目前很多企業(yè)做振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行檢測(cè),而電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)就是目前使用最廣泛的振動(dòng)測(cè)試設(shè)備。其頻率范圍寬,小型振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為5~200Hz,大型振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為5~3000Hz;動(dòng)態(tài)范圍寬,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)控制;加速度波形好,適合產(chǎn)生隨機(jī)波;加速。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)通電導(dǎo)體處于恒定磁場(chǎng)時(shí)它會(huì)受到力的作用。當(dāng)交流電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí),將產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)線圈正式處于高磁感應(yīng)強(qiáng)度的間隙中。當(dāng)從信號(hào)發(fā)生器或振動(dòng)控制器產(chǎn)生所需的振動(dòng)信號(hào)并由功率放大器放大時(shí),它被傳遞到驅(qū)動(dòng)線圈,這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)波形。
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)基本上由一個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈和一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件、的運(yùn)動(dòng)部件懸掛和引導(dǎo)裝置、激勵(lì)和消磁單元、表體和支撐裝置組成。驅(qū)動(dòng)線圈和運(yùn)動(dòng)部件是振動(dòng)臺(tái)的核心部件。其一階諧振頻率決定了振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍。由于運(yùn)動(dòng)部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu),一階諧振頻率的計(jì)算非常困難。一般基于經(jīng)驗(yàn)估計(jì),這通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的誤區(qū)。在20世紀(jì)80年代末,使用有限元方法計(jì)算電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的共振頻率。它不僅提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,而且便于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,大大提高了振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)可靠性。
注圖為:(電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)風(fēng)冷式)
振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)線圈電流以直接和電感方式產(chǎn)生。直接模式是將放大器的電流輸出直接添加到驅(qū)動(dòng)線圈,這是振動(dòng)器的主流。電感是將交流電流傳遞到固定線圈,然后在驅(qū)動(dòng)線圈中感應(yīng)產(chǎn)生電流。感應(yīng)振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)線圈不需要引導(dǎo)電纜,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但振動(dòng)臺(tái)效率較低。
振動(dòng)臺(tái)通過(guò)自然冷卻冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷和油冷幾種方式進(jìn)行冷卻。自然冷卻僅適用于低功率的小型激勵(lì)器。由于油冷卻方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜,新開(kāi)發(fā)的振動(dòng)臺(tái)很少見(jiàn)。仍在使用的油冷式振動(dòng)臺(tái)應(yīng)注意保持油的質(zhì)量和數(shù)量。強(qiáng)制風(fēng)冷是小型和中型振動(dòng)臺(tái)的常用冷卻方法。它使用高壓風(fēng)扇連續(xù)從平臺(tái)提取熱空氣以實(shí)現(xiàn)冷卻。這樣冷卻時(shí),驅(qū)動(dòng)線圈和勵(lì)磁線圈的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,設(shè)備安裝方便,成本低,不會(huì)造成普通漏水站、的漏水。然而,高壓風(fēng)扇工作非常大,對(duì)操作員有很大的影響。風(fēng)冷冷卻效率相對(duì)較低,不適合冷卻大型振動(dòng)臺(tái)。水冷是大中型振動(dòng)臺(tái)的常用冷卻方法。通常,水冷臺(tái)的繞組用中空漆包線纏繞,冷卻水直接引入中空漆包線進(jìn)行冷卻,冷卻效率高,不太大。噪音。然而,振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,冷卻水的水質(zhì)較高,通常使用蒸餾水或去離子水。在水冷站,美國(guó)、英國(guó)公司的設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷,即驅(qū)動(dòng)線圈引出電纜和水管的結(jié)構(gòu)不合理,勵(lì)磁線圈的磁路不合理。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)常泄漏并且需要高水質(zhì),總是換水。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的水回路并聯(lián)連接、電路系列、水電接頭均采用新型結(jié)構(gòu)繞組與螺紋連接解決。它的水質(zhì)要求低,水壓低,漏水少。功率放大器是電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的重要組成部分,其性能和與振動(dòng)臺(tái)的匹配狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。功率放大器已發(fā)展到三代,從電子管放大器到晶體管線性放大器再到數(shù)字開(kāi)關(guān)放大器。電子管放大器基本上用于新生產(chǎn)的設(shè)備。近年來(lái),開(kāi)關(guān)放大器已在國(guó)外開(kāi)發(fā)。它利用了晶體管的開(kāi)關(guān)特性,并且管消耗小,效率可高達(dá)90%,并且是普通線性放大器的效率。只有約50%。正是因?yàn)殚_(kāi)關(guān)放大器本身產(chǎn)生的熱量較少,其冷卻非常簡(jiǎn)單,輸出功率為幾十千伏的放大器只需一個(gè)小型軸流風(fēng)扇即可冷卻,因此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。相同的線性放大器必須用水冷卻并具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。開(kāi)關(guān)放大器在低功率輸出時(shí)具有相對(duì)高的失真,并且機(jī)箱需要更好的電磁屏蔽,這會(huì)對(duì)周?chē)O(shè)備造成電磁干擾。
注圖為:(電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)水冷式)
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的技術(shù)規(guī)格為:額定正弦推力、隨機(jī)推力RMS、工作頻率范圍、最大加速度、最大速度、最大位移、運(yùn)動(dòng)部件有效質(zhì)量、工作面允許直接軸承質(zhì)量、工作面允許偏心扭矩、散射磁場(chǎng)、加速度波形失真度、工作面加速度均勻性和橫向振動(dòng)比。振動(dòng)臺(tái)的推力是指運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量和在質(zhì)量下可以實(shí)現(xiàn)的加速度的乘積,而不是試件的重量。額定正弦推力是運(yùn)動(dòng)部件的有效質(zhì)量和最大加速度的峰值的乘積。當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功率譜密度曲線(例如ISO5344)測(cè)試振動(dòng)臺(tái)時(shí),隨機(jī)推力的有效值是運(yùn)動(dòng)部件的有效質(zhì)量和振動(dòng)的可實(shí)現(xiàn)的最大有效值的產(chǎn)品。
電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)仍將是未來(lái)振動(dòng)試驗(yàn)的核心設(shè)備,其制造技術(shù)將在兩個(gè)方面發(fā)展。首先,新材料的應(yīng)用,隨著大型磁性材料成本的降低,大型永磁振動(dòng)臺(tái)將成為可能,這種振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,節(jié)能,可靠性高。功率放大器使用更多數(shù)字和模塊化電路,更小,更高效。第二個(gè)是新方法的應(yīng)用。隨著有限元方法的普及,可以快速準(zhǔn)確地計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。由于振動(dòng)臺(tái)與汽車(chē)和其他產(chǎn)品相比非常小,因此只能小批量生產(chǎn)。這使得設(shè)計(jì)不同用戶(hù)、的不同測(cè)試件變得容易,以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件和夾具的集成設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了最佳性能。
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