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嘉峪檢測網 2020-09-17 17:26
針對試驗條件和試驗體，如何選擇合適且經濟的振動臺進行試驗？下面進行闡述。
試驗前，必須明確試驗條件和要求。需要考慮的要素如下：
※有沒有試驗規格？
※振動臺式樣規格。
※試驗種類：正弦試驗、隨機試驗、沖擊試驗、etc.。
※頻率范圍。
※加速度、速度大小。
※振幅（位移）大小。
※試驗體的尺寸、質量、形狀等。
※夾具的尺寸、質量、形狀、共振點等。
※振動方向（垂直、水平、二軸同時振動、三軸同時振動）
※是否和溫度、濕度、高度（氣壓）、光照等條件復合試驗？
※試驗的控制點、檢測點、控制誤差范圍等。
※其他特殊要求等
試驗規格介紹
1.ISO（International Organization for Standard，國際標準化機構）
2.CCC（China Compulsory Certificate System），GJB（國軍標），GB（國標）
3.MIL（Military Specifications and Standard,美軍標）
4.IEC（International Electro-technical Commission,國際電氣標準會議）
5.EN（European Norm）
6.JIS（Japanese Industrial Standard,日本工業規格）
7.各個公司內部規格BMW，TOYOTA, HONDA, SONY, SHARP, Panasonic。
要讀懂試驗規格是一件很困難的事情，只能在試驗中慢慢去理解，多請教，多學習。
振動試驗機的式樣規格
各個廠家的設備目錄中記載有很多參數和規格，一般標準振動臺以下幾個參數比較重要，
最大正弦加振力：10kN、20kN、30kN、、、、、600kN
最大正弦加速度：1000m/s2
最大正弦速度：2m/s、2.5m/s
最大位移：51mm、76mm、100mm
使用頻率范圍：5Hz～3000Hz
動圈質量：加振力不同，質量不同。
這些規格參數代入前面的A、V、D、f四者之間的計算公式，即
通過上面的計算公式，可以得到設備的交越頻率和最大正弦能力特性曲線圖（無負載）。再結合牛頓第二定律計算出各種負載下的最大加速度，繼續使用上面的式子，可得到各種負載下的交越頻率和能力特性曲線圖。
最大正弦能力特性曲線圖（無負載情況）
圖中可以看出，電動振動臺有三個工作區域，低頻段對應位移區域，低中頻段對應速度區域，中高頻段對應加速度區域。或者說低頻段受最大位移限制，低中頻段受最大速度限制，中高頻段受最大加速度限制。每個物理量對應頻率變換點就是交越頻率。因此，如果說5Hz的時候需要滿足加速度500m/s2，或者1000Hz的時候滿足位移50mmp-p，那就是外行話了。
圖中可以看出，25kg負載情況下，藍線以下（含藍線）的試驗條件該設備都可以對應。超出藍線對應的話，導致設備故障損壞。個人經驗，振動臺的損壞，一半以上都是過負載原因造成的，切記！
例題：某電動振動臺使用頻率范圍5～2000Hz，最大位移51mmp-p，最大速度2m/s，最大加速度1000m/s2，請計算位移到速度，速度到加速度的兩個交越頻率，并試著畫出該設備無負載最大能力特性曲線圖。
試驗條件的確認
試驗的種類：正弦試驗、隨機試驗、沖擊試驗、etc。
試驗頻率范圍f
加速度大小A、
加振力F=∑mA≦最大正弦加振力（下節重點敘述）
振幅（位移大小）D
速度大小V
1．正弦定頻試驗的場合
試驗條件：頻率10Hz 加速度10G
半位移峰值D0-p = A0-p/（2πf）2 = 10×9.8/62.82= 24.85mm
全位移峰峰值49.70mm （注意半位移和全位移的倍數）
一般振動臺的全位移峰峰值有51mm、76mm、100mm，為了安全起見可以選76mm的設備。（請再計算一下速度的峰值。）
注意：
① 控制儀輸入f、A、D、V中的兩個參數，會自動得出另外兩個參數。
②掃頻試驗的時候取最大值。
③正弦試驗一般各個參數小于試驗機的規格值即可，一般安全系數1.2~1.3。
④以上計算都假定沒有夾具和試驗體的共振影響。
2．隨機試驗的場合
加振力
試驗加振力rms≦隨機額定rms
（必要時需要試驗PSD的等價頻幅修正）
速度
3?試驗速度rms≦正弦波額定速度峰值
位移
3.5?試驗位移rms≦正弦波額定位移峰值
☆☆☆加速度rms、速度rms、位移rms值的計算比較復雜，可以通過振動控制儀輸入PSD值之后，自動得出數據。
3.沖擊試驗的場合
加振力
F= ∑mA≦2倍最大正弦加振力（半正弦波沖擊）
∑m：總質量（動圈質量+夾具質量+ 試驗體質量）
速度≦正弦波額定速度峰值
位移≦正弦波額定位移峰值
☆☆☆速度、位移峰值的計算比較復雜，可以通過振動控制儀輸入沖擊脈寬和加速度之后，自動得出數據。規格標準不同，數值結果不同。
IEC標準
MIL標準
試驗體的尺寸、質量、形狀、固定方式
① 試驗體直接固定動圈或垂直擴張臺（垂直方向），水平滑臺（水平方向），還是先固定在夾具上再固定在臺面上？
② 試驗體尺寸有沒有超出臺面，有沒有碰到其他地方（三綜合恒溫恒濕箱內壁等）？
③ 各重心（G1、G2、G3）是否都在一直線上，重心是不是偏高？振動臺臺面的抗傾覆力矩是否在允許條件下？
④ 固定螺栓全部固定好了？固定后是否會在振動時候倒下來？
⑤ 夾具是不是要提前準備？
⑥ 夾具共振點是多少？是不是在試驗頻率范圍內？
⑦ etc.。
各種夾具的確認
試驗體固定在夾具上的位置和尺寸、夾具的共振點、
夾具固定在振動臺面上的間隔（ □100mm,φ50mm,φ100mm ），螺釘大小（ M6,M8,M10,M12等）和固定深度,公制（mm）還是英制（in.）？
要設計制造出一個完美的振動試驗夾具，嚴格的來說，幾乎是不可能的工作。每個試驗只有最適合的夾具，沒有最完美的夾具。基本上每個振動試驗室都需要一個夾具保管室，里面羅列著形形色色的試驗夾具。
總結
一次振動試驗的順利完成需要考慮的要素很多，以上只是列舉了一些基本要素。此外還涉及到振動控制儀的設置、控制點的位置、避免夾具的共振點、加速度傳感器的固定方式、試驗體的m（質量）k（彈性系數）c（阻尼）、振動臺的能力（動圈特性、功放性能等）等等要素。總之，記住一句話“振動的水很深！”，只能在工作和學習中不斷地慢慢積累。
來源：振動試驗學習筆記
