振動臺的結構分類以及選型攻略！

前言：多年來,國內實驗室力學環(huán)境模擬試驗的規(guī)模與投資、涉及行業(yè)的領域與深度、參與人員的數量與技能發(fā)生質的改變，對推動國內振動臺的振動試驗發(fā)展有很大的影響，而目前振動臺已廣泛用于航空航天、電子電器、艦船、兵器、交通機車等眾多領域！

很多企業(yè)在啟動振動臺項目采購前，相關負責人都會得到技術部或者工程的技術參數要求去市場上詢價，而大多數人其實對振動臺完全不懂不知道區(qū)別分類，也不懂得選型。這就導致了浪費了很多人力物力最后買回去的振動臺根本達不到試驗標準，下面小編會振動臺的結構，分類，選型進行一個基本的講解希望能幫到大家！

 

一、振動臺的原理和結構

 

圖為：振動系統的組成

 

振動臺系統有幾大部分組成功率放大器（簡稱功放）控制儀、振動臺、附加臺面及夾具、制冷單元（有冷卻風機、水冷裝置）、傳感器、水平滑臺。

 

二、振動臺分類

1、機械式振動臺 — 原理是把機械能轉化成動能。
特點：推力大、波形差、價格低廉，適用于低頻（5hz-80hz）疲勞實驗。
機械振動試驗臺頻率范圍一般為5-80hz。以zui大負載為主要規(guī)格。zui大位移一般為±3-5mm。zui大加速度一般可達10g。臺面尺寸大。一般不用配水平滑臺即可作水平振動。它的噪音較大，也不能作隨機振動。常用于電子、電工、光學儀器等產品的整機振動試驗。

圖為：機械式振動臺

2、電動式振動臺 — 原理是把電能轉換成動能。

特點：推力大，數據波形精準，振幅可調，支持頻率5-5000HZ，加速度可達100G。工作性能穩(wěn)定可靠，使用、操作與維護方便，能長時間連續(xù)工作，臺面漏磁小。采用“雙磁路結構”、“自生成骨架動圈”、“直線軸承和滾輪導向”、“耳軸隔振”等現代先進技術和專用工藝，可分別完成三軸向的正弦振動試驗和寬帶隨機振動試驗，可完成經典（半正弦、梯形、后峰鋸齒）沖擊和沖擊響應譜試驗。可配置氣候箱，完成力學與氣候多環(huán)境綜合試驗。可制作風冷/水冷/及其標準振動臺。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、交通機車等行業(yè)使用較多。

圖為：電動式振動臺

3、液壓式振動臺 — 原理是把液壓能轉換成動能。
特點：低頻（超低頻）、推力大、負載能力強、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）。
液壓振動試驗臺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10g。配以水平滑臺可以作水平振動，配以隨機控制儀可以作隨機振動。它的噪音較大，運行成本及價格比較高。常用于汽車等產品的整車振動試驗以及建筑、水利工程的地震模擬振動試驗。

圖為：液壓式振動臺

三、振動臺選型實例

 

選型最重要最基本的一個公式：

 

f=ma

 

1、推力(f)  單位是牛（N）

推力一般有振動臺標稱最大推力，平常所說的多少噸臺子，或者多少公斤的臺子。推力的單位是牛頓（N），力的單位換算成質量單位就是噸或者千克，比如標稱80KN的振動臺通常稱作8噸的臺子。

 

2、質量(m) 單位是千克（kg）

質量分為以下幾個可能的部分

1）試樣的質量m1

2）夾具的質量m2

3）連接頭的質量（一般是水平向試驗時需要計入）m3

4）擴展臺面的質量（水平滑臺或者垂直擴展臺面的質量）m4

5）動圈的質量（這是基本是一個恒定值）m5

所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…

 

3、試驗要求的最大加速度（a）單位：m/s^2或者g

換算關系：10*m/s^2=g

隨機振動中用加速度均方根值（Grms 單位：g）

 

Grms由ASD或者PSD通過復雜的計算得到。

 

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

一般振動臺都會標稱比如：最大位移（p‐p）：76mm，只要不超過這個就可以了。

 

5、頻率范圍，一般的電動振動臺的頻率雖然標稱頻率范圍：2～2700Hz，但是實際一般工作頻率在5~2500Hz范圍，如果低于5Hz或者高于2500Hz就有可能做不了。

 

根據經驗：客戶給到的振動試驗條件，一般能夠給到的較多的是試樣質量（重量），最大加速度值或者Grms值ASD或PSD。這樣我們就可以計算現有設備能否滿足相關條件，同時還要考慮瞬間超載的情況，通常這個系數為0.8。

 

因此f=ma就必須細化為:

f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

 

客戶選型實例：

 

客戶給出條件：1kg試樣，加上夾具不會超過5kg，最大加速度要30g，問8噸推力振動臺能否滿足X、Y、Z三向振動試驗要求？

 逐一確認上式中（所列數據均時臨時假定）：

m1=1kg（試樣）

m2=4kg（夾具）

m3=15kg（連接頭，水平方向需要計入）

m40=50kg(垂直擴展臺)

m41=300kg(水平臺面)

m5=60kg（動圈）

 

X、Y向一般定義為水平向，Z向定義為垂直向。

 

水平向計算驗證：

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。

 

垂直向計算驗證：

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。

 

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