2.4　振動(dòng)相關(guān)設(shè)備常識(shí)

1. 激振器

1）激振器的分類(lèi)和特點(diǎn)

根據(jù)振動(dòng)的方式和原理不同，激振器可分為四大類(lèi)：機(jī)械式、電動(dòng)式、液壓式和壓電式激振器。激振器的分類(lèi)和特點(diǎn)如表2-8所示。

2）激振器的性能比較

不同激振器的性能比較如表2-9所示（壓電式激振器的用途不同，此處不介紹）。

2. 沖擊碰撞機(jī)

1）能產(chǎn)生標(biāo)稱(chēng)沖擊波形的設(shè)備及其特點(diǎn)

能產(chǎn)生標(biāo)稱(chēng)沖擊波形的設(shè)備及其特點(diǎn)如表2-10所示。

2）機(jī)械撞擊設(shè)備的種類(lèi)和特點(diǎn)

以某公司產(chǎn)品為例，機(jī)械撞擊設(shè)備的種類(lèi)和特點(diǎn)如表2-11所示。

3. 振動(dòng)系統(tǒng)

1）振動(dòng)臺(tái)體的基本原理

對(duì)恒定磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈通以電流，線(xiàn)圈就會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)臺(tái)體就是利用這一原理進(jìn)行工作的，如圖2-3所示。

對(duì)恒定磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈通以交變電流，線(xiàn)圈就產(chǎn)生交變運(yùn)動(dòng)；通以正弦交變電流時(shí)，線(xiàn)圈就會(huì)按照正弦交變規(guī)律運(yùn)動(dòng)，激振力（F）也將按正弦規(guī)律變化。

振動(dòng)臺(tái)的激振力大小取決于I、B、L三個(gè)參數(shù)的大小，F=IBL，其中F為激振力，I為電流，B為磁通，L為載流導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度。

2）振動(dòng)系統(tǒng)的組成和單元作用

振動(dòng)控制儀：提供振動(dòng)信號(hào)→測(cè)量振動(dòng)量級(jí)→控制調(diào)節(jié)振動(dòng)量級(jí)；

功率放大器：將振動(dòng)控制儀提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理和放大，驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)體；

振動(dòng)臺(tái)：是振動(dòng)的執(zhí)行部件，將放大后的電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能；

冷卻系統(tǒng)：對(duì)振動(dòng)臺(tái)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行散熱（常見(jiàn)有風(fēng)冷、水冷），如圖2-4、圖2-5所示。

傳感器：用于測(cè)量振動(dòng)幅值，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能或電荷信號(hào)，然后提供給振動(dòng)控制儀進(jìn)行測(cè)量（電荷型、電壓型）；

中心保持裝置：使運(yùn)動(dòng)部件（動(dòng)圈）在不同負(fù)載及動(dòng)態(tài)漂移時(shí)，能保持在中心位置；

地基：能減小振動(dòng)臺(tái)體在振動(dòng)時(shí)對(duì)地基的影響，振動(dòng)臺(tái)體一種是直接安裝在基礎(chǔ)上，另一種是放在地面上。

振動(dòng)系統(tǒng)的組成和單元作用如圖2-4所示，振動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2-5所示。

3）振動(dòng)臺(tái)體與部件

水平臺(tái)體結(jié)構(gòu)和垂直臺(tái)體結(jié)構(gòu)如圖2-6、圖2-7所示。

4）振動(dòng)臺(tái)體的內(nèi)部主要部件

振動(dòng)臺(tái)體的內(nèi)部主要部件如圖2-8～圖2-12所示。

5）水平滑臺(tái)結(jié)構(gòu)

水平滑臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。

6）垂直擴(kuò)展臺(tái)

當(dāng)振動(dòng)臺(tái)面尺寸較小，被試驗(yàn)品（或夾具）的尺寸大于振動(dòng)臺(tái)面的最大螺孔直徑時(shí)，需要考慮配置相應(yīng)的擴(kuò)展臺(tái)，而擴(kuò)展臺(tái)的上限工作頻率低于振動(dòng)臺(tái)的上限工作頻率。因此，當(dāng)采用擴(kuò)展臺(tái)時(shí)，通常應(yīng)將擴(kuò)展臺(tái)的上限頻率視作振動(dòng)臺(tái)的上限工作頻率。一般圓形擴(kuò)展臺(tái)比同尺寸的方形擴(kuò)展臺(tái)的上限工作頻率高。

當(dāng)擴(kuò)展臺(tái)面、試件質(zhì)量及重心偏離中心距離較大時(shí)，應(yīng)考慮在擴(kuò)展臺(tái)的四個(gè)角下方加空氣彈簧輔助支撐并加直線(xiàn)軸承導(dǎo)向，以減小橫向運(yùn)動(dòng)，提高振動(dòng)臺(tái)的承載能力和抗傾覆力矩的能力。

7）冷卻系統(tǒng)

自然冷卻：效果差，適用于發(fā)熱量小的振動(dòng)臺(tái)，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

風(fēng)冷：用于中型振動(dòng)臺(tái)。

液體冷卻：采用水或油進(jìn)行冷卻，冷卻效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于大中型振動(dòng)臺(tái)。

8）振動(dòng)系統(tǒng)的性能

系統(tǒng)的性能即指系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的最大振動(dòng)量級(jí)，它受到臺(tái)體的最大機(jī)械行程、功率放大器輸出電壓和電流能力的限制。一般而言，在低頻段5～15Hz，功率放大器和臺(tái)體的性能受到臺(tái)體機(jī)械行程的限制；在15～100Hz，臺(tái)體性能受到極限速度的限制，極限速度通常取決于功率放大器輸出電壓的能力；在100～1000Hz，系統(tǒng)的性能受到極限推力的限制，極限推力取決于功率放大器的輸出電壓和電流大小。

舉例：以某品牌推力為2t的振動(dòng)系統(tǒng)的性能范圍為例，其正弦振動(dòng)與隨機(jī)振動(dòng)的能力范圍如圖2-14所示，其機(jī)械沖擊的能力范圍如圖2-15所示。

9）振動(dòng)臺(tái)體的共振

所有的機(jī)械振動(dòng)臺(tái)體都存在機(jī)械共振。對(duì)大多數(shù)振動(dòng)臺(tái)體來(lái)說(shuō)，共振頻率大于2000Hz。增加夾具和試件將使振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械阻抗復(fù)雜化。

10）振動(dòng)系統(tǒng)的本底噪聲

通常整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)需要具有較低的本底噪聲，以便在試驗(yàn)期間采用本部分規(guī)定的最大容差。振動(dòng)系統(tǒng)噪聲在0.6m/s2以下一般是可以接受的。