電動振動臺低頻振動問題探討范文

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《環境技術雜志》2015年第一期

1出現相對位移

低頻起振除了噪聲干擾外，另外一大難題就是振動臺會產生相對位移。量級愈大相對位移愈大；樣品愈重，相對位移亦愈大。比如利用正弦拍波模擬地震試驗的時候，起點頻率1Hz時加速度有時會達到0.1g~0.3g，此時位移幅值達到25mm~75mm，加上相對位移的存在，要求振動臺的位移幅值必須達到80mm以上才能滿足試驗要求；又比如某運輸條件：2Hz~5.5Hz，位移幅值12.3mm；5.5Hz~200Hz，加速度值1.5g，雖然試驗嚴酷條件在振動臺額定范圍內，但在低頻階段振動臺產生的相對位移就非常明顯，因為相對位移的存在也會導致試驗無法進行。尤其在進行重負載大位移試驗時，由于隔振系統的作用，動圈和負載相對于臺體會出現明顯的相對運動，這時最大位移受下式限制：位移=最大位移×(1-運動部件質量/振動臺重量)×安全系數比如相對于DC-20000-200振動臺臺體：最大位移：51mm安全系數：0.9運動部件質量（動圈+臺面+樣品）：2000kg振動臺臺體重量：10000kg此時位移=51×(1-2000/10000)×0.9=36.7mm因為相對位移的存在，所以在低頻階段，振動臺的額定位移會大打折扣，而且對設備的損傷也比較大。因此在大型軍工項目試驗前，首先要估算設備的技術指標（頻率范圍、額定承載、額定位移、加速度等等）是否滿足試驗條件的要求，選擇合適的設備。其次試驗時控制方式宜采用最大值控制。另外在進行10Hz以下的振動試驗而且負載很大時，造成最大位移發生困難時，必須將減震氣囊的氣充足，必要時可鎖緊隔振機構，使臺體和地基連接起來，防止臺體產生過大位移；還必須要注意的是每隔10~30分鐘要檢查一次臺面中心位置，調節空氣閥的空氣量，使臺面始終處于恰當位置。

2隨機振動在低頻階段的問題

隨機振動頻率域寬，是一個連續的頻譜，同時在所有頻率上對產品進行激勵。產品安裝在平臺上進行隨機振動的頻率范圍，典型的低頻通常是取產品最低共振頻率的一半或其安裝平臺產生明顯振動的最低頻率，產品在運輸的過程中可能會常常會經受很低的振動頻率，比如在GJB4857.23中規定的振動起點頻率為1Hz，而且總均方根加速度非常小；GJB150.16、GJB150.16A中輪式車輛組合起點頻率為5Hz，但是功率譜密度大，一般的電動振動臺很難滿足試驗條件的要求。因此隨機振動在低頻的振動問題也是我們不能忽視的。隨機振動與正弦振動一樣，在低頻受噪聲干擾和位移限制，位移計算公式如下：S=1067√W1f13（2）式中：s-位移（雙振幅mm），W1-功率譜密度（g2/Hz），f-頻率（Hz）。由此可以看出起點在5Hz以下的，出現超位移的情況居多，比如GJB150.16A組合輪式車振動環境5Hz時功率譜密度0.2366g2/Hz，此時振幅為23.2mm，但由于臺體有相對運動，因此一般振幅為25.5mm的振動臺滿足不了該試驗條件的要求，只有選擇大位移（一般振幅為40mm以上）設備，如蘇試生產的DL-4000-50電動振動臺位移幅值為50mm就能解決以上問題。另外雖然隨機振動本身產生噪聲，但也存在噪聲干擾問題，尤其是起點頻率低或者總均方根加速度小到0.5g以下的情況下，如果試驗環境噪聲過大，振動就容易受到干擾而無法起振，檢測員在排除故障的時候要充分認識到這一點，避免給試驗帶來不必要的麻煩。此時必須要更換大靈敏的傳感器作為控制亦或者停止產生噪聲的試驗項目，保證試驗室環境滿足試驗的要求。

3結束語

電動振動臺標定一般從5Hz開始，但是實際過程中常常會遇到低于5Hz以下的振動，頻率低、位移大的實際例子就好像坐電梯一樣，其實受到的應力損傷是非常小的，往往可以忽略不記，但是很多時候為了滿足標準規范的要求，低頻必須參與振動。然而本文提到的低頻干擾問題卻會嚴重影響試驗的順利，所以本文主要通過工程經驗來分析和判斷并提出解決問題的方法（僅供參考），以保證測試數據的科學公正，在此基礎上不斷提高控制技術能力。

作者：李威單位：北京蘇試創博環境可靠性技術有限公司