振动台在顺臂安装条件下的离心力克服方法研究

　　振动离心复合环境仿真系统是通过把振动台安装在离心机的吊篮内,由离心机提供加速度过载环境,由振动台提供振动环境的复合环境实验系统。这种复合环境实验系统为受试部件提供加速度过载和振动激励的复合环境实验条件,是土工工程、地震模拟、航空航天等领域迫切需要的环台安装示意图境试验设备。离心机上的振动台安装如图1所示,振动台的振动方向按图1的Y方向安装为顺臂安装,其中ωc为离心机旋转角速度。离心力的方向沿图1的Y轴正方向,它作用于离心机上的任何物体,包括振动台的固定部分与可动部分。振动台的固定部分固定在吊篮内,其所受到的离心力不用考虑;振动台的可动部分包括试件、夹具及电枢,其所受到的离心力必须考虑。因为离心机在运行过程中所提供的高g值离心力将影响振动台的正常工作,对于振动台可动部分而言,必须设法克服。因而需要研究离心力的克服方法[1~3]。本文针对顺臂安装方式进行离心力克服方法的研究。

　　1顺臂安装条件下离心力的克服方法分析

　　在顺臂安装情况下,离心力的方向与振动的方向一致,如果不采取克服离心力的措施,振动台的可动部分偏离原来的平衡位置,影响振动台的正常工作,甚至导致振动台无法工作,因此克服离心力是必须的。克服离心力需要考虑如下因素:第一、由于离心力与离心机的旋转角速度有关,离心环境实验也需要连续加载,因此离心力克服装置所提供的平衡力必须与离心力一样随离心机的角速度作相应的改变。第二、必须使振动台的可动部分的平衡位置保持不变,才能保证振动台的正常振动。第三、所采用的克服装置不能影响振动台正常起振。综合考虑以上因素,振动台的离心力可采用具有位置控制阀系统的空气弹簧来克服。

　　2　离心力克服方法的设计

　　具有位置控制阀的空气弹簧克服离心力原理如图2。具有位置控制阀的空气弹簧主要由空气弹簧本体、空气弹簧的减振阻尼系统和位置控制阀系统3部分组成。其克服离心力的原理为:振动台可动部分和振动台固定部分之间的空气弹簧与附加空气室勾通。用气管将附加空气室和位置控制阀连接。位置控制阀固定在振动台固定部分上,并通过拉杆与振动台可动部分连接。空气经高压气源引至位置控制阀。当振动台可动部分在离心力的作用下偏离原来的平衡位置时,拉杆使位置控制阀打开进气阀,这样高压空气流入附加空气室和空气弹簧,一直到振动台可动部分回到平衡位置,这时拉杆也恢复到原来的位置,位置控制阀的进气阀关闭。所以,在位置控制阀的作用下,使空气弹簧在任何载荷下保持一定的工作位置,从而保证振动台可动部分的平衡位置不变。再者具有位置控制阀的空气弹簧系统具有非线性特性和可以根据需要选择刚度的特点,这样,通过设计符合要求的特性曲线的形状和选择合适的刚度。使其对振动台工作的影响较小。