如何判斷振動(dòng)臺(tái)是否滿足給出的要求？

振動(dòng)試驗(yàn)開展之前，拿到一個(gè)條件，常常需要判定現(xiàn)有振動(dòng)臺(tái)設(shè)備能否滿足要求，需要進(jìn)行的計(jì)算。對(duì)于剛剛接觸振動(dòng)試驗(yàn)的新手又會(huì)覺得無從下手，本文從實(shí)際應(yīng)用的角度簡(jiǎn)單介紹如何判定。

一、振動(dòng)臺(tái)的原理和結(jié)構(gòu)

振動(dòng)系統(tǒng)的組成

 振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)有幾大部分組成，控制儀、功率放大器（簡(jiǎn)稱功放）、振動(dòng)臺(tái)、制冷單元（有風(fēng)冷、水冷、油冷多種形式）、傳感器。

驅(qū)動(dòng)線圈中通入交流電，動(dòng)圈將受到磁場(chǎng)交變力的作用，使活動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，即電→磁→力。由于試樣尺寸及安裝方式的不同，一般都需要安裝垂直擴(kuò)展臺(tái)面。又因?yàn)樵囼?yàn)要求水平方面的振動(dòng)臺(tái)，一般也需要有水平滑臺(tái)。

垂直擴(kuò)展臺(tái)面（方形，圓形） 

水平滑臺(tái)

水平滑臺(tái)的組成：導(dǎo)軌、花崗巖平臺(tái)、金屬臺(tái)面、連接頭、油壓系統(tǒng)等。通過油壓系統(tǒng)在花崗巖平臺(tái)和金屬臺(tái)面之前泵入潤(rùn)滑油形成油膜，便于減小金屬臺(tái)面沿著導(dǎo)軌在水平向運(yùn)動(dòng)的摩擦力。金屬臺(tái)面通過連接頭與振動(dòng)臺(tái)連接。

 二、振動(dòng)試驗(yàn)需要考慮的條件

zui重要zui基本的一個(gè)公式：

 f=ma

 、推力(f)  單位是牛（N）

推力一般有振動(dòng)臺(tái)標(biāo)稱zui大推力，平常所說的多少噸臺(tái)子，或者多少公斤的臺(tái)子。推力的單位是牛頓（N），力的單位換算成質(zhì)量單位就是噸或者千克，比如標(biāo)稱80KN的振動(dòng)臺(tái)通常稱作8噸的臺(tái)子。

 2、質(zhì)量(m) 單位是千克（kg）

質(zhì)量分為以下幾個(gè)可能的部分

1）試樣的質(zhì)量m1

2）夾具的質(zhì)量m2

3）連接頭的質(zhì)量（一般是水平向試驗(yàn)時(shí)需要計(jì)入）m3

4）擴(kuò)展臺(tái)面的質(zhì)量（水平滑臺(tái)或者垂直擴(kuò)展臺(tái)面的質(zhì)量）m4

5）動(dòng)圈的質(zhì)量（這是基本是一個(gè)恒定值）m5

所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…

 3、試驗(yàn)要求的zui大加速度（a）單位：m/s^2或者g

換算關(guān)系：10*m/s^2=g

隨機(jī)振動(dòng)中用加速度均方根值（Grms 單位：g）

Grms由ASD或者PSD通過復(fù)雜的計(jì)算得到。

PSD曲線圖例

PSD曲線圖例

功率譜密度（PSD單位：g^2/Hz）

加速度譜密度（ASD 單位：(m/s^2)^2/Hz）

兩者換算關(guān)系：

1 g^2/Hz=(9.8 m/s^2)^2/Hz=96.04 m^2/s^3

 4、位移，單位mm

一般振動(dòng)臺(tái)都會(huì)標(biāo)稱比如：zui大位移（p‐p）：76mm，只要不超過這個(gè)就可以了。

 5、頻率范圍，一般的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的頻率雖然標(biāo)稱頻率范圍：2～2700Hz，但是實(shí)際一般工作頻率在5~2500Hz范圍，如果低于5Hz或者高于2500Hz就有可能做不了。

 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：客戶給到的振動(dòng)試驗(yàn)條件，一般能夠給到的較多的是試樣質(zhì)量（重量），zui大加速度值或者Grms值A(chǔ)SD或PSD。這樣我們就可以計(jì)算現(xiàn)有設(shè)備能否滿足相關(guān)條件，同時(shí)還要考慮瞬間超載的情況，通常這個(gè)系數(shù)為0.8。

 因此f=ma就必須細(xì)化為:

f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

實(shí)例：

客戶給出條件：1kg試樣，加上夾具不會(huì)超過5kg，zui大加速度要30g，問8噸推力振動(dòng)臺(tái)能否滿足X、Y、Z三向振動(dòng)試驗(yàn)要求？

逐一確認(rèn)上式中（所列數(shù)據(jù)均時(shí)臨時(shí)假定）：

m1=1kg（試樣）

m2=4kg（夾具）

m3=15kg（連接頭，水平方向需要計(jì)入）

m40=50kg(垂直擴(kuò)展臺(tái))

m41=300kg(水平臺(tái)面)

m5=60kg（動(dòng)圈）

 X、Y向一般定義為水平向，Z向定義為垂直向。

水平向計(jì)算驗(yàn)證：

f=(m1+m2+m3+m41+m5+…)a/0.8

 =(1+4+15+300+60)*30/0.8

 =14250kg

 =142500N>80000N

該值大于8噸的推力，所以不能滿足。

 垂直向計(jì)算驗(yàn)證：

f=(m1+m2+m40+m5+…)a/0.8

 =(1+4+50+60)*30/0.8

 =4312.5kg

 =43125N<80000N

該值小于8噸的推力，所以可以滿足。