揭秘電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)為什么一直是核心的試驗(yàn)設(shè)備！

來源：劍喬儀器瀏覽： 52 發(fā)布日期：2019-03-16

　　目前很多企業(yè)做振動(dòng)試驗(yàn)對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行檢測，而電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)就是目前使用最廣泛的振動(dòng)測試設(shè)備。其頻率范圍寬，小型振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為5~200Hz，大型振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍為5~3000Hz；動(dòng)態(tài)范圍寬，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)控制；加速度波形好，適合產(chǎn)生隨機(jī)波；加速。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)的。當(dāng)通電導(dǎo)體處于恒定磁場時(shí)它會(huì)受到力的作用。當(dāng)交流電流通過導(dǎo)體時(shí)，將產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)線圈正式處于高磁感應(yīng)強(qiáng)度的間隙中。當(dāng)從信號(hào)發(fā)生器或振動(dòng)控制器產(chǎn)生所需的振動(dòng)信號(hào)并由功率放大器放大時(shí)，它被傳遞到驅(qū)動(dòng)線圈，這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)波形。

　　電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)基本上由一個(gè)驅(qū)動(dòng)線圈和一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件、的運(yùn)動(dòng)部件懸掛和引導(dǎo)裝置、激勵(lì)和消磁單元、表體和支撐裝置組成。驅(qū)動(dòng)線圈和運(yùn)動(dòng)部件是振動(dòng)臺(tái)的核心部件。其一階諧振頻率決定了振動(dòng)臺(tái)的頻率范圍。由于運(yùn)動(dòng)部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，一階諧振頻率的計(jì)算非常困難。一般基于經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，這通常會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的誤區(qū)。在20世紀(jì)80年代末，使用有限元方法計(jì)算電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件的共振頻率。它不僅提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且便于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，大大提高了振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)可靠性。

注圖為：（電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)風(fēng)冷式）

　　振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)線圈電流以直接和電感方式產(chǎn)生。直接模式是將放大器的電流輸出直接添加到驅(qū)動(dòng)線圈，這是振動(dòng)器的主流。電感是將交流電流傳遞到固定線圈，然后在驅(qū)動(dòng)線圈中感應(yīng)產(chǎn)生電流。感應(yīng)振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)線圈不需要引導(dǎo)電纜，結(jié)構(gòu)簡單，但振動(dòng)臺(tái)效率較低。

　　振動(dòng)臺(tái)通過自然冷卻冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷和油冷幾種方式進(jìn)行冷卻。自然冷卻僅適用于低功率的小型激勵(lì)器。由于油冷卻方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，新開發(fā)的振動(dòng)臺(tái)很少見。仍在使用的油冷式振動(dòng)臺(tái)應(yīng)注意保持油的質(zhì)量和數(shù)量。強(qiáng)制風(fēng)冷是小型和中型振動(dòng)臺(tái)的常用冷卻方法。它使用高壓風(fēng)扇連續(xù)從平臺(tái)提取熱空氣以實(shí)現(xiàn)冷卻。這樣冷卻時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈和勵(lì)磁線圈的結(jié)構(gòu)比較簡單，設(shè)備安裝方便，成本低，不會(huì)造成普通漏水站、的漏水。然而，高壓風(fēng)扇工作非常大，對(duì)操作員有很大的影響。風(fēng)冷冷卻效率相對(duì)較低，不適合冷卻大型振動(dòng)臺(tái)。水冷是大中型振動(dòng)臺(tái)的常用冷卻方法。通常，水冷臺(tái)的繞組用中空漆包線纏繞，冷卻水直接引入中空漆包線進(jìn)行冷卻，冷卻效率高，不太大。噪音。然而，振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，冷卻水的水質(zhì)較高，通常使用蒸餾水或去離子水。在水冷站，美國、英國公司的設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷，即驅(qū)動(dòng)線圈引出電纜和水管的結(jié)構(gòu)不合理，勵(lì)磁線圈的磁路不合理。這種結(jié)構(gòu)經(jīng)常泄漏并且需要高水質(zhì)，總是換水。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的水回路并聯(lián)連接、電路系列、水電接頭均采用新型結(jié)構(gòu)繞組與螺紋連接解決。它的水質(zhì)要求低，水壓低，漏水少。功率放大器是電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能和與振動(dòng)臺(tái)的匹配狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能。功率放大器已發(fā)展到三代，從電子管放大器到晶體管線性放大器再到數(shù)字開關(guān)放大器。電子管放大器基本上用于新生產(chǎn)的設(shè)備。近年來，開關(guān)放大器已在國外開發(fā)。它利用了晶體管的開關(guān)特性，并且管消耗小，效率可高達(dá)90％，并且是普通線性放大器的效率。只有約50％。正是因?yàn)殚_關(guān)放大器本身產(chǎn)生的熱量較少，其冷卻非常簡單，輸出功率為幾十千伏的放大器只需一個(gè)小型軸流風(fēng)扇即可冷卻，因此設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單可靠。相同的線性放大器必須用水冷卻并具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。開關(guān)放大器在低功率輸出時(shí)具有相對(duì)高的失真，并且機(jī)箱需要更好的電磁屏蔽，這會(huì)對(duì)周圍設(shè)備造成電磁干擾。

注圖為：（電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)水冷式）

　　電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的技術(shù)規(guī)格為：額定正弦推力、隨機(jī)推力RMS、工作頻率范圍、最大加速度、最大速度、最大位移、運(yùn)動(dòng)部件有效質(zhì)量、工作面允許直接軸承質(zhì)量、工作面允許偏心扭矩、散射磁場、加速度波形失真度、工作面加速度均勻性和橫向振動(dòng)比。振動(dòng)臺(tái)的推力是指運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量和在質(zhì)量下可以實(shí)現(xiàn)的加速度的乘積，而不是試件的重量。額定正弦推力是運(yùn)動(dòng)部件的有效質(zhì)量和最大加速度的峰值的乘積。當(dāng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功率譜密度曲線（例如ISO5344）測試振動(dòng)臺(tái)時(shí)，隨機(jī)推力的有效值是運(yùn)動(dòng)部件的有效質(zhì)量和振動(dòng)的可實(shí)現(xiàn)的最大有效值的產(chǎn)品。

　　電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)仍將是未來振動(dòng)試驗(yàn)的核心設(shè)備，其制造技術(shù)將在兩個(gè)方面發(fā)展。首先，新材料的應(yīng)用，隨著大型磁性材料成本的降低，大型永磁振動(dòng)臺(tái)將成為可能，這種振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能，可靠性高。功率放大器使用更多數(shù)字和模塊化電路，更小，更高效。第二個(gè)是新方法的應(yīng)用。隨著有限元方法的普及，可以快速準(zhǔn)確地計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。由于振動(dòng)臺(tái)與汽車和其他產(chǎn)品相比非常小，因此只能小批量生產(chǎn)。這使得設(shè)計(jì)不同用戶、的不同測試件變得容易，以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件和夾具的集成設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了最佳性能。

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