[发明专利]气浮磁动无摩擦悬吊装置

说明书

(一)技术领域

本发明属于模态试验设备领域，尤其涉及一种气浮磁动无摩擦悬吊装置。

(二)背景技术

在航天及某些特殊要求试件的模态试验时，必须有专门的低频悬吊装置模拟试件的失重状态，即通过特殊的悬挂系统来模拟其固支-自由或自由-自由边界条件。

为了减少悬吊装置对试件的附加刚度、附加质量及附加摩擦力与力矩的影响，悬挂系统应满足频率准则和稳定性准则，即要求试件悬挂时，其刚体悬挂频率应低于试件本身弹性固有频率的1/3～1/5。

目前，国内进行超低频试件模态试验时，采用橡皮绳悬吊等方法，当试件的基频很低时，如小于0.1Hz时，悬吊高度达15米仍无法满足频率准则要求，而且这时橡皮绳的附加质量、非线性影响也比较大，测试出来的结果误差较大。由于缺少必要的手段，对科研已产生了很大的影响，现有测试手段已不能适应研制的需求。

(三)发明内容

为了克服已有悬挂系统的在超低频率时无法满足频率准则要求、附加质量、非线性影响大、测量结果误差大等不足，本发明提供一种在超低频时也能满足频率准则、附加质量足够小、非线性影响小，测试精度高的气浮磁动无摩擦悬吊装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种气浮磁动无摩擦悬吊装置，所述无摩擦悬吊装置包括机架、安装框架、移动横梁、导向杆、主杆、气浮系统和磁动系统，所述气浮系统包括两个无摩擦气缸、两个相同的储气罐、无摩擦气缸连接气管、精密减压阀；所述磁动系统包括长行程动圈、激振器铁芯；所述的机架中部固定有安装框架，下部有机架下安装板；所述的安装框架有顶板和底板，顶板上面安装有两个安装导向杆的小空气轴承，一个安装主杆的大空气轴承；底板的下方安装有安装主杆的大空气轴承；机架下安装板的上方对称地安装有两个无摩擦气缸，无摩擦气缸与储气罐间由与气缸内孔直径相等的无摩擦气缸连接气管连接，压缩气源通过精密减压阀连接储气罐，无摩擦气缸的活塞杆与移动横梁通过连接铰连接；移动横梁由对称的两部分组成，移动横梁上安装有主杆和两根导向杆，所述的主杆的两端安装有限位板。

进一步，长行程动圈的内孔可上下运动地套在激振器铁芯上，激振器铁芯安装在安装框架的底板与顶板间，上下运动的长行程动圈与移动横梁距离保持一致，长行程动圈内孔与激振器铁芯间的间隙一致。

进一步，所述无摩擦悬吊装置包括检测传感器系统，检测传感器系统包括气压传感器、位移传感器、加速度传感器、长行程动圈力传感器、负载力传感器；安装在机架下安装板上的气压传感器与无摩擦气缸内腔连接；位移传感器活动部件与固定在移动横梁上的支架固定，位移传感器的固定部件固定在安装框架的顶板上方；加速度传感器固定在在移动横梁侧面的支架上；长行程动圈力传感器一面固定在移动横梁的侧面，另一面连接长行程动圈安装支架；负载力传感器一端固定在主杆上，另一端连接悬挂钢缆。

本发明的技术构思为：气浮磁动无摩擦悬吊装置由气浮系统、磁动系统、检测传感器系统、机架、安装框架、移动横梁、连接铰、悬挂钢缆、空气轴承、主杆、导向杆构成。气浮系统又称为被动子系统，磁动系统又称为主动子系统。气浮系统由两个对称安装的无摩擦气缸、两个相同的储气罐、无摩擦气缸连接气管、精密减压阀等构成。气浮系统提供恒定的悬挂力以平衡试件的重力，悬挂力的大小为作用在活塞上的气压和活塞面积的乘积。气压用精密减压阀调节。由于采用无摩擦气缸-活塞装置，使得活塞在气缸的垂直方向的任何位置，空气弹簧力总是和试件重力平衡。把气缸通过大口径的气管连接到储气罐使得储气罐的容积成为气缸容积。这样空气弹簧的刚度变得非常小，同时保持承受大载荷试件的能力。精密减压阀使得气缸的平均压力稳定在设定值，间接地使无摩擦气缸-活塞的悬挂力稳定。

主动子系统由定制的长行程动圈激振器和检测传感器系统及控制器等构成。

磁动系统根据检测传感器系统提供的信息在控制器控制下提供非接触的电磁力。以满足悬吊装置对微小力的各种需求。