专利名称：一种结合面法向动态特性参数测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型具体公开了一种结合面法向动态特性参数测试装置。
背景技术：
制造业对设备加工水平的要求越来越高，如何提高机械装备的性能是一个重要课题。导致机械装备加工性能复杂的一个因素就是其结构存在各种结合面，对机床而言，结合面阻尼占整个机床阻尼的90%左右，而结合面接触刚度占机床总体刚度的60%-80%。所以，弄清结合面对系统动力学行为的影响规律弥足重要，研究结合面的法向动态特性参数即法向接触刚度和阻尼，是提高制造装备性能的一个重要途径。现代机械设备分析多是采用有限元仿真分析，由于结合面的刚度、阻尼特性极其复杂，目前主要通过实验方法识别，然后建立包含结合面拟合单元的有限元模型，再分析有限元模型在各种工况下的动态特性，可大大提高分析效率。所以设计能有效识别结合面法向动态参数的测试装置是首要任务，是建立真实、准确的有限元模型的基础。同时需要在测试装置上采集试件多个位置的位移、加速度等数据，作为实际参照，修正有限元模型，使之尽量准确，方便后续分析。

实用新型内容针对以上问题，本实用新型提供一种结合面法向动态特性参数测试装置。本实用新型采用的技术方案如下:—种结合面法向动态特性参数测试装置，包括预紧装置、支撑钢架、上垫块、涡流传感器、磁性薄吸板、加速度传感器、力传感器、激振器、工作台、下垫块、下试件、上试件、涡流位移传感器支架装配体，所述的上垫片和下垫片设于支撑钢架内，预紧装置从顶部穿过支撑钢架，与上垫片接触；下垫片放置在支撑钢架的底部，与上垫片对应；所述的力传感器穿过支撑钢架的底部和下垫片，到达下垫片的顶部，且力传感器的底部与激振器相连，激振器和支撑钢架固定在工作台上；所述的下试件、上试件置于上垫块和下垫块之间，在上试件、下试件上设置多个磁性薄吸板与多个加速度传感器，所述的磁性薄吸板的上方或下方设有涡流传感器；且涡流传感器与磁性薄吸板有间隙，所述的涡流传感器、加速度传感器、力传感器分别与信号处理装置相连。所述的涡流传感器由一个支架装配体固定，且涡流传感器通过螺栓与支架装配体活动连接，所述的支架装配体固定于工作台上。所述的涡流传感器与位移信号放大器相连；所述的加速度传感器与电荷放大器相连；所述的激振器与功率放大器相连，所述的位移信号放大器、加速度传感器和功率放大器分别与动态信号分析仪相连，所述的动态信号分析仪与计算机相连。所述的工作台为刚性工作台，所述的预紧装置为预紧螺栓。在所述的支撑钢架、激振器、支架装配体与工作台的连接面处设有橡胶减震材料。所述的结合面法向动态特性参数测试装置的使用方法，包括以下步骤:[0013](I)首先制备不同材料、不同加工方式、不同表面粗糙度的上试件和下试件；(2)由下至上安装测试装置，先完成激振器在刚性工作台上的安装与固定，然后安装支撑钢架，在支撑钢架内由下至上地依次安放下垫块、下试件、上试件及上垫块；(3)在上试件、下试件多个位置布置多个磁性薄吸板与多个加速度传感器，以测得上下试件多个位置处的位移、加速度信号。(4)将涡流传感器安装在支架装配体上，且使涡流传感器与磁性薄吸板的上方，调节涡流传感器上的螺母以调整其与所测磁性薄吸板间距，以便更好测量；(5)通过激振器激励，同时记录各个传感器的相应信号；(6)对各传感器信号进行后处理，得到法向动态特性参数值。所述的传感器信号后处理过程如下:( I)由信号系统输出简谐信号，通过放大器进行功率放大，然后由激振器对下试件施加简谐载荷f(t)；(2)建立测试装置中试件及结合面的动力学模型；将结合面等效为弹簧阻尼单元，其中Hix为下试件质量，Kj为结合面的等效刚度，Cj为结合面等效阻尼，δ jU)为结合面处
位移(其中ff/t),即取两个结合面处所测位移值的平均值，S J1 (t)为吸附在下
试件表征结合面位移的磁性吸板位移量；δ J2 (t)为吸附在下试件表征结合面位移的磁性吸板位移量)，f(t)为激振器所施加在下试件上的简谐激振力，fj(t)为等效到结合面处的简谐力，下试件与结合面共同组成了二阶线性有阻尼质量-弹簧系统；系统的运动微分方程为:
权利要求1.一种结合面法向动态特性参数测试装置，包括预紧装置、支撑钢架、上垫块、涡流传感器、磁性薄吸板、加速度传感器、力传感器、激振器、工作台、下垫块、下试件、上试件、涡流位移传感器支架装配体，其特征在于:所述的上垫片和下垫片设于支撑钢架内，预紧装置从顶部穿过支撑钢架，与上垫片接触；下垫片放置在支撑钢架的底部，与上垫片对应；所述的力传感器穿过支撑钢架的底部和下垫片，到达下垫片的顶部，且力传感器的底部与激振器相连，激振器和支撑钢架固定在工作台上；所述的下试件、上试件置于上垫块和下垫块之间，在上试件、下试件上设置多个磁性薄吸板与多个加速度传感器，所述的磁性薄吸板的上方或下方设有涡流传感器；且涡流传感器与磁性薄吸板有间隙，所述的涡流传感器、加速度传感器、力传感器分别与信号处理装置相连。
2.如权利要求1所述的一种结合面法向动态特性参数测试装置，其特征在于:所述的涡流传感器由一个支架装配体固定，且涡流传感器通过螺栓与支架装配体活动连接，所述的支架装配体固定于工作台上。
3.如权利要求1所述的一种结合面法向动态特性参数测试装置，其特征在于:所述的涡流传感器与位移信号放大器相连；所述的加速度传感器与电荷放大器相连；所述的激振器与功率放大器相连，所述的位移信号放大器、加速度传感器和功率放大器分别与动态信号分析仪相连，所述的动态信号分析仪与计算机相连。
4.如权利要求1所述的一种结合面法向动态特性参数测试装置，其特征在于:所述的工作台为刚性工作台，所述的预紧装置为预紧螺栓。
5.如权利要求1所述的一种结合面法向动态特性参数测试装置，其特征在于:在所述的支撑钢架、激振器、支架装配体与工作台的连接面处设有橡胶减震材料层。
专利摘要本实用新型具体公开了一种结合面法向动态特性参数测试装置，上垫片和下垫片设于支撑钢架内，预紧装置从顶部穿过支撑钢架，与上垫片接触；下垫片放置在支撑钢架的底部，与上垫片对应；所述的力传感器穿过支撑钢架的底部和下垫片，到达下垫片的顶部，且力传感器的底部与激振器相连，激振器和支撑钢架固定在工作台上；所述的下试件、上试件置于上垫块和下垫块之间，在上垫块、上试件、下试件、下垫块彼此的接触面处连接有磁性薄吸板，所述的磁性薄吸板的上方或下方设有涡流传感器；且涡流传感器与磁性薄吸板有间隙，在上试件、下试件的外表面还设有加速度传感器，所述的涡流传感器、加速度传感器、力传感器分别与信号处理装置相连。
文档编号G01H15/00GK203037437SQ201320066868
公开日2013年7月3日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者张松, 赵滨, 张庆, 赵斌, 赵国强 申请人:山东大学