振動試驗基礎(chǔ)2 -- 振動試驗的幾個用語

振動試驗基礎(chǔ)3-振動試驗機的選擇及試驗可否判斷要素

上述兩個都提到了電動型振動臺的最大（無負(fù)載、空載）工作特性曲線，這里就來談?wù)勅绾卫斫膺@個重要的曲線。

電動振動試驗機有使用頻率范圍、最大正弦加速度、最大正弦速度、最大位移這四個主要參數(shù)，比如下面的振動試驗機，有

【最大正弦加速度：1000m/s2 、 最大正弦速度：2m/s 、

最大位移：51mmp-p 、 使用頻率范圍：5-2000Hz】

超過以上額定參數(shù)，試驗無法進(jìn)行，強制執(zhí)行試驗的話，振動臺系統(tǒng)會出錯報警，嚴(yán)重的情況下導(dǎo)致設(shè)備損壞，這大家都能理解。還有一點，光看上面參數(shù)，很容易理解成低頻條件下，比如5Hz處，可以對應(yīng)加速度1000m/s2或速度2m/s的試驗條件，其實不然?？梢酝ㄟ^下式（1）計算得到，5Hz時，若加速度為1000m/s2的話，得到位移和速度為1.01mo-p和31.83m/s，顯然，早就超出了振動試驗機的額定參數(shù)，即低頻處受到最大位移和最大速度的限制。

因此，實際中振動臺的工作頻率特性如上圖1所示，

①電動臺有一個比較寬的頻率范圍（f0～f3），但并不是所有頻率都可以達(dá)到最大加速度（最大推力），僅在f2～f3內(nèi)滿足，即所謂的恒加速度區(qū)C。低頻段f0～f1稱為恒位移區(qū)A，受最大位移的限制，加速度隨頻率的下降而成二次方關(guān)系急劇下降。f1～f2稱為恒速度區(qū)B，能夠達(dá)到最大速度值，除了f2，其他頻率都滿足不了最大加速度，f1能達(dá)到最大位移外，其他頻率滿足不了最大位移。在恒速度區(qū)B，基本上都不能達(dá)到最大位移和最大加速度。

②圖中f1和f2對應(yīng)的點稱為交越點，即一個物理量變換為另一個物理量的點。如何進(jìn)行計算呢？以上面的額定參數(shù)為例，f1處滿足位移51mmp-p和速度2m/s，代入公式（1）下式，

f2處滿足速度2m/s和加速度1000m/s2，由式（1）推導(dǎo)出，

代入上式（2），

③空載時，60Hz處的加速度是多少？假定動圈質(zhì)量為25kg，最大推力為4tonf，則通過牛頓第二定律，

上面是錯誤的計算方法，因為60Hz不在恒加速度區(qū)，且最大空載加速度受振動臺最大加速度1000m/s2的限制，正確的應(yīng)該是利用式（2），

④試驗負(fù)載質(zhì)量越大，能達(dá)到最大推力的頻率范圍越寬，圖1中參考某負(fù)載特性曲線，帶負(fù)載后，交越點f2變?yōu)榱薴2’，最大推力的頻率范圍變大。

⑤有負(fù)載情況下，f2’的計算，這就需要知道振動臺的動圈質(zhì)量和振動臺的最大推力。假定動圈質(zhì)量為25kg，最大推力為4tonf，負(fù)載150kg，則通過牛頓第二定律，加速度

又因為f1處的加速度為

顯然，f2’在f1和f2之間，

在排除試驗體和夾具等安裝不妥的情況下，在17.84Hz以上頻率區(qū)域，在負(fù)載150kg時，可以達(dá)到最大加速度224.23m/s2（最大推力4tonf）。12.48～17.84Hz區(qū)域能達(dá)到最大速度2m/s，5～12.48Hz區(qū)域達(dá)到最大位移51mmp-p。8Hz時，最大加速度只能達(dá)到

此時的推力為

顯然和4tonf相差很大。

同理計算，可以得到各種負(fù)載下的工作特性曲線，如圖2（非上述額定參數(shù)機型），供參考。

⑥最大加速度、最大位移等參數(shù)并不是全頻率范圍都能對應(yīng)，高頻處受最大加速度限制，低頻處受最大位移限制，介于兩者之間的受最大速度限制。低頻可以對應(yīng)大位移，但加速度對應(yīng)的小。比如，5mm位移，頻率1000Hz的話，加速度達(dá)到20000g，顯然電動型振動臺無法滿足。

綜上所述，在對試驗體進(jìn)行試驗前，必須對試驗條件等參數(shù)進(jìn)行分析，合理的選擇和使用振動臺，否則會損壞試驗體或振動臺。

值得慶幸的是，現(xiàn)在很多正規(guī)的振動控制儀廠家都在軟件里面增加過載檢查（safetycheck）功能，操作者只需要輸入振動臺的額定參數(shù)（設(shè)備導(dǎo)入時廠家輸入）、試驗條件和試驗體或夾具等質(zhì)量，軟件內(nèi)部便會自動計算，防止設(shè)備損壞，如圖3。這是一個對設(shè)備保護(hù)很有用的功能，希望引起大家的重視！