振動(dòng)試驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備

關(guān)于振動(dòng)試驗(yàn)及振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備一、振動(dòng)試驗(yàn)及常用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

振動(dòng)試驗(yàn)是評(píng)定元器件、零部件及整機(jī)在預(yù)期的運(yùn)輸及使用環(huán)境中的抵抗能力，根據(jù)產(chǎn)品所承受的環(huán)境不同，振動(dòng)試驗(yàn)分以下種類：

1、正弦定頻試驗(yàn)在選定的頻率上（可以是共振頻率，特定頻率，或危險(xiǎn)頻率）按規(guī)定的量值進(jìn)行正弦振動(dòng)試驗(yàn)，并達(dá)到規(guī)定要求的時(shí)間。

2、正弦掃頻試驗(yàn)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，按規(guī)定的量值以一定的掃描速率由低頻到高頻，再由高頻到低頻作為一次掃頻，直到達(dá)到規(guī)定的總次數(shù)為止。第2頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

掃頻試驗(yàn)分線性掃頻試驗(yàn)和指數(shù)掃頻試驗(yàn)線性掃頻速度由掃頻速率（Hz/s）或單次掃頻時(shí)間決定。指數(shù)掃頻速度的掃頻速率一般為每分鐘一個(gè)倍頻乘，單次掃頻時(shí)間為第3頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、窄帶隨機(jī)掃描試驗(yàn)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，用某一中心頻率上某一帶寬的窄帶隨機(jī)信號(hào)作由低頻到高頻，再由高頻到低頻的掃描，并達(dá)到規(guī)定要求的時(shí)間。4、寬帶隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，按規(guī)定的譜形狀和總均方根值（GRMS）作寬帶隨機(jī)振動(dòng)，并達(dá)到規(guī)定要求的時(shí)間。第4頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天5、寬帶隨機(jī)疊加正弦振動(dòng)試驗(yàn)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在隨機(jī)振動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加有若干個(gè)頻率的正弦振動(dòng)，按規(guī)定量級(jí)規(guī)定時(shí)間完成試驗(yàn)。6、寬帶隨機(jī)疊加窄帶隨機(jī)掃描振動(dòng)試驗(yàn)在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)，在寬帶隨機(jī)振動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加有若干窄帶隨機(jī)峰值，按規(guī)定量級(jí)規(guī)定時(shí)間完成試驗(yàn)。7、跑車試驗(yàn)在選定的路面上，將試驗(yàn)樣品裝在運(yùn)輸車上，以一定的車速行駛?cè)舾纱?，用?lái)模擬在不同路面上的振動(dòng)情況。第5頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

以上振動(dòng)試驗(yàn)的量值GB2423,及GJB150、GJB360、根據(jù)不同的使用環(huán)境規(guī)定了相應(yīng)的試驗(yàn)量值。

GB2423是對(duì)電工電子產(chǎn)品的基本環(huán)境試驗(yàn)所作的規(guī)定。

GJB150是對(duì)軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。

GJB360是對(duì)軍用電子及電氣元器件試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。

GJB548是對(duì)軍用微電子器件試驗(yàn)方法所作的規(guī)定。第6頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的基本參數(shù)及選型

1、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的基本參數(shù)①最大載荷最大載荷是振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的承受載荷的能力，振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備承受載荷的能力決定于承載彈簧和導(dǎo)向系統(tǒng)的強(qiáng)度，其中還包括最大允許的重心高度及最大允許偏載力矩第7頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天②最大推力振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備所能產(chǎn)生的最大激振力是試驗(yàn)設(shè)備的最大推力。衡量推力的物理量是加速度；計(jì)算公式為：

F=MaF:最大推力單位：kgM＝M1+M2M1:為活動(dòng)系統(tǒng)重量，

M2:為負(fù)載重量單位：kg第8頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天③頻率范圍振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備允許的工作頻率范圍，振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的頻率范圍主要決定于活動(dòng)系統(tǒng)的一階諧振頻率范圍，尤其對(duì)于電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，其額定上限頻率約為一階諧振頻率的1.2倍左右。如下圖所示：第9頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第10頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天④最大位移機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的最大位移決定于激振器的偏心力矩，受系統(tǒng)結(jié)構(gòu)限制最大位移一般為5mm，峰峰值為10mm。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的最大位移決定于動(dòng)圈的活動(dòng)空間及承載簧的線性行程，目前的電動(dòng)臺(tái)最大位移一般為25.4mm，峰峰值為51mm。⑤最大速度機(jī)械振動(dòng)臺(tái)不受最大速度的限制，只受最大位移及最大加速度的限制。第11頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)由于受功放最大輸出電壓的限制，存在最大速度，因?yàn)樵谧畲笏俣葧r(shí)動(dòng)圈繞線切割磁力線產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)要消耗功放電壓。目前的電動(dòng)臺(tái)允許的最大速度為1.2－2m/s。⑥最大加速度最大加速度是振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備空載時(shí)的加速度，是衡量振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備推力的一項(xiàng)參數(shù)。第12頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、常用的振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備分機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、電液振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)。①機(jī)械式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)屬低頻大載荷振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，頻率為5－80Hz，載荷從50kg－1000kg，位移為5mm左右，加速度為3－20g。適宜于低頻定振試驗(yàn)或低頻定位移掃頻試驗(yàn)，不能作定加速度掃頻試驗(yàn)，機(jī)械式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是一種開(kāi)環(huán)式振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備。一次裝夾可實(shí)現(xiàn)垂直和水平兩方向振動(dòng)。第13頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天②電液式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電液式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)屬中低頻大位移、大推力振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，頻率為2－200Hz，推力可達(dá)數(shù)十噸，位移可達(dá)50mm左右。適宜于低頻定振試驗(yàn)或中低頻掃頻試驗(yàn)及隨機(jī)試驗(yàn)和沖擊實(shí)驗(yàn)。電液式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是一種閉環(huán)式振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備。③電動(dòng)式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)電動(dòng)式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)屬高頻、大位移、大推力振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)，頻率范圍為5－3000Hz，推力可達(dá)十六噸，位移可達(dá)25.4mm。適宜于任何形式的給定信號(hào)的振動(dòng)及沖擊試驗(yàn)。電動(dòng)式振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是一種閉環(huán)式振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備第14頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天④模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)可代替實(shí)際跑車試驗(yàn)。第15頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備的選型及使用首先應(yīng)根據(jù)所做試驗(yàn)的頻率范圍及掃頻方式選擇振動(dòng)臺(tái)的類型（機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)或電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)）（1）機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的選型機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)是按載荷大小命名的，

a、一般技術(shù)指標(biāo)載荷：15-1000kg

臺(tái)面尺寸：一般為方臺(tái)面最大位移：5mm

最大加速度：5-20g

頻率范圍：5-80Hz

試驗(yàn)方式：定頻、定位移線性或指數(shù)掃頻振動(dòng)方向：垂直和水平

b、機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的選型根據(jù)試品重量、試品大小、及試品需要振動(dòng)的方向選擇振動(dòng)臺(tái)的型號(hào)。

第16頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天（c）機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的使用第17頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第18頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第19頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的選型與使用電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是以推力大小命名

a、一般技術(shù)指標(biāo)：推力：載荷：臺(tái)面尺寸:

空載加速度：最大位移：頻率范圍：一般為5-3000Hz

振動(dòng)方向：可帶水平滑臺(tái)

b、電動(dòng)臺(tái)的選型

(a)電動(dòng)臺(tái)推力大小的選擇

F=(M1+M2)aF:試驗(yàn)所需推力

M1:活動(dòng)系統(tǒng)重量

M2:試品重量

a:試驗(yàn)加速度

第20頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天(b)功率放大器的選擇（c）傳感器和電荷放大器的選擇

c、電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的使用第21頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第22頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第23頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第24頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第25頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第26頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)的選型及使用模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)是以載荷大小命名的。模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)是實(shí)際跑車試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)再現(xiàn)。

a、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)的一般指標(biāo)載荷：臺(tái)面大小：加速度總均方根值：強(qiáng)化等級(jí)：

b、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)的選型

c、模擬汽車運(yùn)輸試驗(yàn)臺(tái)的使用

第27頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第28頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)及隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)

1、電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的頻率特性電動(dòng)臺(tái)的下限頻率為5Hz，單獨(dú)就控制儀及振動(dòng)臺(tái)均可達(dá)到5Hz以下，但是5Hz以下加速度較小，受控制儀動(dòng)態(tài)范圍的限制，很難實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電動(dòng)臺(tái)的上限頻率一般為動(dòng)圈一階諧振頻率的1.2倍，電動(dòng)臺(tái)的一階諧振頻率與電動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈的直徑有關(guān)，動(dòng)圈的直徑越大一階諧振頻率越低，動(dòng)圈的直徑越小一階諧振頻率越高。第29頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天第30頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

我公司設(shè)計(jì)的電動(dòng)臺(tái)充分考慮GJB150、GJB360、GJB548的要求，結(jié)合國(guó)外電動(dòng)臺(tái)的特點(diǎn)，10000N以下電動(dòng)臺(tái)做到高頻率高加速度，適宜于元器件的正弦及隨機(jī)試驗(yàn)，滿足GJB360、GJB548的需要。20000N以上電動(dòng)臺(tái)做到大臺(tái)面高帶載特性，適宜于部件及整機(jī)的正弦及隨機(jī)試驗(yàn)，滿足GJB150的需要。

推力10000N20000N30000N50000N臺(tái)面尺寸φ220φ400φ500φ500上限頻率3000Hz2500Hz2000Hz2000Hz第31頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天①電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的空載加速度電動(dòng)臺(tái)的空載加速度是描術(shù)電動(dòng)臺(tái)推力的一項(xiàng)參數(shù)，并不是電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的空載加速度低電動(dòng)臺(tái)的推力就小，片面提高電動(dòng)臺(tái)的空載加速度要以犧牲電動(dòng)臺(tái)的可靠性為代價(jià)。以3000N電動(dòng)臺(tái)帶載200kg負(fù)載為例說(shuō)明如下：

30000N,空載加速度65g的振動(dòng)臺(tái)推力M活空載加速度200kg負(fù)載下加速度30000N45kg65g12.19g第32頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

30000N,空載加速度100g的振動(dòng)臺(tái)在200kg負(fù)載下兩者加速度只差0.8g

推力M活空載加速度200kg負(fù)載下加速度30000N30kg100g13g第33頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天②電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)作沖擊試驗(yàn)隨著控制儀技術(shù)的發(fā)展，及開(kāi)關(guān)功放技術(shù)的應(yīng)用，電動(dòng)臺(tái)允許的振動(dòng)速度得到很大提高，為電動(dòng)臺(tái)作沖擊試驗(yàn)提供了很大的方便，由于使用了開(kāi)關(guān)功放，電動(dòng)臺(tái)允許的沖擊速度可達(dá)5m/s允許的沖擊推力為正弦推力峰值的2倍。③

隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)技術(shù)隨機(jī)振動(dòng)是較為真實(shí)的反映實(shí)際環(huán)境的一種試驗(yàn)方法，它的概念較為抽象，涉及的知識(shí)面較寬，作為我們?cè)囼?yàn)人員需從以下兩方面弄清楚隨機(jī)振動(dòng)。第34頁(yè),共39頁(yè)，2024年2月25日，星期天

⑴隨機(jī)振動(dòng)與正弦振動(dòng)的區(qū)別正弦振動(dòng)在任意一瞬間只包含一種頻率的振動(dòng)，而隨機(jī)振動(dòng)在任意一瞬間包含頻譜范圍內(nèi)的各種頻率的振動(dòng)，這