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选择振动台的初级指导

日期:2020-06-17 10:46
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摘要:

 电工、电子、网络通讯、家用电器、汽车、摩托车、化工及其它产品零部件需要进行进行模拟运输试验、正弦振动、随机振动、冲击试验,以评价产品在经历以上情况对产品性能外观的影响,甚至找出产品的缺陷,从而进行分析、改进和完善,从而提高产品的可靠性。也可以用来确定产品的共振频率、查找焊接点的漏焊、脱焊,亦可以用进行产品的应力分析。

如何选择振动试验设备呢,这是许多厂家还不太清楚。如果zui终用户对生产厂有指引,问题好办。如没有,就要自己考虑产品会经历哪些振动过程。比如说,产品远洋运输是从厂出去后,是走平坦的公路,再到轮船上,到了用户港口后,也是走平坦公路到用户手中。这时,只需用电动振动台对产品做振动试验就可以。如果运输中会遇到高低不平的道路,就要考虑做模拟汽车运输颠簸试验台或低频运输试验振动台。如果产品是装到航天飞行器上,更需要根据要求做更严格的试验,因这时产品会受到很大的冲击和振动。
       
各国各用户对产品振动试验的要求也各不相同,有的只需做一般的电振动试验,有的还要在高低温湿热的条件下做振动试验,美国还将军用的冷热冲击试验条件振动试验设备拿到了国际市场(世界上只有这一家能做到)。有的产品要做随机振动试验,控制器就比没有随机的复杂。有的产品还要做冲击试验(特别是航天用的产品)。有的要求试验频率能达到每秒一次以下或二次左右,因为这种频率在实际中会有的。做的要求越高,成倍增长。所以,一般只要满足用户要求即可,不可盲目添置设备,但又不能没有一定的试验设备,否则,在都要求产品可靠的世界里会有被淘汰的可能。
振动试验设备简介:
1.
工频(或变频,有人将此与机械振动台算为一类)式:早期的一种振动试验设备,只能小幅度按电源的正弦波来上下或水平方向振动,振动幅度一般只有几毫米(与国家标准、国际上的各种标准25.4mm、51mm或更大幅度要求相差很远),振动频率zui高也只有200次/秒或300次/秒。与产品真正会遇的一两千次相差甚远。尽管有的厂家将设备的振动频率做成可调,但并不等于能达到振动试验(幅度等)的要求。这类产品并没有国家标准,更无国际标准。所以,这类振动试验设备不能满足出口产品振动试验的要求。因此,大型振动试验设备厂家已将此种产品淘汰,在其新的产品手册中已不再登出。
2.
机械式:靠电机带动的振动来实现振动试验。此种振动试验设备的垂直方向上的振动幅度能达到5mm,而且有了扫频的功能(振动的频率来回从某个范围变到另一个范围作振动),可做水平和垂直方向的振动试验。这种试验方法虽然不一定能满足国标或国际标准,但比上一种有了很大的进步,可以对产品进行一定的振动试验。能适合一些中小企业的要求。这类产品因能满足简单的要求(不是严格的要求),还是有国家标准(GB)和国际电工标准IEC)。
3.
电动振动式:这是国际上常用的振动试验装置。振动频率可以从2次/秒到2000或3000次/秒,幅度可达51mm(2英寸),垂直方向还可一有加速度的上下振动。载人航天飞船的振动试验也用此种设备进行,我国突破了西方世界对我们的禁运,自己成功地制造出可做5吨以上的振动试验设备。这里要注意是,当要求低频到2次/秒时,设备的上限频率受阻,一般只能到2000次/秒。有的厂家将此类单独称为低频振动试验台。
4.电子液压式:此种能产生更大的振动推力,可达100吨以上,频率也可以低与2次/秒,一般用在模拟汽车、船只运输的振动试验。
 由于电动振动式(系统)是国际上常用的标准,现简单介绍选用方法。
1.首先要认定测试标准。是按国标,还是UL(美国)、IEC(国际电工)、JIS(日本标准)等等。认定标准后,从该标准中查出自己产品做试验所要求的加速度a和振幅D。
2.根据加速度来找振动试验所需要的推力:
          牛顿定律:    F=ma
      如果当看的标准没提到加速度a时,需要按以下公式计算:
        a=(2пf)²хD(/1000)
公式中的频率f和振幅D(单峰值,0-P;若已经知道双峰值P-P需要转换)是已知的(振动试验要求)。
    公式中的质量m包括:产品质量(“重量”)、振动设备中的动圈质量、放产品的辅助台面的质量(共三个质量)。
每个生产厂都列有表可查辅助台面的质量,按自己产品尺寸大小,从表中可以查出质量。
在不知道动圈质量的情况下(一般可从厂家产品手册中查出),可以暂不计算其质量。
将两个质量(“重量”)代入公式 F=ma,算出推力F。
   从表中查zui大(或额定)正弦激振力,F必需小于或等于该推力的型号,即是要求的型号。
  然后需要计算在高加速度,低频率的情况下的振幅值(此时往往会比较大),选择台体的振幅如果小于计算值,需要选择大振幅振动台。
 
电动振动台、机械振动台、电子液压振动台的主要性能比较
实际使用中以电动式振动台应用范围zui广,约占在役的振动台的百分之八十以上,特别在宽带随机振动试验领域,电动振动台更是独领风骚,但是随着使用目的与要求的不同,用户在选择振动台时还需注意以下一些问题。
作为计量标准的振动试验台通常使用电动振动台,而且一般选用永磁式振动台,当需要标定质量或体积较大的传感器时也可以用激磁电动振动台式,其原因是电动振动台波形失真度zui小,在很宽的范围内可达到1%~3%,甚至更低,而且信噪比高。
电子液压台,使用范围比较小,适合以下要求条件:大推力、超低压、长冲程,重负载。在振动台选型时,请特别注意“0”的概念,许多厂商对自己振动台的工作频率都写“0~3KHz”或“0~5KHz”,这个“0”给人以极大的迷惑,一方面振动台不可能在零频工作,另一方面对于1KHz的振动参数指标(位移、速度、加速度)也需要明确。
机械台只能用于几Hz到100Hz(多做到55Hz),直接驱动(凸轮式等)的范围更窄。机械台结构牢固,价格低廉,但它一般只能用于正弦试验,zui多的用途是包装模拟运输、产线巡检或在预算不足的情况下的权且方案。

振动加速度、速度、位移的关系
     加速度 a[m/s2] =(2πf)2d/1000
      =2πfVa[m/s2] ≈0.0394df2
      ≈6.28fV

      速度   v[m/s]  =2πfd/1000
      =a/2πfv[m/s] ≈0.00628fd
      ≈0.159a/f

      位移 d[mm]   =1000a/(2πf)2
      =1000v/2πfd[mm] ≈25.5a/f2
      ≈159.2V/f

d:    位移(0-p)mm
v:     速度(m/s)
a:    加速度(m/s2)
f:     频率(Hz)

       因为振动台尤其是电磁式振动台的试验情况比较抽象,理解需要一定的物理基础,而涉及的指标多有互相限定,以上今供有一定基础的客户参考,更详细的技术问题,欢迎垂询我公司。

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