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振动试验原理及试验考虑的条件
发布日期:2016-12-10      浏览次数:2527

振动试验台的应用:因为任何产品在运送、使用、保存、中会产生碰撞、振动,使产品在某一段时间产生不良,严重影响产品的使用和不必要的经济损失,为了避免这事态的发生我们就要提早知道产品或产品中的部件的耐振寿命。采用振动试验台就能通过放置于振动台面上的产品的不同方向、不同频率、不同波形的振动而发现产品的耐振性能。那么,振动试验台是如何工作?如何选择振动试验条件呢?

一)、振动试验台的原理和结构

                                                     振动试验台振动系统的组成
 
振动试验台系统有几大部分组成,控制仪、功率放大器(简称功放)、振动台、制冷单元(有风冷、水冷、油冷多种形式)、传感器。
                                                                     振动试验台、电动振动台的原理示意图

驱动线圈中通入交流电,动圈将受到磁场交变力的作用,使活动系统产生运动,即电→磁→力。由于试样尺寸及安装方式的不同,一般都需要安装垂直扩展台面。又因为试验要求水平方面的振动台,一般也需要有水平滑台。


垂直扩展台面(圆形)


垂直扩展台面(方形)


水平滑台

水平滑台的组成:导轨、花岗岩平台、金属台面、连接头、油压系统等。通过油压系统在花岗岩平台和金属台面之前泵入润滑油形成油膜,便于减小金属台面沿着导轨在水平向运动的摩擦力。金属台面通过连接头与振动台连接。
 
二)、振动试验台振动试验需要考虑的条件:

zui重要zui基本的振动试验台一个公式:
 
f=ma
 
1、推力(f)  单位是牛(N)
推力一般有振动台标称zui大推力,平常所说的多少吨台子,或者多少公斤的台子。推力的单位是牛顿(N),力的单位换算成质量单位就是吨或者千克,比如标称80KN的振动台通常称作8吨的台子。
 
2、质量(m) 单位是千克(kg)
质量分为以下几个可能的部分
1)试样的质量m1
2)夹具的质量m2
3)连接头的质量(一般是水平向试验时需要计入)m3
4)扩展台面的质量(水平滑台或者垂直扩展台面的质量)m4
5)动圈的质量(这是基本是一个恒定值)m5

所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…
 
3、振动试验台试验要求的zui大加速度(a)单位:m/s^2或者g
换算关系:10*m/s^2=g
随机振动中用加速度均方根值(Grms 单位:g)

Grms由ASD或者PSD通过复杂的计算得到。

PSD曲线图例


振动试验台功率谱密度(PSD单位:g^2/Hz)
加速度谱密度(ASD 单位:(m/s^2)^2/Hz)
两者换算关系:
1 g^2/Hz=(9.8 m/s^2)^2/Hz=96.04 m^2/s^3
 
4、位移,单位mm
一般振动台都会标称比如:zui大位移(p‐p):76mm,只要不超过这个就可以了。
 
5、频率范围,一般的电动振动台的频率虽然标称频率范围:2~2700Hz,但是实际一般工作频率在5~2500Hz范围,如果低于5Hz或者高于2500Hz就有可能做不了。
 
根据经验:客户给到的振动试验台振动试验条件,一般能够给到的较多的是试样质量(重量),zui大加速度值或者Grms值ASD或PSD。这样我们就可以计算现有设备能否满足相关条件,同时还要考虑瞬间超载的情况,通常这个系数为0.8。
 
因此f=ma就必须细化为:
f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

实例:
客户给出振动试验台条件:1kg试样,加上夹具不会超过5kg,zui大加速度要30g,问8吨推力振动台能否满足X、Y、Z三向振动试验要求?
 
逐一确认上式中(所列数据均时临时假定):
m1=1kg(试样)
m2=4kg(夹具)
m3=15kg(连接头,水平方向需要计入)
m40=50kg(垂直扩展台)
m41=300kg(水平台面)
m5=60kg(动圈)
 
X、Y向一般定义为水平向,Z向定义为垂直向。

水平向计算验证:
f=(m1+m2+m3+m41+m5+…)a/0.8
 =(1+4+15+300+60)*30/0.8
 =14250kg
 =142500N>80000N
该值大于8吨的推力,所以不能满足。
 
垂直向计算验证:
f=(m1+m2+m40+m5+…)a/0.8
 =(1+4+50+60)*30/0.8
 =4312.5kg
 =43125N<80000N
该值小于8吨的推力,所以振动试验台可以满足。

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