电动振动台

电动振动台

机械工程试验机
电动振动台,为机械工程试验机,是指具有电动振动发生器的振动台。广泛适用于国防、航空、航天、通讯、汽车等行业。2012年9月27日,中国研制的世界最大单台推力电动振动台在苏州问世。
    中文名:电动振动台 外文名: 用途: 适用范围:国防、航空、航天、通讯、汽车等行业

简介

电动振动台(英文:electrodynamicvibrationgeneratorsystem)该类型设备用于发现早期故障,模拟实际工况考核和结构强度试验,产品应用范围广泛、适用面宽、试验效果显著、可靠。

历史发展

西方在20世纪80年代以前,1吨推力以上的电动振动台对中国实行禁运,20世纪90年代,5吨以上的仍实行禁运。

中国江苏东菱公司1995年开始创业,自主研发出1吨、5吨、10吨,直至2007年的35吨级电动振动台和2012年的50吨级电动振动台。

工作原理

电动振动试验系统的工作原理类似于扬声器。即通电导体在磁场中受到电磁力的作用而运动。当振动台磁路中的动圈通过交变电流信号时产生激振力磁路中即产生振动运动。

专业术语

频率范围:振动试验系统在额定激振力下,最大位移和最大加速度规定的频率范围。

额定推力:振动试验系统能够产生的力(单位:N);在随机振动时该力规定为均方根值。

最大位移:振动试验系统能够产生的最大位移值。该值受振动台机械运行限制,通常用双振幅表示(单位为:mmp-p).

最大加速度:振动试验系统在空载条件下能够产生的最大加速度值(单位:m/s2)

最大速度:振动试验系统所产生的最大速度(单位:m/s2)。

最大载荷:振动台面上最大加载重量(单位:kg).

运动部件:电动振动台运动部件是由台面、动圈(含骨架)、动圈的悬挂连接件、柔性支承、电器连接件和冷却连接件组成的运动系统。

容许偏心力矩:振动台面导向系统允许的最大偏心力矩值。

计算方法

试验所需激振力的计算

振动试验所需的激振力可按总的加载质量和最大试验加速度进行计算:

振动试验有四个基本单位

推力F[N]、加速度A[m/s2]、速度V[m/s]、和位移D[mmop]。

运动部件质量

若垂直扩展台面或水平滑台面(含连接头)质量:m1

动圆质量:m2

气候试验箱连接轴质量:m3

夹具质量:m4

试件质量:m5

试验加速度为:a

则振动试验所需要的激振力可根据F=ma式计算如下:

F=(m1+m2+m3+m4+m5)a

位移、速度和加速度之间的关系

在正弦振动的情况下,频率(Hz)、位移d(mmo-p单振幅)、速度V(m/s)和加速度a之间的关系如下

振动台与环境试验箱连接示意图

主要用途

电动振动台广泛适用于国防、航空、航天、通讯、电子、汽车、家电等行业。

最新产品

2012年9月27日在苏州召开的“创新驱动发展成就展暨军民融合交流大会”上,中国拥有自主知识产权的世界最大单台推力电动振动台在苏州问世。

苏州东菱科技制造的50吨级电动振动系统,小到汽车的发动机,大到火箭、卫星,甚至是空间站,在投入使用前,都需要在这个平台上进行振动试验,而它50吨的最大推力也是创造了新的世界第一。

50吨超大型电动振动试验系统获得成功。该系统主要由500kN(50吨)超大推力的电动振动台、4500mm×4000mm超大尺寸的水平滑台及700kW超大功率的功率放大器组成。

这台推力达到50吨的大型电动振动台由苏州东陵振动试验仪器公司独立研发,已通过中国计量科学研究院的校准验证。

公司研究团队在50吨振动台的研发过程中,相继攻克了动圈的一阶轴向共振频率控制、驱动线圈绕组冷却效果控制、内短路环冷却效果控制、功率放大器与振动台阻抗匹配等关键技术难关。与国外单台最大推力电动振动台相比,新问世的振动台在最大正弦力、最大位移、最大随机力等5项关键技术指标上领先,与国外单台最大推力的日本35吨振动台相比,全部8项主要技术指标中有5项超过、3项持平。

在产品故障失效事件中,30%的事件是由振动引起的。因此,振动试验成为预计产品的振动特性以及检验产品性能及其可靠性的必不可少的技术手段。

在单台50吨电动振动器问世之前,国内外为满足振动试验需求,采取两台或多台振动台并机激振的方式来解决单台振动台激振推力不足的难题。并机系统有诸多先天性缺陷,是一种推力达不到情况下的权宜之策。多台并机结构需要在多台小推力的振动台顶部附加一个大尺寸、大质量的公共台面,附加台面易引起台面振型模态的变化、大幅降低台面运动的均匀度指标等试验问题,从而使整个振动试验系统的有效推力与可靠性大幅降低。

该公司于2008年研制出35吨级电动振动台,打破了欧美对该设备的技术垄断与禁运封锁,成为当时世界上最先进的电动振动台。中国工程院院士王子才表示,50吨电动振动台部分指标已经达到并超过国际先进水平,“让国际为之振动”。

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