振動(dòng)臺的結構分類(lèi)以及選型攻略！

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

很多企業(yè)在啟動(dòng)振動(dòng)臺項目采購前，相關(guān)負責人都會(huì )得到技術(shù)部或者工程的技術(shù)參數要求去市場(chǎng)上詢(xún)價(jià)，而大多數人其實(shí)對振動(dòng)臺完全不懂不知道區別分類(lèi)，也不懂得選型。這就導致了浪費了很多人力物力最后買(mǎi)回去的振動(dòng)臺根本達不到試驗標準，下面小編會(huì )振動(dòng)臺的結構，分類(lèi)，選型進(jìn)行一個(gè)基本的講解希望能幫到大家！

一、振動(dòng)臺的原理和結構

圖為：振動(dòng)系統的組成

振動(dòng)臺系統有幾大部分組成功率放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)功放）控制儀、振動(dòng)臺、附加臺面及夾具、制冷單元（有冷卻風(fēng)機、水冷裝置）、傳感器、水平滑臺。

二、振動(dòng)臺分類(lèi)

1、機械式振動(dòng)臺 — 原理是把機械能轉化成動(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。
機械振動(dòng)試驗臺頻率范圍一般為5-80hz。以zui大負載為主要規格。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(dòng)。它的噪音較大，也不能作隨機振動(dòng)。常用于電子、電工、光學(xué)儀器等產(chǎn)品的整機振動(dòng)試驗。

圖為：機械式振動(dòng)臺

2、電動(dòng)式振動(dòng)臺 — 原理是把電能轉換成動(dòng)能。

特點(diǎn)：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。工作性能穩定可靠，使用、操作與維護方便，能長(cháng)時(shí)間連續工作，臺面漏磁小。采用“雙磁路結構”、“自生成骨架動(dòng)圈”、“直線(xiàn)軸承和滾輪導向”、“耳軸隔振”等現代先進(jìn)技術(shù)和專(zhuān)用工藝，可分別完成三軸向的正弦振動(dòng)試驗和寬帶隨機振動(dòng)試驗，可完成經(jīng)典（半正弦、梯形、后峰鋸齒）沖擊和沖擊響應譜試驗?？膳渲脷夂蛳?，完成力學(xué)與氣候多環(huán)境綜合試驗?？芍谱黠L(fēng)冷/水冷/及其標準振動(dòng)臺。并且均滿(mǎn)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(chē)等行業(yè)使用較多。

圖為：電動(dòng)式振動(dòng)臺

3、液壓式振動(dòng)臺 — 原理是把液壓能轉換成動(dòng)能。
特點(diǎn)：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(dòng)試驗臺以輸出激振力為主要規格。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(dòng)，配以隨機控制儀可以作隨機振動(dòng)。它的噪音較大，運行成本及價(jià)格比較高。常用于汽車(chē)等產(chǎn)品的整車(chē)振動(dòng)試驗以及建筑、水利工程的地震模擬振動(dòng)試驗。

圖為：液壓式振動(dòng)臺

三、振動(dòng)臺選型實(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)臺標稱(chēng)最大推力，平常所說(shuō)的多少?lài)嵟_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(zhì)量單位就是噸或者千克，比如標稱(chēng)80KN的振動(dòng)臺通常稱(chēng)作8噸的臺子。

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（一般是水平向試驗時(shí)需要計入）m3

4）擴展臺面的質(zhì)量（水平滑臺或者垂直擴展臺面的質(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)復雜的計算得到。

圖為：PSD曲線(xiàn)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)臺都會(huì )標稱(chēng)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)臺的頻率雖然標稱(chēng)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。

根據經(jīng)驗：客戶(hù)給到的振動(dòng)試驗條件，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ASD或PSD。這樣我們就可以計算現有設備能否滿(mǎn)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)系數為0.8。

因此f=ma就必須細化為:

f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

客戶(hù)選型實(shí)例：

客戶(hù)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)臺能否滿(mǎn)足X、Y、Z三向振動(dòng)試驗要求？

 逐一確認上式中（所列數據均時(shí)臨時(shí)假定）：

m1=1kg（試樣）

m2=4kg（夾具）

m3=15kg（連接頭，水平方向需要計入）

m40=50kg(垂直擴展臺)

m41=300kg(水平臺面)

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(mǎn)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(mǎn)足試驗。

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