一种弹性悬挂装置及调节方法

技术领域

本发明涉及模态试验领域，具体是一种弹性悬挂装置及调节方法，尤其适用于质量较重的大型结构在自由约束状态下的模态试验吊挂装置。

背景技术

模态试验是航天器地面试验中的重要试验项目，可以获得航天器的模态参数（如模态频率、阻尼比、振型等），也可以获得惯性器件安装位置的振型斜率。其中，模态参数便于修正航天器的有限元模型以及评价航天器在复杂环境条件下的安全性和可靠性，而振型斜率则可以提高航天器的复杂载荷状态下的控制精度。

随着航天器实现的功能越来越强大，航天器的尺寸和质量也越来越大，使得模拟航天器实际飞行过程的自由约束状态的难度也越来越大。现阶段，航天器的自由约束状态往往通过弹性绳、弹簧筒或者油气支撑系统来提供柔性支撑。但是，以上方法的不足也非常明显，主要是：弹性绳的承重较小、弹簧筒的刚性较大、油气支撑系统的结构较为复杂且成本较高。

为了弥补传统弹性支撑方法的不足，本发明将用于基础支撑的空气弹簧组成弹性悬挂系统，利用空气弹簧有较大承重并且能够对其内部气压进行动态调整的特点，构成了弹性参数可调的大质量弹性悬挂装置。本发明不但具有承重范围大和成本低廉的优势，还能根据航天器质量大小和悬吊点数量来选择不同规格空气弹簧以及其内部气压来组合成最优的弹性悬挂装置。

发明内容

本发明为一种弹性参数可调的大质量弹性悬挂装置，能够解决大型航天器自由模态试验的柔性支撑难题，尤其适用于质量较重和尺寸较大的运载火箭或者导弹，同时具有应用范围广、弹性参数可调、成本低廉、安装简单、维护方便等优点。

1、为实现上述目的，本发明提供了一种弹性悬挂装置，包括空气弹簧弹性悬挂系统和气压调节系统；

其中，所述空气弹簧弹性悬挂系统包括套接的上盖板和下盖板，

所述气压调节系统包括空气弹簧，所述空气弹簧通过气管与气压调节系统连接；

所述气压调节系统包括气源、电磁阀控制器、电磁阀、压力传感器和空气弹簧，所述气源、电磁阀和压力传感器通过气管相连接，所述电磁阀控制器、电磁阀、压力传感器电性相连接，压力传感器通过专用电缆与电磁阀控制器连接并且传输数据，进而对空气弹簧内部压力进行调节。

2、所述上盖板上表面径向设置有至少4根加强筋。

3、所述上盖板上表面径向设置有9根20mm宽和20mm厚加强筋。

4、所述下盖板的上表面径向设有3根30mm宽和80mm厚的加强筋，其下表面径向设有9根20mm宽和20mm厚的加强筋，其圆周上焊接有厚度为30mm、角度为60°且高度为250mm的连接板，根据模态试验件的质量可适当调整上盖板和下盖板的板厚以及加强筋的尺寸，以确保安全。

5、所述连接板设置有3个，所述任意两连接板夹角相等，所述任意连接板径向另一端设置有等高连接柱，所述空气弹簧与连接柱套接。

6、所述下盖板为缺口圆柱杯状，所述杯侧壁设置有至少3个通孔。

7、所述下盖板为缺口圆柱杯状，所述杯侧壁设置有个6通孔。

8、所述空气弹簧的单个承载力在550kg~6110kg，行程在160mm~360mm，每组空气弹簧悬挂系统使用3个空气弹簧，所述空气弹簧沿着空气弹簧弹性悬挂系统的上盖板圆柱上下移动，确保空气弹簧不出现横向运动。

9、一种弹性悬挂装置的调节方法，包括以下步骤：

S1：调整吊车梁的高度，将吊车梁的吊钩固定在空气弹簧悬挂系统下盖板的预留孔处，将钢丝绳上端固定在空气弹簧悬挂系统上盖板的吊钩上；

S2：调整吊车梁的高度，将试验件固定在钢丝绳下端的吊钩上；

S3：确认压力传感器的压力值，根据试验件的质量调节电磁阀控制器，使得气源的气体通过电磁阀和气管输入到空气弹簧，进而调节空气弹簧内部的气体压力；

S4：确认连接状态以及空气弹簧内部压力值后，调节吊车梁的高度，使得试验件离开支架处于弹性悬挂状态，具备自由模态试验条件；

S5：在自由模态试验期间，可以根据辨识得到的试验参数调节空气弹簧内部的气体压力，从而实现悬挂系统的弹性参数可调的功能；

S6：自由模态试验结束后，调节吊车梁高度，使得试验件安全放置在支架上，钢丝绳下端吊钩与试验件分开；

S7：移动吊车梁的位置并降低其高度，依次取下钢丝绳和空气弹簧悬挂系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过添加空气弹簧弹性悬挂系统和气压调节系统，空气弹簧弹性悬挂系统能够提供较佳的承重量，套接的上盖板和下盖板可以使悬挂系统结构稳定，同时在气压调节系统的加持下可以灵活调整空气弹簧压力，满足模态试验的多种压力要求；

本发明能够解决大型航天器自由模态试验的柔性支撑难题，尤其适用于质量较重和尺寸较大的运载火箭或者导弹。本发明同时具有应用范围广、弹性参数可调、成本低廉、安装简单、维护方便等优点。

附图说明

图1为本发明的一种弹性悬挂装置的吊装结构示意图；

图2为本发明的一种弹性悬挂装置的空气弹簧弹性悬挂系统的整体结构示意图；

图3为本发明的一种弹性悬挂装置的上盖板结构示意图；

图4为本发明的一种弹性悬挂装置的下盖板结构示意图；

图5为本发明的一种弹性悬挂装置的空气弹簧结构示意图；

图中：1-模态试验件，2-空气弹簧弹性悬挂系统，3-压力传感器，4-电磁阀，5-电磁阀控制器，6-气源，7-气管，8-钢丝绳，9-吊车梁，10-上盖板，11-下盖板，12-空气弹簧。

实施方式

下为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

1、实施例：如图1所示，一种弹性悬挂装置，包括空气弹簧弹性悬挂系统和气压调节系统；

其中，如图2所示，空气弹簧弹性悬挂系统2包括上套接的上盖板10和下盖板11，上盖板10套接在下盖板11内，

气压调节系统包括空气弹簧12，如图5所示，空气弹簧12通过气管7与气压调节系统连接；

气压调节系统包括气源6、电磁阀控制器5、电磁阀4、压力传感器3和空气弹簧12，气源6、电磁阀4和压力传感器3通过气管7相连接，电磁阀控制器5、电磁阀4、压力传感器3电性相连接。

2、如图3所示，上盖板10上表面径向设置有至少4根加强筋。

3、上盖板10上表面径向设置有9根20mm宽和20mm厚加强筋。

4、如图4所示，下盖板11的上表面径向设有3根30mm宽和80mm厚的加强筋，其下表面径向设有9根20mm宽和20mm厚的加强筋，其圆周上焊接有厚度为30mm、角度为60°且高度为250mm的连接板。

5、连接板设置有三个，任意两连接板夹角相等，任意连接板径向另一端设置有等高连接柱，空气弹簧与连接柱套接。

6、下盖板11为缺口圆柱杯状，杯侧壁设置有至少3个通孔。

7、下盖板11为缺口圆柱杯状，杯侧壁设置有6个通孔。

8、空气弹簧12的单个承载力在550kg~6110kg，行程在160mm~360mm，每组空气弹簧悬挂系统使用3个空气弹簧。

9、一种弹性悬挂装置的调节方法，包括以下步骤：

S1：调整吊车梁9的高度，将吊车梁9的吊钩固定在空气弹簧悬挂系统下盖板11的预留孔处，将钢丝绳8上端固定在空气弹簧悬挂系统上盖板10的吊钩上；

S2：调整吊车梁9的高度，将试验件1固定在钢丝绳8下端的吊钩上；

S3：确认压力传感器3的压力值，根据试验件1的质量调节电磁阀控制器5，使得气源6的气体通过电磁阀4和气管7输入到空气弹簧12，进而调节空气弹簧12内部的气体压力；

S4：确认连接状态以及空气弹簧12内部压力值后，调节吊车梁9的高度，使得试验件1离开支架处于弹性悬挂状态，具备自由模态试验条件；

S5：在自由模态试验期间，可以根据辨识得到的试验参数调节空气弹簧12内部的气体压力，从而实现悬挂系统的弹性参数可调的功能；

S6：自由模态试验结束后，调节吊车梁9高度，使得试验件1安全放置在支架上，钢丝绳8下端吊钩与试验件分开；

S7：移动吊车梁9的位置并降低其高度，依次取下钢丝绳8和空气弹簧悬挂系统2。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。