1、振動臺分類

振動試驗臺按能量來源主要有3類：機械式振動試驗臺、液壓式振動試驗臺和電動振動試驗臺。

①機械振動試驗臺：把機械能轉(zhuǎn)化成動能。

特點：推力大、波形差、價格低廉，適用于低頻（5Hz-80Hz）疲勞實驗。

②電動振動試驗臺：把電能轉(zhuǎn)換成動能。

特點：工作頻率寬（從幾Hz到幾千Hz）波形好、控制方便、價格較貴，是一般室試驗中例行試驗的類型。

六自由度電動振動試驗系統(tǒng)

③液壓振動試驗臺：把液壓能轉(zhuǎn)換成動能。

特點：低頻（超低頻）、推力大、負(fù)載能力強、控制方便，但工作上限頻率低（一般以幾十Hz到幾百Hz為上限），價格昂貴。

2、振動臺體的基本原理

電動振動臺臺體利用了恒定磁場中對線圈通以電流，線圈就會產(chǎn)生運動的原理，其原理類似于揚聲器。對恒定磁場中的線圈通以交變電流，線圈就產(chǎn)生上下運動；通以正弦交變電流，線圈就做上下正弦交變運動，激振力（F）也將按正弦規(guī)律變化。

振動臺激振力的大決于小取I、B、L三個參數(shù)的大?。?

式中：

F— 激振力(N)

I— 電流

B— 磁通

L— 載流導(dǎo)體的有效長度

3、振動臺的組成

振動臺臺體：振動的執(zhí)行部件，將放大后的電能轉(zhuǎn)換為動能；

功率放大器：將控制儀振動信號放大驅(qū)動振動臺；

冷卻系統(tǒng)：對振動臺進(jìn)行散熱，降低振動臺熱損造成的發(fā)熱。

中心保持裝置：使運動部件（動圈）在不同負(fù)載及動態(tài)漂移，能保持在中心位置；

振動控制儀：提供振動信號→測量振動量級→控制調(diào)節(jié)振動量級；

傳感器：用于測量振動幅值，將動能轉(zhuǎn)換為電能或電荷信號，然后提供給振動控制儀進(jìn)行測量；

選配件：水平滑臺、垂直擴展臺面、夾具等。

電動振動試驗系統(tǒng)屬于典型的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其反饋量由參與控制的傳感器采樣得到。

4、振動臺體與部件

振動臺體典型結(jié)構(gòu)

振動臺體垂直、水平結(jié)構(gòu)

冷卻裝置對振動臺進(jìn)行強制冷卻(風(fēng)冷、水冷)，確保振動臺中的熱量及時排出。航天希爾振動臺的冷卻系統(tǒng)一般分為兩類：風(fēng)冷式和水冷式。

風(fēng)冷式電動振動系統(tǒng)參考圖

水冷式電動振動系統(tǒng)參考圖

冷卻系統(tǒng)的區(qū)別:

自然冷卻：效果差，適用于發(fā)熱量小的振動臺，但結(jié)構(gòu)簡單。這種只適用功率比較小的小型激振器。

風(fēng)冷：風(fēng)冷電動振動臺結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，冷卻效率低，噪音偏高，一般用于小型中型振動臺。

水冷卻：水冷電動振動臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，冷卻效率高，噪音低，一般用于大型中型振動臺。

5、振動臺關(guān)鍵參數(shù)

① 最大載荷: 指設(shè)備的承受載荷的最大能力，取決于承載彈簧和導(dǎo)向系統(tǒng)的強度。

② 最大推力：設(shè)備所產(chǎn)生的最大激振力。計算公式如下：F=ma

a、推力()  單位是牛（N）

推力一般有振動臺標(biāo)稱最大推力，平常所說的多少噸臺子，或者多少公斤的臺子。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的振動臺通常稱作8噸的臺子。

b、質(zhì)量(m) 單位是千克（kg）

質(zhì)量分為以下幾個可能的部分

1）試樣的質(zhì)量m1

2）夾具的質(zhì)量m2

3）連接頭的質(zhì)量（一般是水平向試驗時需要計入）m3

4）擴展臺面的質(zhì)量（水平滑臺或者垂直擴展臺面的質(zhì)量）m4

5）動圈的質(zhì)量（這是基本是一個恒定值）m5

所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…

c、試驗要求的最大加速度（a）單位：m/s^2或者g

 g=10*m/s^2

 隨機振動中用總均方根加速度（Grms 單位：g）

 Grms由ASD或者PSD通過復(fù)雜的計算得到。

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：

1g2/Hz=（ 9.8 m/s2 ）2/Hz=96.04 m2/s3

③ 位移，單位mm

一般振動臺都會標(biāo)稱比如：最大位移（p‐p）：76mm，只要不超過這個就可以了。

④ 頻率范圍，一般的電動振動臺的頻率雖然標(biāo)稱頻率范圍：2～2700Hz，但是實際一般工作頻率在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：客戶給到的振動試驗條件，一般能夠給到的較多的是試樣質(zhì)量（重量），最大加速度值或者Grms值A(chǔ)SD或PSD。這樣我們就可以計算現(xiàn)有設(shè)備能否滿足相關(guān)條件，同時還要考慮瞬間超載的情況，通常這個系數(shù)為0.8。

因此F=ma就必須細(xì)化為:

F=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

實例：

客戶給出條件：1kg試樣，加上夾具不會超過5kg，最大加速度要30g，問8噸推力振動臺能否滿足X、Y、Z三向振動試驗要求？

逐一確認(rèn)上式中（所列數(shù)據(jù)均時臨時假定）：

m1=1kg（試樣）

m2=4kg（夾具）

m3=15kg（連接頭，水平方向需要計入）

m40=50kg(垂直擴展臺)

m41=300kg(水平臺面)

m5=60kg（動圈）

X、Y向一般定義為水平向，Z向定義為垂直向。

水平向計算驗證：

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。

垂直向計算驗證：

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。

6，振動方向

常規(guī)的振動方向分為X軸 Y軸 Z軸 ，X軸代表水平左右方向，Y軸代表垂直方向，Z軸代表水平前后方向（如下圖）

振動方向也是必須要確認(rèn)的因素，不確定的可以參考國標(biāo)實驗方法，里面有具體介紹；

軸向說明

單軸:水平(左右或前后或X軸或Z軸)振動垂直(上下或者Y軸)振動

雙軸:(水平+垂直)或(X軸+Y軸)振動三軸:(水平+垂直+前后)或(X軸+Y軸+Z軸)振動。