电动台的随机推力该如何估算

szdlliuzm

我最近找到一段关于电动台随机推力的文章，电动台的额定随机推力是按标准负荷和标准试验条件得到的，而实际的条件与负载相差
该如何确定呢。   dgvib@163.com

如常用的做电子产品的包装振动试验

HP公司电子产品通用试验条件
A！  5-350Hz, 0.04 g2/Hz 350-500Hz, -6dB/Oct  A=4.25G
A2   5-350Hz, 0.02 g2/Hz 350-500Hz, -6dB/Oct  A=2.09G

以上的振动试验条件，由于加速度不大, 试件的使用中没遇到过问题.

但在做20-1000Hz, PSD=0.2  A=12G,时计算推力在180KG,电动台的额定随机推力是240KG就无法进行试验了. 出现电动台欠压保护.


2．1 随机出力的相关因素
2．1．1功率谱密度和频率曲线的形状；（见图1）

*额定随机激振力：负载大约是动圈的3倍重量、一个平直的随机功率谱。谱图见图1-1

图1 随机激振力功率谱图

  20-100Hz，6dB/OCT，100--2000Hz 平直谱，PSD值自定，




2．1．2试件（尤其是它们的共振峰值或共振谷点的轨迹）上的频率响应；
2．1．3假定共振频率在试验频率范围内，那么加速度计的位置就会影响加速度值水平。而且，如果使用了许多被加速度计平均后的值，或使用了极值化控制，那么有效的加速度值水平通常会很高。
2．1．4负载总的质量。
由于有这些因素的变化。所以很难对已有的系统做出一个精确的估计。因此，所有的振动台制造商们将他们的系统置于一个特殊的设置条件下，这样可以消除绝大部分的不确定度。这些条件包括：
（1）一段斜率和一段平直的功率谱密度，从20Hz-80Hz为3dB/oct的斜率，80Hz-2kHz为平直谱或参照ISO5344，（见图1）；
（2）一个共振频率较高的负载，重量是动圈的2倍至4倍。
通过选择这些标准化的条件，所有振动台制造商的随机出力估计都可以平等的比较。这些条件基本上是最合适的，通常是能获最高的随机值。
在用户的测试中，很少有这些理想的测试条件。因此，很希望能够预测不同条件下能获得什么。为了达到这个目的我们需要知道更多振动台的特征。所有负载和各种振动台可以通过典型的曲线来描述，如图10-2所示：


图2  振动台动圈驱动电压、电流曲线

从这些曲线可以看出要求功率放大器输出的电压和电流取决于频率。
   例如：在f 1上，要求的电压很小，但是要求的电流很大。
         在f 2上，要求的电压是最大的，但是要求的电流较小。
在动圈和负载的共振频率f 3上，电压和电流都是最小的。
所有振动台都有这样一个基本特性。
2．2 随机激振力限制因素
2．2．1随机振动谱的上限频率低于500Hz
    此时随机的激振力受到振动台行程的限制和功率放大器输出电流及输出电压的限制。
     行程限制：在振动谱频率的低端（低于100Hz），会受到振动台的行程限制，目前新的数字化振动控制仪会预测振动台要求的位移（p-p）。在随机振动时，当削波系数采用3Sigma时，预测位移是2mm时，其最大位移将是6mm，上述预测位移是额定位移的1/3，它们之间有3倍的关系。
电流限制：当随机谱的最高频率低于500Hz时，要求功率放大器输给振动台的电流最高，此时随机激振力是0.8倍的正弦激振力。
电压限制：即速度限制，正弦速度通常是取决于功率放大器的输出电压。新的数字化振动控制仪预测了随机试验所需要的峰值速度。
2．2．2随机振动谱的上限频率高于500Hz
此时随机激振力受到振动台机械强度的限制。
机械强度限制：在该频率范围内，要求功率放大器的输出电流和振动台的行程都很小。因此，限制试验均方根值的大小就取决于动圈上的机械强度。当削波系数采用3Sigma时，预测加速度是333m/s2时，其最大加速度将是1000m/s2，最大均方根加速度不能大于333m/s2。
2．3 随机的削波系数
在进行随机振动时，有许多系统限制要考虑！
1．        控制仪动态范围的限制；
2．        功率放大器输出电流的限制；
3．        功率放大器输出电压的限制。
假如随机试验是在系统能力的50%水平或更低条件下进行，而且振动台试件
组合有很难控制的高Q共振，那么控制仪将难于控制频谱在公差范围内。
然而，当试验等级的增加，驱动信号≥4 Sigma的波峰，将最终被功率放大器削波，当功率放大器开始削波时，上述论及的削波效应如同控制仪信号被削波一样，频谱噪声将增加。
当功率放大器的削波变得严重时，功率放大器将会保护而试验将中断。但是，如果控制仪驱动信号在进入功率放大器以前被削波，那么功率放大器不会保护。
总之，如果控制仪采用不削波进行试验，而驱动信号的波峰达到功率放大器的电压极限或电流极限，那么恰如在控制仪里被削波一样波峰将在功率放大器里被子削波。当削波变得更显著时，功率放大器会保护。如果控制仪的信号在进入功率放大器之前削波，则功率放大器能够进行更高水平的试验。

mjhzhjg

1 负载的计算，你考虑动圈的重量没有，你是怎么计算的
2 一般我们都是考虑电动台的额定随机推力的70%,也就是240KG×70%＝1680。否者有可能超差。
3 在20～2000Hz内夹具与试件肯定有共振峰，可能多方面原因造成。

szdlliuzm

我在300KG电动台上做12G的随机试验时，考虑了动圈的重量，理论计算出随机推力应是
190KG， 电动台标称的随机推力是240KG，按70%就是168KG，
动圈重3 夹具重11，产品重2KG  
条件是20-55Hz 36dB/Oct      55-350Hz, 0.2 g2/Hz 350-1000Hz, -3dB/Oct  A=11.7G
将夹具按100--2000Hz，15G的扫频试验正常，无共振点。

后将夹具改小，重量是6，产品重1。5KG， 计算随机力是126KG，试验做下来才顺利， 曾才随机加速度修改到14G，会出现欠压保护。
夹具按100-2000Hz按 20G扫频振动试验正常。无共振点。

为什么随机振动的保护是欠压而不是正弦试验里的 过电流保护呢？
曾经尝试将欠压保护关掉， 但随机试验保护动作，出现过电流 欠压保护仍然显示，请大家指教。

fridayxi

振动台台面质量有没有考虑进去啊!
振动台出厂指标都是指的空载状态下的,其振动台真正的台面其实是很小的,但厂家为了方便用户使用,往往回增加一个附加台面,其实它的重量也蛮大的,不知道2楼的有没有考虑!

szdlliuzm

使用夹具固定试件,  夹具直接安装在动圈上的,  不需要使用附加台面.
做高频主高加速度的振动测试,  如果夹具安装在附加台面上, 会降低 固有的共振频率.

szdlliuzm

现在汽车产品和军品的振动试验中, 很多都是高加速度的随机振动, 需要的随机推力大, 电动振动台的随机推力状况与试件的大小相关吗? 欢迎大家一起来交流.

wj0605

加上电动台动圈本身重量的3倍负载才能做出台子的最大随机！
比如五吨的台子，动圈本身50KG，加上150KG才能达到台体的最大随机摧力25Grms!

szdlliuzm

请问与负载的刚度\大小及试验频率范围有关吗 ,当然试件的一阶共振频率超过了在试验的频率范围.
     如五吨电动台, 动圈50KG,配1000*1000MM的水平台,台面重160KG, 安装上试件如40KG重, 它的随机推力还能达到5吨吗?

wj0605

本人认为，与负载的刚度\大小及试验频率范围有关，之前所说，成立的条件，是台体本身的指标之范围内，另外，台体的最大推力是不变的，楼上讲的只不过是负载增加，当然，它的随机摧力就下降！但并不是其推力不能达到5吨！