振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)分類以及選型攻略!
前言:多年來(lái),國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室力學(xué)環(huán)境模擬試驗(yàn)的規(guī)模與投資、涉及行業(yè)的領(lǐng)域與深度、參與人員的數(shù)量與技能發(fā)生質(zhì)的改變,對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)試驗(yàn)發(fā)展有很大的影響,而目前振動(dòng)臺(tái)已廣泛用于航空航天、電子電器、艦船、兵器、交通機(jī)車等眾多領(lǐng)域!
很多企業(yè)在啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)項(xiàng)目采購(gòu)前,相關(guān)負(fù)責(zé)人都會(huì)得到技術(shù)部或者工程的技術(shù)參數(shù)要求去市場(chǎng)上詢價(jià),而大多數(shù)人其實(shí)對(duì)振動(dòng)臺(tái)完全不懂不知道區(qū)別分類,也不懂得選型。這就導(dǎo)致了浪費(fèi)了很多人力物力最后買回去的振動(dòng)臺(tái)根本達(dá)不到試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),下面小編會(huì)振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu),分類,選型進(jìn)行一個(gè)基本的講解希望能幫到大家!
一、振動(dòng)臺(tái)的原理和結(jié)構(gòu)
圖為:振動(dòng)系統(tǒng)的組成
振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)有幾大部分組成功率放大器(簡(jiǎn)稱功放)控制儀、振動(dòng)臺(tái)、附加臺(tái)面及夾具、制冷單元(有冷卻風(fēng)機(jī)、水冷裝置)、傳感器、水平滑臺(tái)。
二、振動(dòng)臺(tái)分類
1、機(jī)械式振動(dòng)臺(tái) — 原理是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。
特點(diǎn):推力大、波形差、價(jià)格低廉,適用于低頻(5hz-80hz)疲勞實(shí)驗(yàn)。
機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)頻率范圍一般為5-80hz。以zui大負(fù)載為主要規(guī)格。zui大位移一般為±3-5mm。zui大加速度一般可達(dá)10g。臺(tái)面尺寸大。一般不用配水平滑臺(tái)即可作水平振動(dòng)。它的噪音較大,也不能作隨機(jī)振動(dòng)。常用于電子、電工、光學(xué)儀器等產(chǎn)品的整機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)。
圖為:機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)
2、電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái) — 原理是把電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。
特點(diǎn):推力大,數(shù)據(jù)波形精準(zhǔn),振幅可調(diào),支持頻率5-5000HZ,加速度可達(dá)100G。工作性能穩(wěn)定可靠,使用、操作與維護(hù)方便,能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作,臺(tái)面漏磁小。采用“雙磁路結(jié)構(gòu)”、“自生成骨架動(dòng)圈”、“直線軸承和滾輪導(dǎo)向”、“耳軸隔振”等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)和專用工藝,可分別完成三軸向的正弦振動(dòng)試驗(yàn)和寬帶隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn),可完成經(jīng)典(半正弦、梯形、后峰鋸齒)沖擊和沖擊響應(yīng)譜試驗(yàn)??膳渲脷夂蛳?,完成力學(xué)與氣候多環(huán)境綜合試驗(yàn)??芍谱黠L(fēng)冷/水冷/及其標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái)。并且均滿足GB/T13310-1991、GB2423、10-1995、JJG190-1997、JJG948-1999、IEC68-2-64(FC)、GJB150-86、GJB360、IEC68-2-64(FH)目前在要求較高的航空航天、電子電器、艦船、兵器、交通機(jī)車等行業(yè)使用較多。
圖為:電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)
3、液壓式振動(dòng)臺(tái) — 原理是把液壓能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。
特點(diǎn):低頻(超低頻)、推力大、負(fù)載能力強(qiáng)、控制方便,但工作上限頻率低(一般以幾十hz到幾百hz為上限)。
液壓振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)以輸出激振力為主要規(guī)格。頻率范圍一般為1-200hz。zui大位移一般為±100-200mm。zui大加速度一般可達(dá)10g。配以水平滑臺(tái)可以作水平振動(dòng),配以隨機(jī)控制儀可以作隨機(jī)振動(dòng)。它的噪音較大,運(yùn)行成本及價(jià)格比較高。常用于汽車等產(chǎn)品的整車振動(dòng)試驗(yàn)以及建筑、水利工程的地震模擬振動(dòng)試驗(yàn)。
圖為:液壓式振動(dòng)臺(tái)
三、振動(dòng)臺(tái)選型實(shí)例
選型最重要最基本的一個(gè)公式:
f=ma
1、推力(f) 單位是牛(N)
推力一般有振動(dòng)臺(tái)標(biāo)稱最大推力,平常所說(shuō)的多少噸臺(tái)子,或者多少公斤的臺(tái)子。推力的單位是牛頓(N),力的單位換算成質(zhì)量單位就是噸或者千克,比如標(biāo)稱80KN的振動(dòng)臺(tái)通常稱作8噸的臺(tái)子。
2、質(zhì)量(m) 單位是千克(kg)
質(zhì)量分為以下幾個(gè)可能的部分
1)試樣的質(zhì)量m1
2)夾具的質(zhì)量m2
3)連接頭的質(zhì)量(一般是水平向試驗(yàn)時(shí)需要計(jì)入)m3
4)擴(kuò)展臺(tái)面的質(zhì)量(水平滑臺(tái)或者垂直擴(kuò)展臺(tái)面的質(zhì)量)m4
5)動(dòng)圈的質(zhì)量(這是基本是一個(gè)恒定值)m5
所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…
3、試驗(yàn)要求的最大加速度(a)單位:m/s^2或者g
換算關(guān)系:10*m/s^2=g
隨機(jī)振動(dòng)中用加速度均方根值(Grms 單位:g)
Grms由ASD或者PSD通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算得到。
圖為:PSD曲線圖例
功率譜密度(PSD單位:g^2/Hz)
加速度譜密度(ASD 單位:(m/s^2)^2/Hz)
兩者換算關(guān)系:
1 g^2/Hz=(9.8 m/s^2)^2/Hz=96.04 m^2/s^3
4、位移,單位mm
一般振動(dòng)臺(tái)都會(huì)標(biāo)稱比如:最大位移(p‐p):76mm,只要不超過(guò)這個(gè)就可以了。
5、頻率范圍,一般的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的頻率雖然標(biāo)稱頻率范圍:2~2700Hz,但是實(shí)際一般工作頻率在5~2500Hz范圍,如果低于5Hz或者高于2500Hz就有可能做不了。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn):客戶給到的振動(dòng)試驗(yàn)條件,一般能夠給到的較多的是試樣質(zhì)量(重量),最大加速度值或者Grms值A(chǔ)SD或PSD。這樣我們就可以計(jì)算現(xiàn)有設(shè)備能否滿足相關(guān)條件,同時(shí)還要考慮瞬間超載的情況,通常這個(gè)系數(shù)為0.8。
因此f=ma就必須細(xì)化為:
f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8
客戶選型實(shí)例:
客戶給出條件:1kg試樣,加上夾具不會(huì)超過(guò)5kg,最大加速度要30g,問(wèn)8噸推力振動(dòng)臺(tái)能否滿足X、Y、Z三向振動(dòng)試驗(yàn)要求?
逐一確認(rèn)上式中(所列數(shù)據(jù)均時(shí)臨時(shí)假定):
m1=1kg(試樣)
m2=4kg(夾具)
m3=15kg(連接頭,水平方向需要計(jì)入)
m40=50kg(垂直擴(kuò)展臺(tái))
m41=300kg(水平臺(tái)面)
m5=60kg(動(dòng)圈)
X、Y向一般定義為水平向,Z向定義為垂直向。
水平向計(jì)算驗(yàn)證:
f=(m1+m2+m3+m41+m5+…)a/0.8
=(1+4+15+300+60)*30/0.8
=14250kg
=142500N>80000N
該值大于8噸的推力,所以不能滿足。
垂直向計(jì)算驗(yàn)證:
f=(m1+m2+m40+m5+…)a/0.8
=(1+4+50+60)*30/0.8
=4312.5kg
=43125N<80000N
該值小于8噸的推力,所以可以滿足試驗(yàn)。
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