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技術(shù)文章
XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的描述
1.什麼叫振動(dòng)振動(dòng)是一種波動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)是物體在平衡點(diǎn)附近往復(fù)進(jìn)行的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
2.振動(dòng)的分類振動(dòng)可分為隨機(jī)振動(dòng)和正弦振動(dòng)(週期振動(dòng))。週期振動(dòng)包括正諧、多諧、方波、鋸齒波。週期振動(dòng)都可分解為一系列簡(jiǎn)諧振動(dòng)之和。按是否有外力推動(dòng)，振動(dòng)又可分為自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)。
XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)概述振動(dòng)試驗(yàn)是力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)中的一種。振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)就是用於此類試驗(yàn)的專門(mén)的力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。
XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)在使用中經(jīng)常運(yùn)用的公式
1、 求推力(F)的公式
F=(m0+m1+m2+ ……)A…………………………公式(1)
式中：F—推力(激振力)(N)
m0—振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分有效質(zhì)量(kg)
m1—輔助臺(tái)面質(zhì)量(kg)
m2—試件(包括夾具、安裝螺釘)質(zhì)量(kg)
A— 試驗(yàn)加速度(m/s2)
2、 加速度(A)、速度(V)、位移(D)三個(gè)振動(dòng)參數(shù)的互換運(yùn)算公式
2.1 A=ωv ……………………………………………………公式(2)
式中：A—試驗(yàn)加速度(m/s2)
V—試驗(yàn)速度(m/s)
ω=2πf(角速度)
其中f為試驗(yàn)頻率(Hz)
2.2 V=ωD×10-3 ………………………………………………公式(3)
式中：V和ω與“2.1”中同義
D—位移(mm0-p)單峰值
2.3 A=ω2D×10-3 ………………………………………………公式(4)
式中：A、D和ω與“2.1”，“2.2”中同義
公式(4)亦可簡(jiǎn)化為：A=
式中：A和D與“2.3”中同義，但A的單位為g1g=9.8m/s2
所以： A≈ ,這時(shí)A的單位為m/s2
定振級(jí)掃頻試驗(yàn)平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式
3.1 加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式
fA-V= ………………………………………公式(5)
式中：fA-V—加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率(Hz)(A和V與前面同義)。
3.2 速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式
…………………………………公式(6)
式中： —加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率(Hz)(V和D與前面同義)。
3.3 加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計(jì)算公式
fA-D= ……………………………………公式(7)
式中：fA-D— 加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率(Hz)，(A和D與前面同義)。
根據(jù)“3.3”，公式(7)亦可簡(jiǎn)化為：
fA-D≈5× A的單位是m/s2
4、 掃描時(shí)間和掃描速率的計(jì)算公式
4.1 線性掃描比較簡(jiǎn)單：
S1= ……………………………………公式(8)
式中： S1—掃描時(shí)間(s或min)
fH-fL—掃描寬帶，其中fH為上限頻率，fL為下限頻率(Hz)
V1—掃描速率(Hz/min或Hz/s)
4.2 對(duì)數(shù)掃頻：
4.2.1 倍頻程的計(jì)算公式
n= ……………………………………公式(9)
式中：n—倍頻程(oct)
fH—上限頻率(Hz)
fL—下限頻率(Hz)
4.2.2 掃描速率計(jì)算公式
R= ……………………………公式(10)
式中：R—掃描速率(oct/min或)
fH—上限頻率(Hz)
fL—下限頻率(Hz)
T—掃描時(shí)間
4.2.3掃描時(shí)間計(jì)算公式
T=n/R ……………………………………………公式(11)
式中：T—掃描時(shí)間(min或s)
n—倍頻程(oct)
R—掃描速率(oct/min或oct/s)
5、隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)常用的計(jì)算公式
5.1 頻率分辨力計(jì)算公式:
△f= ……………………………………公式(12)
式中：△f—頻率分辨力(Hz)
fmax—高控制頻率
N—譜線數(shù)(線數(shù))
fmax是△f的整倍數(shù)
5.2 隨機(jī)振動(dòng)加速度總均方根值的計(jì)算
(1)利用升譜和降譜以及平直譜計(jì)算公式
PSD (g2/Hz)
A2=W·△f=W×(f1-fb) …………………………………平直譜計(jì)算公式
A1= ……………………升譜計(jì)算公式
A1= ……………………降譜計(jì)算公式
式中：m=N/3 N為譜線的斜率(dB/octive)
若N=3則n=1時(shí)，必須采用以下降譜計(jì)算公式
A3=2.3w1f1 lg
加速度總均方根值：
gmis= (g)…………………………公式(13-1)
設(shè)：w=wb=w1=0.2g2/Hz fa=10Hz fb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hz
wa→wb譜斜率為3dB，w1→w2譜斜率為-6dB
利用升譜公式計(jì)算得：A1=
利用平直譜公式計(jì)算得：A2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196
利用降譜公式計(jì)算得：A3 =
利用加速度總均方根值公式計(jì)算得：gmis== =17.25
為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，往往將功率譜密度曲線圖劃分成若干矩形和三角形，并利用上升斜率(如3dB/oct)和下降斜率(如-6dB/oct)分別算出wa和w2，然后求各個(gè)幾何形狀的面積與面積和，再開(kāi)方求出加速度總均方根值grms= (g)……公式(13-2)
注意：二種計(jì)算方法的結(jié)果往往比用升降譜計(jì)算結(jié)果要大，作為大概估算可用，但要計(jì)算就不能用。
例：設(shè)w=wb+w1=0.2g2/Hz fa=10Hz fb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hz
由于fa的wa升至fb的wb處，斜率是3dB/oct，而wb=0.2g2/Hz
10 所以wa=0.1g2/Hz
又由于f1的w1降至f2的w2處,斜率是-6dB/oct，而w1=0.2g2/Hz
10 所以w2=0.05g2/Hz
將功率譜密度曲線劃分成三個(gè)長(zhǎng)方形(A1 A2 A3)和兩個(gè)三角形(A4 A5)，再分別求出各幾何形的面積，則
A1=wa×(fb-fa)=0.1×(20-10)=1
A2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196
A3=w2×(f2-f1)=0.05×(2000-1000)=50
加速度總均方根值grms=
=17.96(g)
5.3 已知加速度總均方根g(rms)值,求加速度功率譜密度公式
SF= ……………………………………………………公式(14)
設(shè)：加速度總均方根值為19.8grms求加速度功率譜密度SF
SF=
5.4 求Xp-p大的峰峰位移(mm)計(jì)算公式
準(zhǔn)確的方法應(yīng)該找出位移譜密度曲線，計(jì)算出均方根位移值，再將均方根位移乘以三倍得出大峰值位移(如果位移譜密度是曲線，則必須積分才能計(jì)算)。在工程上往往只要估計(jì)一個(gè)大概的值。這里介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的估算公式
Xp-p=1067· ……………………………………公式(15)
式中：Xp-p—大的峰峰位移(mmp-p)
fo—為下限頻率(Hz)
wo—為下限頻率(fo)處的PSD值(g2/Hz)
設(shè)： fo=10Hz wo=0.14g2/Hz
則: Xp-p=1067·
5.5 求加速度功率譜密度斜率(dB/oct)公式
N=10lg (dB/oct)…………………………………………公式(16)
式中： n=lg (oct倍頻程)
wH—頻率fH處的加速度功率譜密度值(g2/Hz)
wL—頻率fL處的加速度功率譜密度值(g2/Hz)
XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)功能：半正弦波、正弦波、調(diào)頻、掃頻、倍頻、對(duì)數(shù)、可程式、調(diào)幅、大加速度、時(shí)間控制、485通訊接口
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