[实用新型]改进的大推力振动台系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种卫星试验用大推力振动台系统，尤其涉及到振动台系统动力学特性的改进。

背景技术

大推力振动台系统是我国目前大型力学环境振动试验设备之一，整体引进，广泛应用于大型卫星和飞行器的力学振动试验中。基于振动环境对卫星结构及其星上仪器设备的影响，为了确保卫星发射成功并能正常工作，大推力振动台系统可以在地面上再现卫星在地面运输和发射飞行过程中所经受的振动环境，以考验卫星及其星上仪器设备经受该环境的能力。在卫星振动试验中，卫星通过试验夹具与振动台面(水平滑台及扩展台面)连接，振动台面与振动台体连接，连接均采用螺钉连接方式。

大推力振动台系统中，振动台台体与耳轴基座采用刚性连接，满足整船振动试验2Hz下限频率要求。但是，耳轴基座固有频率在50～60Hz之间，而此频率范围也是东三平台卫星结构主模态的频率范围。在“北斗F1”卫星采用东三平台试验的过程中发现，星体一阶固有频率与振动台耳轴基座一阶固有频率相近而发生振动耦合，引起拍频振荡(低频串振)，造成卫星天线馈源杆断裂，并给试验控制带来困难。同时，如果振动台耳轴基座在低频率段内各自出现共振现象，将直接影响振动台的同步性能及扩展台面的均匀性。

由于振动台组合系统固有频率不能满足卫星正弦扫描试验要求，因此，需要对振动台系统进行动力学特性的计算及试验分析，对台体进行结构改造，提高振动台耳轴基座系统的固有频率，避免出现振动台耳轴基座与卫星耦合振动。

国外只有英国的LDS公司28吨双振动台(LDS984)进行了类似改造，但设计方案不同，LDS公司对振动台体进行了大的结构改造。但是，大推力振动台系统结构紧凑体积庞大，可利用的空间十分狭小，振动台连接着水、油、电等大量导线、导管，拆卸振动台进行机械加工几乎不可能，振动台的筒壁为进口材料，机械加工难度大，一般的钻头无法打孔。同时整船、整星、星船大部件的型号试验计划十分饱满，不允许长时间停工改造。

在该设备引进初期，曾进行过改造，将固有频率提高了接近一倍。再进行第二次改造，可行的设计方案很少，如设计不当将带来负作用，对振动台系统本身进行机械加工、钻孔、焊接等，会破坏振动台的完整性，而且振动台系统之间的精密性很高(结构与结构之间的间隙公差要求在0.1mm以内)，如果振动台因加工产生变形，将带来不良的后果。因此确定周全的改造方案十分重要。

发明内容

本实用新型提供了一个不对振动台本身进行任何的加工和拆卸，而采取由外部添加紧固部件，增加振动台的约束，从而提高振动台系统固有频率的改进的大推力振动台方案。

本实用新型的可由以下技术方案完成：

改进的大推力振动台系统，包括振动台体、分布在台体两侧的两个基座和两个耳轴、对称分布在振动台体顶部两侧的两个加强筋板、下部支撑机构和顶部压紧机构，耳轴位于基座上部，且与基座焊接为一体，振动台体固定在台体两侧的耳轴上，并采用刚性连接，加强筋板呈九十度直角的形状，垂直的直角边搭接在耳轴上，水平的直角边搭接在振动台体的上盖上，用顶部压紧机构同振动台体固定。

其中，加强筋板垂直的直角边用四个M20的螺钉均布紧固搭接在耳轴上。

其中，顶部压紧机构用五个M18的螺钉作为顶针将水平的直角边搭接在振动台体的上盖上，在螺钉底部装有钢质垫片，支撑在振动台体的顶部表面上，螺钉选用细牙，调节压紧振动台体。

其中，加强筋板的厚度为100mm。

其中，下部支撑机构在振动台体下部的四个对应的支点，采用立式油压千斤顶支撑，并装有压力表。

本实用新型在设计过程中，对结构设计利用经验公式推导及Nastran有限元计算分析进行估算，优化设计，主要的计算分析过程如下：

1、利用经验公式对加固方案固有频率的估算。

把该方案的加固装置简化为三个模型，即台体下千斤顶支撑部分、加强筋板与台体上盖连接部分及加强筋板与基座连接部分。分别计算出各自的基频，然后用串联系统的公式估算出整个加强部分的基频。

估算的结果为77Hz，其与加固后40T双振动台系统实测值84Hz对比，说明了估算结果是相对可信的。

2、利用有限元对加固方案固有频率的估算

利用Nastran有限元分析软件对单台系统进行模态分析。未加固状态的一阶固有频率为60.759Hz(沿水平方向扭转)，加固状态的一阶固有频率为89.93Hz。从试验结果看，有限元分析的数据与试验测试数据接近。

本实用新型其有益效果在于：