装置的第二安装孔9和用于连接抽气装置或充气装置的第三安装孔10。环境装置用于调节试验箱2内的温度和湿度，抽气装置或充气装置用于调节试验箱2内的气压，抽气装置用于为试验箱2的内腔提供低压环境，充气装置用于为试验箱2的内腔提供高压环境。
52.具体操作过程：根据振动台体1的动圈平衡时试验台面31的位置确定过渡头32下表面的位置，将定位杆51调节到抵接过渡头32的支撑凸沿322，标定此高度为平衡位置，定位杆51负责在常压下支撑过渡头32，确保在安装待测试件时，过渡头32不会产生向下的移动，防止损坏振动台。通过第三安装孔连接的抽气装置，降低试验箱2内的气压，当试验箱2内的气压减小时，受外界大气压作用，过渡头32上移，此时，调整调节杆432以改变拉簧411的长度，将过渡头32拉至平衡位置，然后撤掉定位杆51，试验台面31处于平衡位置。通过第二安装孔9连接的环境装置来控制试验箱2内的温度和湿度，通过第三安装孔10连接的抽气装置来调节试验箱2内的气压，通过振动台体1提供振动，从而实现低压、温度、湿度、振动四个综合环境的测试条件。
53.实施例2参照图7，本实施例中，与实施例1的区别在于，弹性件41为压簧412，定位组件5包括带有外螺纹的定位杆51，试验箱2的底壁设有带内螺纹的第一连接孔，定位杆51的下部与第一连接孔螺纹连接；试验台组件3设有带内螺纹的第二连接孔，定位杆51的上端与第二连接孔螺纹连接。此种方案适用于试验箱2内为高压的情况。
54.具体的，参照图7，固定组件42包括第二固定座435和第二螺栓436，第二固定座435和支撑凸沿322上均设有螺纹连接孔，第二固定座435和支撑凸沿322之间通过第二螺栓436固定连接。第二固定座435设有第一压紧面，与压簧412的一端抵接，用于下压压簧412。参照图8，第二固定座435上开设有环形的限位槽，压簧412的上端嵌设在限位槽中。当然，在一些其他的实施例中，在第一压紧面上凸出设有第一导向柱，压簧412的上端套装在第一导向柱上，且与第一压紧面抵接。
55.本实施例中，参照图9，调节杆432的下端设有螺纹和传扭接头4321，其连接方式及调节方式与实施例1中相同。调节杆432的上端具有第二压紧面，第二压紧面上凸设有第二限位柱，压簧412的下端套装在第二限位柱上，并与第二压紧面抵接。当然，在一些其他的实施例中，第二压紧面上开设有环形的限位槽，压簧412的下端嵌设在限位槽内。
56.由于试验箱2内的气压和试验箱2外的气压的差值为正，也就是，过渡头32受到向下的压力大于受到向上的压力，因此，压簧412能够对过渡头32施加向上的力，补偿压差带来的力的差值，使试验箱2内为高压环境时，过渡头32处于平衡状态。而常压下，由于过渡头32受到压簧412的向上的弹性力，因此，需要通过定位杆51与过渡头32连接，为过渡头32提供等量的下拉力，以使过渡头32在常压状态下也处于平衡状态。
57.操作过程与实施例1中的大致相同，区别在于，通过连接于第三安装孔上的充气装置对试验箱2的内腔加压，提供高压环境。
58.根据上述描述，本专利申请具有以下优点：1、通过设置平衡组件4，由平衡组件4中的弹性件41在试验箱2内的气压改变时，对试验台组件3施加垂直方向的弹性力，补偿了试验台组件3受到的压差产生的力，从而使得试验箱2在试验气压下，试验台仍处于平衡状态，实现了四综合振动系统在低气压或高气压环境下的正常试验工作；2、通过设置密封组件6，将试验台组件3和试验箱2密封连接，便于准确调节试验箱2内的气压，为振动台体1提供振动、温度、湿度以及低气压多种不同组合环境的试验条件。
59.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。