弹药运输车辆随机振动的测试及理论分析
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际振 动 。
图 ３ 解放车测点布置示意 图
１ ３ 测试 系统 组成 ．
测 试 系 统 的硬 件 由加 速 度 传 感 器 、Ｉ Ｖ ０ ０ Ｎ ６２Ｃ 智 能采集 系统和 主控笔 记 本 电脑组 成 。加 速度 传感 器选 择 Ｉ Ｖ ８ １系列 ＩＰ式加 速度 传 感器 ，实 物 连 Ｎ ９２ Ｃ 接如 图 ４ 。 Ｄ Ｓ —ｌ Ａ ＰＶ ０软件如 图 ５所示 ，是 一套运 行在 ｗｉ． ｎ ｄｗ ８ Ｍ ／ Ｔ ２ ０ ／ Ｐ Ｖｓ 平 台上 的多通 道信 号 ｏ ｓ ／ ｅ Ｎ ／ ０ ０ ｘ ／ ｉａ ９ ｔ 采集和实 时分析软件 ，通过 和北京 东方振动和噪声技 术研究所 的不 同硬件 配合使用 ，即可构成一个可进行
弹药运输车辆随机振动的测试及理论分析
韩保红 ，齐京礼 ，闫庆华 ，马英忱 ，段 云龙
（ 军械 工程 学院 ，河北石 家庄 ００ ０ ） ５ ０３
摘要 ：介绍 了基于加速度方法的路面谱测试 ，通过在军用车辆车轴和车厢上布 置三向加速度传 感器 ，忽略轮 胎等 因素
的影响 ，车轴测点垂直方向的加速度信号近似路面不平度 ，车厢上测点的加速度信 号则反映弹药 的实际振动 。分 析了车厢 不 同测点沿 、Ｙ 三个方 向及绕三个方 向的振动情况 ，结果表 明 ：该方法可行 ，并具 有很高 的可靠性 ，为 通过室 内道路 、ｚ
差 ，且成 本很 高 。图 １是第 一 图 １ 第一种方案 种方案 的原理框图。 的原理框图 第二种方案是 ：首先测得 常用运输车辆在各种典 型路面上运输时 ，车厢上重点部位 的振动信号 ，然后 按 照不 同路面 、不 同车辆分类 ，将 所得信 号存人数据
移功率谱密度函数的大小对路面进行分级 、分类 。 路面谱测试方法有 多种 ，选取何种测试方法直接
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｔ ｓ ； Ｒｏ ｄ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｙ ｒｓ ｅｔ ａ ｏ ｇ ｎ ｓ ；Ｐ ｗｅ ｐ ｃｒ ｍ； Ａｍｍｕ ｉ ｏ ｒ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｒｓｅ ｔ ｕ ｎｔ ｎ ｔ ｓ ｏ ａｉ ｉ ａ ｔ ｏ
大量的测量分析结果表明：路面不平度具有随机 、 平稳和各态历经 的特性 ，可 以用平稳随机过程理论来 分析描述。通常以道路垂 直纵断面与道路表面 的交线 作为路面不平度 的样本 ，通过样本 的数学特征方差 和 功率谱密度 函数来描述路面 。路 面不平度的统计特性 主要采用路面不平度 的功率谱密度进行描述 ，并根据位
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多种动静 态试验 的试验 室。Ｄ Ｓ — １ Ａ ＰＶ ０既具 有多类 型 视窗 的多模块功 能高度集成特性 ，又具有操作便捷 的 特点 。
对 比，点 １ 、２和点 ７ 则分别构成 了前 后位置 处 的 、８ 左右侧振动对 比。测 点 ５ 、６安装 在车 桥上 ，忽 略轮 胎等 因素 的影 响 ，可 以认 为它们 的信号即为路面 的不 平度 ，其余测点安装 在车厢的典型位置 ，所测信号能 真实反 映车厢的实际振动情况 ，即可 以模拟 弹药 的实
５・ ０
∞
图 ５ Ｄ Ｓ １ Ａ ＰＶ ０软件
以解放 车在普通公 路以 ５ ｍ ｈ ０ｋ ／ 行驶 ，车厢测点 ３和车轴测点 ５的三方 向加 速度信号 如图 ６示 同样 也
可查看其他路 面其他 测点的三向加 速度信 号。
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库 中；其次 建 立 多 自 由度 振 动 台和 控 制 系 统 ；第 三 ，用 数 据
库 中的信 号 作 为激 励 来 驱 动 多 自由度 振 动 台 ，在 控 制 系 统 的 控制下实 现弹药 运输环 境仿 真。 图 ２ 第二 种方 案 的原 理 框 图 图 ２是第二种 方案的原理框 图。 采用第二种方案可 以不建立各 种车辆 的振动 动力
１ｖ ２ ０ ＠ １ ３ ｃ ｍ。 ｏｅ０ ８ ６ ．ｏ
第１ 期
韩保红 等 ：弹药运输 车辆随机振动 的测试及理论分析
・ ９・ ７
输车辆 ，通用 性好 ，成本也低 ，因此 以第二种方案展
开研究 工作。 １２ 测点 的选择 及 布 置 ． 解 放车安装 ８个测点 ，如 图 ３ 所示 。点 １ 、７ 、２ 、 ８ 分别选择 在车厢底板下 距前 （ ） 后 、左 （ ） 车厢 右 挡板外端 面各 ３０ｍ ０ ｍ处 ，点 １ 、７形成 了左侧前后 的
决定着对路面性能的评价和测试 的效率高低 以及车辆 系统的平顺性能 。 目前 ，国内外普遍采用 的方法 ：一 种方法是通 过公 路部 门测 量路 面平 整 度 ，然后 经过 ＦＴ 变换得到路谱 ；另一种方法是通过实验仪器进行 ｆ ｒ 直接测量 。 加速度 传感 器 测试 法 简单 ，安 装方 便 ，价 格低 廉 ，适用于各 种复杂环境 。因此 ，作者将加速度传 感器直接安装于车厢的不同位置进行测试 ，利用不 同 测点的信 号可以得 到车厢 的实际振动情况 ，这样 就可 以得到弹药的实际振动。
２１ ０ ２年 １ 月 第４ ０卷 第 １ 期
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＮＥ Ｔ ＣＳ
Ｊｎ ２ １ ａ．０ ２
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ １４ ．
Ｄ Ｉ １ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ — ８ １２ １． １０ １ Ｏ ： ０ ３ ６／． ｓ． ０ １ ３ ８ ．０ ２ ０ ．２ ｓ
公 路以 ３ ｍ ｈ ０ｋ ／ 行驶为例分析 ，可 以得到各个 测点 ３ 个不 同方 向的加速度均方根值 以及功率谱密度 的极大 值 如表 １ ２ 示。 和 所
表 １ ｂ利时路各测点三 向加速度均方根值及功率谱密度极大值 匕
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图 ６ 普通公路测点 ３和 ５三方 向加速度信号
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机床与液压
第 ４ 卷 ０
２ 弹药 运输 各方 向振 动 的分 析 － 。８
２ １ 、Ｙ ． 、ｚ三个 方向 的分析 要了解弹药运输 车车厢内各个测点在 ３个不 同方 向的实际振动情 况 ，就 以解放 车在 比利 时路 面和普通
模拟设备模拟 弹药 的实 际振动奠定基础 。
关键词 ：测试 ；路面不平度 ；功率谱 ；弹药运 输
中 图分 类 号 ：Ｔ４ ０ Ｊ １ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ３ ８ （０ ２ １ ０ ８— ０ １— ８ １ ２ １ ） — ７ ５
Ｒａ ｄ ｍ ｂｒ ｔｏ ｓ ｆＶｅ ｉ ｌ ｎ Ａｍ ｍｕｎ ｔｏ ａ ｐｏ ｔ ｔｏ ｎ ｎ ｏ Ｖｉ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｔｏ ｈ ｃｅ ｉ ｉｉ ｎ Ｔｒ ｎｓ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｔｈｅ ｒ ｔｃ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｉ ａ ａ ｙ ｉ
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学模 型 ，所建立 的振动模拟仿真系统可适 用于各 种运
１ 测试方 案及 系统 组成
１ １ 总体 结构设计 ． 要建立弹药运输试 验仿 真系统 ，第 一种方 案是 ：
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ２—１ ４ 作者简介 ：韩保红 （ ９ ８ ） １６ 一 ，男 ，研 究生 ，副 教授 ，硕士生 导师 ，主要 从事 振动控 制和混 沌控 制研究 。Ｅ—ｍ ｉ ｅｆ ． ａ ：ｆｎ ｉ ｌ ｅ
ｗｅ ｅ ａｓ ｎ ｙ ｅ ． Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔａ ｈ ｔｏ ｓｆａ ｉ ｌ ｎ ｅ ｉｂ ｅ Ｉ ｌｙ ａ ｅｆ ｒｔ ｅ ｌｂ ｒ ｔｒ ｏ ｄ ｓ ｌｔ ｎ ｔ ｓｓ ｒ ｏ ａ ａ ｚ ｄ ｌ ｌ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｉ ｅ ｓｂ ｅ ａ ｄ ｒ ｌ ｌ ． ｔ ａ ｓ ａ ｂ ｓ ｏ ａ ｏ ａｏ ｙ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｅ ｔ． ｓ ａ ｈ ｍｕ ｏ
用系统参数识别 的方法 ，得 到运输 车辆 的系统参 数 ； 用实际路测的方法得 到公路路 面激励信号 ，也可 以用 系统参数 已知 的车辆作为载体 ，用 载荷识别 的方法反 推出路 面激励信号 。有 了各种 路面激 励和 车辆参数 ， 系统就可 以仿真 出各种 不 同的 运输环境 。按 此方 案作 出 的弹 药运输试 验仿真 系统 必须 获得 各种车 辆 的相 关参 数 ，通用 性
图 ３ 解放车测点布置示意 图
１ ３ 测试 系统 组成 ．
测 试 系 统 的硬 件 由加 速 度 传 感 器 、Ｉ Ｖ ０ ０ Ｎ ６２Ｃ 智 能采集 系统和 主控笔 记 本 电脑组 成 。加 速度 传感 器选 择 Ｉ Ｖ ８ １系列 ＩＰ式加 速度 传 感器 ，实 物 连 Ｎ ９２ Ｃ 接如 图 ４ 。 Ｄ Ｓ —ｌ Ａ ＰＶ ０软件如 图 ５所示 ，是 一套运 行在 ｗｉ． ｎ ｄｗ ８ Ｍ ／ Ｔ ２ ０ ／ Ｐ Ｖｓ 平 台上 的多通 道信 号 ｏ ｓ ／ ｅ Ｎ ／ ０ ０ ｘ ／ ｉａ ９ ｔ 采集和实 时分析软件 ，通过 和北京 东方振动和噪声技 术研究所 的不 同硬件 配合使用 ，即可构成一个可进行
弹药运输车辆随机振动的测试及理论分析
韩保红 ，齐京礼 ，闫庆华 ，马英忱 ，段 云龙
（ 军械 工程 学院 ，河北石 家庄 ００ ０ ） ５ ０３
摘要 ：介绍 了基于加速度方法的路面谱测试 ，通过在军用车辆车轴和车厢上布 置三向加速度传 感器 ，忽略轮 胎等 因素
的影响 ，车轴测点垂直方向的加速度信号近似路面不平度 ，车厢上测点的加速度信 号则反映弹药 的实际振动 。分 析了车厢 不 同测点沿 、Ｙ 三个方 向及绕三个方 向的振动情况 ，结果表 明 ：该方法可行 ，并具 有很高 的可靠性 ，为 通过室 内道路 、ｚ
差 ，且成 本很 高 。图 １是第 一 图 １ 第一种方案 种方案 的原理框图。 的原理框图 第二种方案是 ：首先测得 常用运输车辆在各种典 型路面上运输时 ，车厢上重点部位 的振动信号 ，然后 按 照不 同路面 、不 同车辆分类 ，将 所得信 号存人数据
移功率谱密度函数的大小对路面进行分级 、分类 。 路面谱测试方法有 多种 ，选取何种测试方法直接
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｔ ｓ ； Ｒｏ ｄ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｙ ｒｓ ｅｔ ａ ｏ ｇ ｎ ｓ ；Ｐ ｗｅ ｐ ｃｒ ｍ； Ａｍｍｕ ｉ ｏ ｒ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ ｏ ｒｓｅ ｔ ｕ ｎｔ ｎ ｔ ｓ ｏ ａｉ ｉ ａ ｔ ｏ
大量的测量分析结果表明：路面不平度具有随机 、 平稳和各态历经 的特性 ，可 以用平稳随机过程理论来 分析描述。通常以道路垂 直纵断面与道路表面 的交线 作为路面不平度 的样本 ，通过样本 的数学特征方差 和 功率谱密度 函数来描述路面 。路 面不平度的统计特性 主要采用路面不平度 的功率谱密度进行描述 ，并根据位
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（ １ ３ ａ）
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（ １ 地 ｂ）
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多种动静 态试验 的试验 室。Ｄ Ｓ — １ Ａ ＰＶ ０既具 有多类 型 视窗 的多模块功 能高度集成特性 ，又具有操作便捷 的 特点 。
对 比，点 １ 、２和点 ７ 则分别构成 了前 后位置 处 的 、８ 左右侧振动对 比。测 点 ５ 、６安装 在车 桥上 ，忽 略轮 胎等 因素 的影 响 ，可 以认 为它们 的信号即为路面 的不 平度 ，其余测点安装 在车厢的典型位置 ，所测信号能 真实反 映车厢的实际振动情况 ，即可 以模拟 弹药 的实
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图 ５ Ｄ Ｓ １ Ａ ＰＶ ０软件
以解放 车在普通公 路以 ５ ｍ ｈ ０ｋ ／ 行驶 ，车厢测点 ３和车轴测点 ５的三方 向加 速度信号 如图 ６示 同样 也
可查看其他路 面其他 测点的三向加 速度信 号。
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５０ ． ０ ２ ４ ６ ８ ｔ ／ ｓ １ ０ ｌ ２ １ ４ １ ６
库 中；其次 建 立 多 自 由度 振 动 台和 控 制 系 统 ；第 三 ，用 数 据
库 中的信 号 作 为激 励 来 驱 动 多 自由度 振 动 台 ，在 控 制 系 统 的 控制下实 现弹药 运输环 境仿 真。 图 ２ 第二 种方 案 的原 理 框 图 图 ２是第二种 方案的原理框 图。 采用第二种方案可 以不建立各 种车辆 的振动 动力
１ｖ ２ ０ ＠ １ ３ ｃ ｍ。 ｏｅ０ ８ ６ ．ｏ
第１ 期
韩保红 等 ：弹药运输 车辆随机振动 的测试及理论分析
・ ９・ ７
输车辆 ，通用 性好 ，成本也低 ，因此 以第二种方案展
开研究 工作。 １２ 测点 的选择 及 布 置 ． 解 放车安装 ８个测点 ，如 图 ３ 所示 。点 １ 、７ 、２ 、 ８ 分别选择 在车厢底板下 距前 （ ） 后 、左 （ ） 车厢 右 挡板外端 面各 ３０ｍ ０ ｍ处 ，点 １ 、７形成 了左侧前后 的
决定着对路面性能的评价和测试 的效率高低 以及车辆 系统的平顺性能 。 目前 ，国内外普遍采用 的方法 ：一 种方法是通 过公 路部 门测 量路 面平 整 度 ，然后 经过 ＦＴ 变换得到路谱 ；另一种方法是通过实验仪器进行 ｆ ｒ 直接测量 。 加速度 传感 器 测试 法 简单 ，安 装方 便 ，价 格低 廉 ，适用于各 种复杂环境 。因此 ，作者将加速度传 感器直接安装于车厢的不同位置进行测试 ，利用不 同 测点的信 号可以得 到车厢 的实际振动情况 ，这样 就可 以得到弹药的实际振动。
２１ ０ ２年 １ 月 第４ ０卷 第 １ 期
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩ ＮＥ Ｔ ＣＳ
Ｊｎ ２ １ ａ．０ ２
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １ １４ ．
Ｄ Ｉ １ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ — ８ １２ １． １０ １ Ｏ ： ０ ３ ６／． ｓ． ０ １ ３ ８ ．０ ２ ０ ．２ ｓ
公 路以 ３ ｍ ｈ ０ｋ ／ 行驶为例分析 ，可 以得到各个 测点 ３ 个不 同方 向的加速度均方根值 以及功率谱密度 的极大 值 如表 １ ２ 示。 和 所
表 １ ｂ利时路各测点三 向加速度均方根值及功率谱密度极大值 匕
１ ０
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（ ２ ｙ ａ ）３
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（） 点３ ａ测
（ ） 点５ ｂ测
图 ６ 普通公路测点 ３和 ５三方 向加速度信号
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机床与液压
第 ４ 卷 ０
２ 弹药 运输 各方 向振 动 的分 析 － 。８
２ １ 、Ｙ ． 、ｚ三个 方向 的分析 要了解弹药运输 车车厢内各个测点在 ３个不 同方 向的实际振动情 况 ，就 以解放 车在 比利 时路 面和普通
模拟设备模拟 弹药 的实 际振动奠定基础 。
关键词 ：测试 ；路面不平度 ；功率谱 ；弹药运 输
中 图分 类 号 ：Ｔ４ ０ Ｊ １ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ３ ８ （０ ２ １ ０ ８— ０ １— ８ １ ２ １ ） — ７ ５
Ｒａ ｄ ｍ ｂｒ ｔｏ ｓ ｆＶｅ ｉ ｌ ｎ Ａｍ ｍｕｎ ｔｏ ａ ｐｏ ｔ ｔｏ ｎ ｎ ｏ Ｖｉ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｔｏ ｈ ｃｅ ｉ ｉｉ ｎ Ｔｒ ｎｓ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｔｈｅ ｒ ｔｃ ｌＡｎ ｌ ｓｓ ｏ ｅ ｉ ａ ａ ｙ ｉ
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学模 型 ，所建立 的振动模拟仿真系统可适 用于各 种运
１ 测试方 案及 系统 组成
１ １ 总体 结构设计 ． 要建立弹药运输试 验仿 真系统 ，第 一种方 案是 ：
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ２—１ ４ 作者简介 ：韩保红 （ ９ ８ ） １６ 一 ，男 ，研 究生 ，副 教授 ，硕士生 导师 ，主要 从事 振动控 制和混 沌控 制研究 。Ｅ—ｍ ｉ ｅｆ ． ａ ：ｆｎ ｉ ｌ ｅ
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用系统参数识别 的方法 ，得 到运输 车辆 的系统参 数 ； 用实际路测的方法得 到公路路 面激励信号 ，也可 以用 系统参数 已知 的车辆作为载体 ，用 载荷识别 的方法反 推出路 面激励信号 。有 了各种 路面激 励和 车辆参数 ， 系统就可 以仿真 出各种 不 同的 运输环境 。按 此方 案作 出 的弹 药运输试 验仿真 系统 必须 获得 各种车 辆 的相 关参 数 ，通用 性