振動試驗原理及試驗考慮的條件

振動試驗臺的應用：因為任何產品在運送、使用、保存、中會產生碰撞、振動,使產品在某一段時間產生不良，嚴重影響產品的使用和不必要的經濟損失，為了避免這事態的發生我們就要提早知道產品或產品中的部件的耐振壽命。采用振動試驗臺就能通過放置于振動臺面上的產品的不同方向、不同頻率、不同波形的振動而發現產品的耐振性能。那么，振動試驗臺是如何工作？如何選擇振動試驗條件呢？

一）、振動試驗臺的原理和結構

                                                     振動試驗臺振動系統的組成
 
振動試驗臺系統有幾大部分組成，控制儀、功率放大器（簡稱功放）、振動臺、制冷單元（有風冷、水冷、油冷多種形式）、傳感器。
                                                                     振動試驗臺、電動振動臺的原理示意圖

驅動線圈中通入交流電，動圈將受到磁場交變力的作用，使活動系統產生運動，即電→磁→力。由于試樣尺寸及安裝方式的不同，一般都需要安裝垂直擴展臺面。又因為試驗要求水平方面的振動臺，一般也需要有水平滑臺。

垂直擴展臺面（圓形）

垂直擴展臺面（方形）

水平滑臺

水平滑臺的組成：導軌、花崗巖平臺、金屬臺面、連接頭、油壓系統等。通過油壓系統在花崗巖平臺和金屬臺面之前泵入潤滑油形成油膜，便于減小金屬臺面沿著導軌在水平向運動的摩擦力。金屬臺面通過連接頭與振動臺連接。
 
二）、振動試驗臺振動試驗需要考慮的條件：

zui重要zui基本的振動試驗臺一個公式：
 
f=ma
 
1、推力(f)  單位是牛（N）
推力一般有振動臺標稱zui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、振動試驗臺試驗要求的zui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。

PSD曲線圖例

振動試驗臺功率譜密度（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：zui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臺振動試驗條件，一般能夠給到的較多的是試樣質量（重量），zui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

實例：
客戶給出振動試驗臺條件：1kg試樣，加上夾具不會超過5kg，zui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，所以振動試驗臺可以滿足。