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航天振動(dòng)試驗(yàn)�(shè)�
閱讀�2155�(shí)間:2020-10-16 14:40:37

航天行業(yè)�振動(dòng)試驗(yàn)有特殊要�,因?yàn)槿胲壭l(wèi)星的損傷不容易修�(fù)。對�(shè)備�(jìn)行試�(yàn)是研制計(jì)劃的一�(gè)主要部分,要同時(shí)測試多�(gè)不同的參�(shù)。通過振動(dòng)試驗(yàn)來驗(yàn)證所制造的系統(tǒng)的完整�。隨�(jī)�(jì)算機(jī)功能變得更加�(qiáng)大,�(xiàn)在已�(jīng)可以模擬振動(dòng)或阻塞引起的不同頻率對結(jié)�(gòu)的影�。不過,這種分析是在�(jié)�(gòu)完好的模型上�(jìn)行的,無法模擬因材料薄弱或制造缺陷而引起的響應(yīng)�

簡介

航天振動(dòng)試驗(yàn)�(shè)備的力千差萬�,氣冷的永磁振動(dòng)�(jī)�(chǎn)�9N的正弦力,而水冷的振動(dòng)�(jī)可以有數(shù)百牛。航天行�(yè)喜歡用水冷的振動(dòng)�(jī),可以保持清潔的�(huán)境�(jìn)行衛(wèi)星試�(yàn)。水冷振�(dòng)�(jī)的力一般在80�300kN(正弦)。盡管有這么大的力,采用多臺振動(dòng)�(jī)的試�(yàn)系統(tǒng)還是越來越常�,這是�?yàn)橛行лd荷的尺寸和重量增加了。一�(gè)共用平臺曾連接了多�(dá)四臺振動(dòng)�(jī),以便安裝有效載荷�(jìn)行試�(yàn)。這樣,它們可以產(chǎn)生大�1000kN的力。LDS V900系列水冷振動(dòng)�(jī)是航天領(lǐng)域事�(shí)上的�(biāo)�(zhǔn)振動(dòng)�(jī)�

組成

航天振動(dòng)試驗(yàn)�(shè)備一般由振動(dòng)�、功率放大器、水平滑臺和控制測量系統(tǒng)組成�

振動(dòng)�

振動(dòng)臺是�(chǎn)生激振的主要�(shè)�,目前航天器振動(dòng)試驗(yàn)大多�(shù)采用電動(dòng)振動(dòng)�,它具有頻率范圍�、波形失真小、容易控�,并且可�(shí)�(xiàn)多�(gè)振動(dòng)臺同步運(yùn)行等�(yōu)�(diǎn)。電�(dòng)振動(dòng)臺主要由臺體、功率放大器、整流器(靜圈的電�)和輔助冷卻系�(tǒng)組成。臺體具有由振動(dòng)臺面和驅(qū)�(dòng)線圈組成的運(yùn)�(dòng)組件,在不動(dòng)的直流勵(lì)磁線圈和鐵芯形成的恒定磁場中,使�(qū)�(dòng)線圈�(chǎn)生交變的電磁力,從而激起振�(dòng)臺面的振�(dòng)。功率放大器是振�(dòng)臺的�(dòng)力源,它把來自信號源的小功率信號放大,供給驅(qū)�(dòng)線圈足夠的、不失真的功�。功率放大器需要相�(yīng)的輔助冷卻系�(tǒng)�

目前振動(dòng)臺的推力可達(dá)200 kN(正弦)以上,下限頻率可以低�2 Hz,如D4022LX雙振�(dòng)臺,是當(dāng)�(shí)國際上最大的電動(dòng)振動(dòng)臺組�,兩臺振�(dòng)臺合成推力為2×200 kN�

水平滑臺

水平滑臺是航天器作水平方向振�(dòng)試驗(yàn)用的輔助�(shè)�,是振動(dòng)臺系�(tǒng)的組成部�,其工作原理是將滑臺臺面支承在靜壓軸承上,平臺和軸承間形成一�3�5mm的油�。油膜壓力在2�200 MPa間。如果衛(wèi)星質(zhì)量很�,臺面需要加�(qiáng)以增加剛��

功率放大�

大規(guī)模開�(guān)式功率放大器(開關(guān)頻率�(dá)100 MHz)具有大功�、可組合、波形好、輸出阻抗高等優(yōu)�(diǎn),此類功放和電動(dòng)臺的�(dòng)圈直接耦合,使電動(dòng)臺下限頻率低�5 Hz�

控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)是振�(dòng)臺系�(tǒng)的核�,其�(shí)�(zhì)是自�(dòng)�(diào)整輸出頻率和振幅,以�(shí)�(xiàn)自動(dòng)控制的信號源。試�(yàn)條件只有通過控制系統(tǒng)才能�(shí)�(xiàn)。數(shù)字控制系�(tǒng)若為正弦掃頻振動(dòng)控制,它�(yīng)能以不同速率�(jìn)行線形或?qū)�?shù)掃頻;能自�(dòng)�(jìn)行定位移、定速度、定加速度,并能自�(dòng)切換;能實(shí)�(xiàn)多點(diǎn)平均控制(極大、極�)和響�(yīng)限控�。控制系�(tǒng)若為隨機(jī)振動(dòng)控制,它能提供各種形狀的功率譜�(shè)�;大動(dòng)�(tài)范圍;高均衡精�,實(shí)�(xiàn)多點(diǎn)平均(極大、極�)控制和響�(yīng)限控�。目前振�(dòng)控制系統(tǒng)都有自檢功能和完善的保護(hù)功能�

試驗(yàn)夾具

試驗(yàn)夾具是連接試驗(yàn)件和振動(dòng)臺面之間的傳力部件,保證試驗(yàn)件在�(guī)定的振動(dòng)量級之下得到考驗(yàn)。因�,試�(yàn)夾具的性能指標(biāo)影響到振�(dòng)試驗(yàn)的真�(shí)可靠程度,需要認(rèn)真對�。對試驗(yàn)夾具的要求是:基頻盡量高,最好高于試�(yàn)的上限頻率,或者至少為試驗(yàn)件基頻的3�5�;夾具連接面上各點(diǎn)的響�(yīng)要一�,以保證振動(dòng)輸入的均勻�;夾具的橫向振�(dòng)�(yīng)盡量�;夾具與試�(yàn)件的連接狀�(tài)�(yīng)盡量與實(shí)際狀�(tài)一致�

分類

電磁振動(dòng)�

原理:通電線圈在恒定磁場中�(yùn)�(dòng) �

特點(diǎn):可模擬正弦,隨�(jī),沖�,沖擊響�(yīng)譜,隨機(jī)加正弦等�(fù)雜模式的振動(dòng),振�(dòng)模式�(shè)置靈�。配合水平滑臺可分別完成三�(gè)方向振動(dòng)�

�(yōu)�(diǎn):頻率高(典型�5~3000Hz),波形失真小�

不足:臺面小,行程小,臺面漏�,抗偏載能力�,噪聲大,環(huán)境要求高,技�(shù)�(fù)�,維�(hù)成本高�

液壓振動(dòng)�

原理:電信號�(zhuǎn)為液壓驅(qū)�(dòng)軸向�(yùn)�(dòng)�

特點(diǎn)� 同電磁振�(dòng)臺可模擬正弦,隨�(jī),沖�,沖擊響�(yīng)�,隨�(jī)加正弦等�(fù)雜模式的振動(dòng)。配合水平滑臺可分別完成三�(gè)方向振動(dòng)�

�(yōu)�(diǎn):與電磁振動(dòng)臺相�,低頻特性好,推力大,臺面大,無漏磁,抗偏載能力�(qiáng),噪聲小。工作環(huán)境要求不�,可在高�,低�,潮濕和有害氣體�(huán)境下使用,低維�(hù)�

不足:頻率低,典型�1~500Hz,技�(shù)難度�,國產(chǎn)技�(shù)不可��

多自由度振動(dòng)�

特點(diǎn):可模擬正弦,隨�(jī),沖擊,路譜等復(fù)雜模式的振動(dòng)�

�(yōu)�(diǎn)� 可同�(shí)完成1�6�(gè)方向的振�(dòng),模擬更真�(shí)的振�(dòng)�(huán)��

不足� 頻率�,典型�1~500Hz,技�(shù)難度�,國產(chǎn)技�(shù)不可�,成本高�

我國航天振動(dòng)試驗(yàn)�(shè)備研�

在火箭發(fā)射階段,航天器將�(jīng)受振�(dòng)、沖�、噪聲等各種力學(xué)�(huán)境的考驗(yàn)。振�(dòng)臺是模擬航天器起飛時(shí)承受振動(dòng)�(huán)境的試驗(yàn)系統(tǒng)�

2016新年伊始,北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所自主研制�140噸振�(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)順利完成�(yàn)收測試和某型號振�(dòng)�(huán)境試�(yàn),標(biāo)志著世界最大推力電�(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)研制成功。我國環(huán)境模擬試�(yàn)?zāi)芰υ佾@新突��

為了滿足以我國載人航天工程二期為代表的大型航天器力學(xué)試驗(yàn)需��140噸振�(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)�(shè)�(jì)之初就立足于突破我國�(xiàn)有的單體振動(dòng)臺能力不足的瓶頸�2013年初系統(tǒng)開始�(shè)�(jì)建設(shè)�2015年底建成投入使用,目前是世界上推力最大的電動(dòng)振動(dòng)臺系�(tǒng),主要包括垂直振�(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)和水平振�(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng),具有完全獨(dú)立的自主知識�(chǎn)�(quán)�

垂直振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)由四�(gè)振動(dòng)�、鎂合金焊接�(kuò)展臺面及�(dǎo)向支撐系�(tǒng)、同步控制系�(tǒng)以及智能化健康監(jiān)測系�(tǒng)等組�,研制中突破了四臺同步激�、大尺寸鎂合金臺面焊�(包絡(luò)尺寸�(dá)�4.6m×4.6m)、高精度高承載高�(wěn)定性導(dǎo)向支撐等多項(xiàng)�(guān)鍵技�(shù),系�(tǒng)靜承載能力達(dá)�40�、最大推�140噸,抗傾覆能�350KNm,系�(tǒng)頻率大于200Hz�

由兩�(gè)振動(dòng)臺組成的水平振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)采用“品”字型組合式水平滑臺臺面,克服了大型鎂合金臺面加工制造的難題,臺面尺寸達(dá)�4.65m×4.78m,同�(shí)具備單臺、雙臺使用模�;該系�(tǒng)分區(qū)�(yōu)化布置百余�(gè)軸承,靜承載能力超過百噸,最大推�70�,抗傾覆能力6000KNm,系�(tǒng)頻率大于300Hz。整�(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)各項(xiàng)技�(shù)指標(biāo)�(dá)到國際領(lǐng)先水��

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