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振动台的结构分类以及选型攻略!

返回列表 来源:剑乔仪器 浏览: 128 发布日期:2019-12-14

前言:多年来,国内实验室力学环境模拟试验的规模与投资、涉及行业的领域与深度、参与人员的数量与技能发生质的改变,对推动国内振动台的振动试验发展有很大的影响,而目前振动台已广泛用于航空航天、电子电器、舰船、兵器、交通机车等众多领域!

很多企业在启动振动台项目采购前,相关负责人都会得到技术部或者工程的技术参数要求去市场上询价,而大多数人其实对振动台完全不懂不知道区别分类,也不懂得选型。这就导致了浪费了很多人力物力最后买回去的振动台根本达不到试验标准,下面小编会振动台的结构,分类,选型进行一个基本的讲解希望能帮到大家!

 

一、振动台的原理和结构

 

图为:振动系统的组成

 

振动台系统有几大部分组成功率放大器(简称功放)控制仪、振动台、附加台面及夹具、制冷单元(有冷却风机、水冷装置)、传感器、水平滑台。

 

二、振动台分类

1、机械式振动台 — 原理是把机械能转化成动能。
特点:推力大、波形差、价格低廉,适用于低频(5hz-80hz)疲劳实验。
机械振动试验台频率范围一般为5-80hz。以zui大负载为主要规格。zui大位移一般为±3-5mm。zui大加速度一般可达10g。台面尺寸大。一般不用配水平滑台即可作水平振动。它的噪音较大,也不能作随机振动。常用于电子、电工、光学仪器等产品的整机振动试验。

图为:机械式振动台

2、电动式振动台 — 原理是把电能转换成动能。

特点:推力大,数据波形精准,振幅可调,支持频率5-5000HZ,加速度可达100G。工作性能稳定可靠,使用、操作与维护方便,能长时间连续工作,台面漏磁小。采用“双磁路结构”、“自生成骨架动圈”、“直线轴承和滚轮导向”、“耳轴隔振”等现代先进技术和专用工艺,可分别完成三轴向的正弦振动试验和宽带随机振动试验,可完成经典(半正弦、梯形、后峰锯齿)冲击和冲击响应谱试验。可配置气候箱,完成力学与气候多环境综合试验。可制作风冷/水冷/及其标准振动台。并且均满足GB/T13310-1991、GB2423、10-1995、JJG190-1997、JJG948-1999、IEC68-2-64(FC)、GJB150-86、GJB360、IEC68-2-64(FH)目前在要求较高的航空航天、电子电器、舰船、兵器、交通机车等行业使用较多。

图为:电动式振动台

3、液压式振动台 — 原理是把液压能转换成动能。
特点:低频(超低频)、推力大、负载能力强、控制方便,但工作上限频率低(一般以几十hz到几百hz为上限)。
液压振动试验台以输出激振力为主要规格。频率范围一般为1-200hz。zui大位移一般为±100-200mm。zui大加速度一般可达10g。配以水平滑台可以作水平振动,配以随机控制仪可以作随机振动。它的噪音较大,运行成本及价格比较高。常用于汽车等产品的整车振动试验以及建筑、水利工程的地震模拟振动试验。

图为:液压式振动台

三、振动台选型实例

 

选型最重要最基本的一个公式:

 

f=ma

 

1、推力(f)  单位是牛(N)

推力一般有振动台标称最大推力,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、试验要求的最大加速度(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。

 

图为:PSD曲线图例

 

 

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:最大位移(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条件,一般能够给到的较多的是试样质量(重量),最大加速度值或者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

 

客户选型实例

 

客户给出条件:1kg试样,加上夹具不会超过5kg,最大加速度要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,所以可以满足试验。

 

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