[发明专利]水平激励超低频模态试验吊挂装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模态试验装置。

背景技术

随着航天航空技术的飞速发展，低频、超低频模态测试分析的需求日益增多。为了使航天器设计时有准确的模态参数可供参考，以避免引起共振等不必要的错误，必须对航天器进行模态分析试验。模态分析试验在对结构件进行激振激励的试验的基础上来测试结构体包括航天器结构的动态特性、固有频率、模态振型和阻尼、广义质量、广义刚度等。

失重是太空环境的一个主要特征，对于垂直方向上的模态测试试验，悬吊装置垂直方向上的刚体运动频率要低于试件基频一个数量级是一个得到普遍认可的原则。目前，美国CSA工程公司已经成型的模态试验悬挂系统型号为60350-DA，国内改为自行研制模态装置系统，申请号为200710071515.0的“气浮磁动无摩擦悬吊装置”公布了一种能满足频率准则、附加质量足够小、非线性影响小、测试精度高的垂直方向模态悬吊装置，申请号为201020214510.6的“超低频模态试验悬挂系统”做了进一步改进，公布了一种全数字式控制、提高工作频率、提升控制精度，并降低附加部件对模态试验的影响的超低频模态试验悬挂系统。

对于水平方向上的模态试验，自由-自由边界条件的主要约束为摩擦力、附加质量的惯性影响和钟摆效应，悬挂装置须平衡被测对象重力，达到平面跟随运动基本无约束。为了得到水平方向的模态试验，通常都是将带测件旋转90°，再利用垂直方向的超低模态试验悬挂系统进行测试，但是对于悬挂复杂、容易损坏的的待测件来说，这种方法并不完善，而目前还没有成熟的水平模态试验悬挂装置。

发明内容

为了克服已有模态试验装置的无法实现水平方向模态测试的不足，本发明提供一种平面运动基本无约束的、无摩擦力和惯性力影响的水平激励超低频模态试验吊挂装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种水平激励超低频模态试验吊挂装置，包括气浮环安装板、接近开关、气浮环、气浮平板和卡绳组件，所述气浮环固定在气浮环安装板上，所述接近开关安装在气浮环安装板上，所述气浮平板放置在气浮环的正上方，所述卡绳组件安装在气浮平板的中心；

所述气浮环上沿圆周方向均布节流孔，所述节流孔的进气口与气浮环安装板上的凹槽相通，所述气浮环节流孔出气口处设有三圈环形槽，所述环形槽有两组相切且切点过节流孔出气口，另一个环形槽以节流孔为圆心并与另两组环形槽相通，所述气浮环节流孔进气口两侧有环形凹槽，所述环形凹槽与气浮环安装平板上的进气凹槽相互隔离，所述气浮环安装板中心有圆形通孔，所述圆形通孔的内径稍小于气浮环内径，所述气浮环安装板上有一圈进气凹槽，所述进气凹槽与气浮环上节流孔相通，从气浮环安装板的侧面打孔通向进气凹槽且与进气凹槽内进气孔相通，所述气浮环安装板上有螺纹孔，所述螺纹孔均布在进气凹槽两侧且与气浮环上螺纹孔相配合。

进一步，所述气浮环安装板呈正方形，所述接近开关安装在气浮环安装板的四个角上。所述气浮环安装板也可以根据实际情况设计成其他形状，所述气浮环上的环形凹槽也可以开成其他形式，能够均衡气浮环上压力即可。

更进一步，所述气浮平板下表面平整光滑，所述气浮平板上表面有加强肋。气浮平板采用轻质设计。

再进一步，所述卡绳组件包括卡绳底盘、穿绳半锥卡、锁紧卡、锁紧卡座，所述卡绳底盘与气浮平板中心固定，所述卡绳底盘中心有锥形通孔，所述卡绳底盘从中心锥形通孔沿径向开有条形槽，所述穿绳半锥卡有两只，所述两只穿绳半锥卡合在一起与卡绳底盘中心锥形通孔匹配，所述悬挂绳穿过穿绳半锥卡的中心锥形孔且穿绳半锥卡合拢时通过外锥面推力卡紧悬挂绳，所述锁紧卡座固定在卡绳底盘上，所述锁紧卡合拢穿绳半锥卡后插入锁紧卡座，所述锁紧卡另一端通过螺栓固定在卡绳底盘上。

本发明的技术构思为：该水平激励超低频模态试验吊挂装置，气浮环与气浮平板间通过节流孔形成气膜，悬挂绳通过气浮平板中心悬挂，可在气浮环安装板内孔范围内无摩擦运动。气浮环安装板四周安装有接近开关，当气浮平板的运动超过运动范围时将信号反馈给控制系统起到保护作用。由于极低摩擦力，使得吊挂的载荷能够在平面内近乎自由地移动和转动，不会引入改变试件模态振型的动态约束力从而确保模态试验中测试数据有效、可信。

高压气体从气浮环安装板进气口进入进气凹槽，再通过气浮环上的节流孔喷出，无气管扰动影响，在气浮环节流孔出气口出有环形槽，环形槽起到均压的作用，高压气体从气浮环两侧流出，存在压力梯度，承载能力增强。