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振动试验台(振动试验机)的分类

时间:2012/7/14
 
    早在60年代,702所为满足航天产品振动试验的需要,开始了振动试验系统的研制,进入80年代,北京雅士林就开始了对振动试验台的研究和生产,北京雅士林的振动试验设备不仅在航天领域而且在其他行业发挥着作用,成为该所的一项重要民品。用于振动试验的振动台系统从其激振方式上可分为三类:机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台。从振动台的激振方向,即工作台面的运动轨迹来分,可分为单向(单自由度)和多向(多自由度)振动台系统。从振动台的功能来分,可分为单一的正弦振动试验台和可完成正弦、随机、正弦加随机等振动试验和冲击试验的振动台系统。以下笔者对各种振动台,主要对电动振动台,及其辅助设备的结构、性能和成本的现状及发展等进行简单的论述。
  1.机械式振动台
  机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面,激振力与不平衡力矩和转速的平方成正比。这种振动台可以产生正弦振动,其结构简单,成本低,但只能在约5Hz~100Hz的频率范围工作,最大位移为6mm峰-峰值,最大加速度约10g,不能进行随机振动。
  凸轮式振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心量和曲轴的臂长,激振力随运动部分的质量而变化。这种振动台在低频域内,激振力大时,可以实现很大的位移,如100mm。但这种振动台工作频率仅限于低频,上限频率为20Hz左右。最大加速度为3g左右,加速度波形失真很大。该振动台的特点是数据精确,但价格昂贵,一般在二十多万,而且场地要求非常严格。
  2.电液式振动台
  电液式振动台的工作方式是用小的电动振动台驱动可控制的伺服阀,通过油压使传动装置产生振动。这种振动台能产生很大的激振力和位移,如激振力可高达104kN,位移可达2.5m,而且在很低的频率下可得到很大的激振力。大激振力的液压台比相同推力的电动式振动台价格便宜。电液台的局限性在于其高频性能较差,上限工作频率低,波形失真较大。虽然可以做随机振动,但随机振动激振力的rms额定值只能为正弦额定值的1/3以下。这种振动台因其大推力、大位移可以弥补电动振动台的不足,在未来的振动试验中仍将发挥作用,尤其是在船舶和汽车行业会有一定市场。
  3.电动式振动台
  电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽,小型振动台频率范围为0~5000Hz,容易实现自动或手动控制;加速度波形良好,适合产生随机波;可得到很大的加速度。振动台驱动线圈电流的产生方式有直接式和感应式。直接式就是将放大器输出的电流直接加到驱动线圈上,这种方式是振动台的主流。感应式是将交变电流通入一固定线圈,然后通过感应方式在驱动线圈产生电流。感应式振动台的驱动线圈不需要引出电缆,结构简单,但这种振动台效率相对较低。国外公司的一些振动台采用了这种结构。北京雅士林的振动系列产品采用的是直接式,由于很好地解决了驱动线圈引出电缆问题,其产品更实用。
  振动台的磁场产生方式可分为永磁型和励磁型。永磁型的恒定磁场是由永久磁钢产生的,由于大体积的磁钢制作较困难,目前这种结构只适用于小型振动台。励磁型振动台又可分为单励磁和双励磁。单励磁只有一组励磁线圈,形成一个磁场回路,这种结构励磁效率低、耗电量大、漏磁很大,需要用消磁线圈来保证工作台面有一个低的磁场。双励磁由两套励磁绕组产生磁场,分别置于工作磁隙的上下两侧,在工作磁隙的磁场互相叠加,而在工作台面上的磁场互相抵消,所以工作台面上的磁场就很小。同时由于双励磁磁路缩短,磁阻减小,励磁效率比单励磁有显著提高。
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