6T電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)芰浪?/h1>
2014-05-16 03:44:36劉潤(rùn)波朱文明黃栓立
山東工業(yè)技術(shù) 2014年21期
李 冬,劉潤(rùn)波,朱文明,黃栓立
(1.長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司,長(zhǎng)春 130062；2.南京康尼機(jī)電股份有限公司,南京 210038）
1 引言
為確保隨機(jī)振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)?zāi)軌蜷_(kāi)展，在試驗(yàn)前有必要對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行初步估算，以判定試驗(yàn)設(shè)備能否滿(mǎn)足要求。本文對(duì)航天希爾制造的6T試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)前進(jìn)行能力評(píng)估，并提出擴(kuò)展6T試驗(yàn)?zāi)芰Ψ桨浮?/p>
2 6T的限制參數(shù)
推力：隨機(jī)推力64000N，沖擊推力128000N
加速度：最大加速度981m/s2
位移：最大位移峰值51mm
臺(tái)面尺寸：水平臺(tái)面2m×1m；垂向臺(tái)面1m×1.5m
載荷：垂向臺(tái)面允許最大負(fù)載為800kg
3 IEC61373試驗(yàn)參數(shù)
3.1 隨機(jī)試驗(yàn)
隨機(jī)試驗(yàn)分長(zhǎng)壽命試驗(yàn)與隨機(jī)功能試驗(yàn)。長(zhǎng)壽命試驗(yàn)是在環(huán)境增加的情況下對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)；隨機(jī)試驗(yàn)是證明在可能出現(xiàn)的環(huán)境條件下使用時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備能否正常運(yùn)行。
由于側(cè)門(mén)直接安裝于車(chē)體，一般選擇1類(lèi)A級(jí)。
3.2 沖擊試驗(yàn)
沖擊試驗(yàn)是模擬罕見(jiàn)惡劣工況條件下，驗(yàn)證操作狀態(tài)是否出現(xiàn)變化。
4 IEC61373標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)芰浪?/h2>
（1）推力。隨機(jī)試驗(yàn)中一般采用下列公式對(duì)推力有效值進(jìn)行估算，但有效推力需要乘以3倍得到推力峰值，所需隨機(jī)推力峰值不能超過(guò)6T隨機(jī)推力限定值，計(jì)算公式如下：F隨機(jī)推力有效值=Ma （1）
F 隨機(jī)推力有效值 (N)；M 等效重量(Kg)；a 隨機(jī)試驗(yàn)加速度均方根值 (m/s2）
沖擊試驗(yàn)一般采用下列公式直接計(jì)算沖擊推力峰值。所需沖擊推力不得超過(guò)6T沖擊推力限定值，計(jì)算公式如下：F沖擊推力峰值=Ma （2）
F 沖擊推力峰值(N)；M 等效重量(Kg)；a 沖擊試驗(yàn)加速度峰值(m/s2）
6T中等效重量一般包括動(dòng)圈有效運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)桿重量、臺(tái)架與試件重量及夾具重量。除了試件的其他等效重量在使用水平臺(tái)面試驗(yàn)時(shí)為350kg，在使用垂直臺(tái)面試驗(yàn)時(shí)為420kg。
（2）加速度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)加速度均方根值以及沖擊試驗(yàn)加速度值。如果試驗(yàn)規(guī)范中僅規(guī)定了功率譜密度曲線(xiàn)，并未給出總加速度均方根值，可通過(guò)計(jì)算來(lái)得到。由隨機(jī)振動(dòng)理論可以知道，總加速度均方根值等于加速度功率譜密度曲線(xiàn)在其規(guī)定的試驗(yàn)頻率區(qū)間的曲線(xiàn)下面積的平方根。加速度總均方根值由曲線(xiàn)下總面積的和經(jīng)過(guò)開(kāi)方運(yùn)算得到。
圖 1 功率譜密度曲線(xiàn)圖
A1 升譜曲線(xiàn)所含面積；A2 平直譜曲線(xiàn)所含面積；A3 降譜曲線(xiàn)所含面積
譜圖曲線(xiàn)所含的面積通過(guò)譜密度函數(shù)在頻率上進(jìn)行積分算出。
（3）位移。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中位移計(jì)算方法一般為找出位移譜密度曲線(xiàn)，計(jì)算出均方根值，再將均方根乘以三倍得出最大峰值移位。如果位移譜密度是曲線(xiàn)，則必須積分才能計(jì)算。
5 試驗(yàn)?zāi)芰浪闶纠?/h2>
某車(chē)門(mén)產(chǎn)品按照IEC61373 1類(lèi)A級(jí)試驗(yàn)。試驗(yàn)產(chǎn)品重150kg，臺(tái)架重量450kg，臺(tái)架長(zhǎng)寬為2m×1.5m。首先評(píng)估6T能否滿(mǎn)足需求。
產(chǎn)品質(zhì)量、臺(tái)架重量和尺寸6T均能滿(mǎn)足。試驗(yàn)?zāi)芰浪銉H考慮最嚴(yán)酷條件；隨機(jī)試驗(yàn)時(shí)僅評(píng)估長(zhǎng)壽命試驗(yàn)垂向試驗(yàn)；沖擊試驗(yàn)時(shí)僅評(píng)估水平縱向試驗(yàn)，評(píng)估過(guò)程如下：
隨機(jī)推力垂向有效值為4335N，隨機(jī)推力垂向峰值為13005N，沖擊推力縱向峰值為47500N,隨機(jī)峰峰值垂向位移為7.1mm，沖擊峰垂向峰值為40.5mm
a 加速度峰值為50 m/s2d 試驗(yàn)加速度脈寬為0.03s
載荷Kg尺寸mm 額定推力N 最大位移mm最大加速度m/s2 6T限定值 800 2.5X1.5 隨機(jī)推力 64, 000沖擊推力128, 000N 51 981垂向隨機(jī)振動(dòng) 700 2X1.5 13,005 7.1 0.532縱向沖擊試驗(yàn) 700 2X1.5 47,500 40.5 50結(jié)論 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)前的能力估算，6T可以滿(mǎn)足此試驗(yàn)需求。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)最常用的寬帶隨機(jī)試驗(yàn)圖譜和沖擊譜估算出試驗(yàn)可能達(dá)到的最大推力和位移，通過(guò)與6T對(duì)比，判定6T能夠滿(mǎn)足試驗(yàn)需求。通過(guò)以下幾個(gè)方面考慮進(jìn)增加6T試驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>
（1）擴(kuò)展縱向尺寸大產(chǎn)品試驗(yàn)?zāi)芰?。由于?chē)輛門(mén)產(chǎn)品中有大開(kāi)度雙開(kāi)門(mén)臺(tái)架縱向尺寸達(dá)到3m左右，在6T縱向試驗(yàn)時(shí)無(wú)法對(duì)中放置水平臺(tái)，裝夾后造成整個(gè)臺(tái)面受力不均勻。設(shè)計(jì)一個(gè)縱向夾具墊高產(chǎn)品試驗(yàn)，確保產(chǎn)品與夾具對(duì)中放置水平臺(tái)中心位置，避免產(chǎn)品偏心造成滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)阻力，能夠確保試驗(yàn)順利完成。
（2）擴(kuò)展小試件大量級(jí)試驗(yàn)?zāi)芰?。汽?chē)行業(yè)或電機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)提出脈寬11ms半正弦波沖擊試驗(yàn)要求，沖擊加速度峰值為30G。6T雖然沖擊推力較大且試件質(zhì)量輕，但由于臺(tái)體本身質(zhì)量較重，垂向試驗(yàn)時(shí)仍需要132, 300N沖擊推力，此時(shí)已經(jīng)超過(guò)6T能力范圍。如果針對(duì)小試件單獨(dú)定制一個(gè)質(zhì)量較輕小型垂向擴(kuò)展臺(tái)，通過(guò)降低擴(kuò)展臺(tái)質(zhì)量后所需沖擊推力也隨之降低，從而簡(jiǎn)單有效地解決了小試件大量級(jí)試驗(yàn)?zāi)芰?wèn)題。
[1]胡志強(qiáng)，法慶衍，洪寶林.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1996.
[2]安長(zhǎng)暖.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)前的參數(shù)估算[J].光電應(yīng)用技術(shù)，2009(04):44-46.
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1 引言
為確保隨機(jī)振動(dòng)和沖擊試驗(yàn)?zāi)軌蜷_(kāi)展，在試驗(yàn)前有必要對(duì)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行初步估算，以判定試驗(yàn)設(shè)備能否滿(mǎn)足要求。本文對(duì)航天希爾制造的6T試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)前進(jìn)行能力評(píng)估，并提出擴(kuò)展6T試驗(yàn)?zāi)芰Ψ桨浮?/p>
2 6T的限制參數(shù)
推力：隨機(jī)推力64000N，沖擊推力128000N
加速度：最大加速度981m/s2
位移：最大位移峰值51mm
臺(tái)面尺寸：水平臺(tái)面2m×1m；垂向臺(tái)面1m×1.5m
載荷：垂向臺(tái)面允許最大負(fù)載為800kg
3 IEC61373試驗(yàn)參數(shù)
3.1 隨機(jī)試驗(yàn)
隨機(jī)試驗(yàn)分長(zhǎng)壽命試驗(yàn)與隨機(jī)功能試驗(yàn)。長(zhǎng)壽命試驗(yàn)是在環(huán)境增加的情況下對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)；隨機(jī)試驗(yàn)是證明在可能出現(xiàn)的環(huán)境條件下使用時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備能否正常運(yùn)行。
由于側(cè)門(mén)直接安裝于車(chē)體，一般選擇1類(lèi)A級(jí)。
3.2 沖擊試驗(yàn)
沖擊試驗(yàn)是模擬罕見(jiàn)惡劣工況條件下，驗(yàn)證操作狀態(tài)是否出現(xiàn)變化。
4 IEC61373標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)?zāi)芰浪?/h2>
（1）推力。隨機(jī)試驗(yàn)中一般采用下列公式對(duì)推力有效值進(jìn)行估算，但有效推力需要乘以3倍得到推力峰值，所需隨機(jī)推力峰值不能超過(guò)6T隨機(jī)推力限定值，計(jì)算公式如下：F隨機(jī)推力有效值=Ma （1）
F 隨機(jī)推力有效值 (N)；M 等效重量(Kg)；a 隨機(jī)試驗(yàn)加速度均方根值 (m/s2）
沖擊試驗(yàn)一般采用下列公式直接計(jì)算沖擊推力峰值。所需沖擊推力不得超過(guò)6T沖擊推力限定值，計(jì)算公式如下：F沖擊推力峰值=Ma （2）
F 沖擊推力峰值(N)；M 等效重量(Kg)；a 沖擊試驗(yàn)加速度峰值(m/s2）
6T中等效重量一般包括動(dòng)圈有效運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、驅(qū)動(dòng)桿重量、臺(tái)架與試件重量及夾具重量。除了試件的其他等效重量在使用水平臺(tái)面試驗(yàn)時(shí)為350kg，在使用垂直臺(tái)面試驗(yàn)時(shí)為420kg。
（2）加速度。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)加速度均方根值以及沖擊試驗(yàn)加速度值。如果試驗(yàn)規(guī)范中僅規(guī)定了功率譜密度曲線(xiàn)，并未給出總加速度均方根值，可通過(guò)計(jì)算來(lái)得到。由隨機(jī)振動(dòng)理論可以知道，總加速度均方根值等于加速度功率譜密度曲線(xiàn)在其規(guī)定的試驗(yàn)頻率區(qū)間的曲線(xiàn)下面積的平方根。加速度總均方根值由曲線(xiàn)下總面積的和經(jīng)過(guò)開(kāi)方運(yùn)算得到。
圖 1 功率譜密度曲線(xiàn)圖
A1 升譜曲線(xiàn)所含面積；A2 平直譜曲線(xiàn)所含面積；A3 降譜曲線(xiàn)所含面積
譜圖曲線(xiàn)所含的面積通過(guò)譜密度函數(shù)在頻率上進(jìn)行積分算出。
（3）位移。隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)中位移計(jì)算方法一般為找出位移譜密度曲線(xiàn)，計(jì)算出均方根值，再將均方根乘以三倍得出最大峰值移位。如果位移譜密度是曲線(xiàn)，則必須積分才能計(jì)算。
5 試驗(yàn)?zāi)芰浪闶纠?/h2>
某車(chē)門(mén)產(chǎn)品按照IEC61373 1類(lèi)A級(jí)試驗(yàn)。試驗(yàn)產(chǎn)品重150kg，臺(tái)架重量450kg，臺(tái)架長(zhǎng)寬為2m×1.5m。首先評(píng)估6T能否滿(mǎn)足需求。
產(chǎn)品質(zhì)量、臺(tái)架重量和尺寸6T均能滿(mǎn)足。試驗(yàn)?zāi)芰浪銉H考慮最嚴(yán)酷條件；隨機(jī)試驗(yàn)時(shí)僅評(píng)估長(zhǎng)壽命試驗(yàn)垂向試驗(yàn)；沖擊試驗(yàn)時(shí)僅評(píng)估水平縱向試驗(yàn)，評(píng)估過(guò)程如下：
隨機(jī)推力垂向有效值為4335N，隨機(jī)推力垂向峰值為13005N，沖擊推力縱向峰值為47500N,隨機(jī)峰峰值垂向位移為7.1mm，沖擊峰垂向峰值為40.5mm
a 加速度峰值為50 m/s2d 試驗(yàn)加速度脈寬為0.03s
載荷Kg尺寸mm 額定推力N 最大位移mm最大加速度m/s2 6T限定值 800 2.5X1.5 隨機(jī)推力 64, 000沖擊推力128, 000N 51 981垂向隨機(jī)振動(dòng) 700 2X1.5 13,005 7.1 0.532縱向沖擊試驗(yàn) 700 2X1.5 47,500 40.5 50結(jié)論 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足 滿(mǎn)足
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)前的能力估算，6T可以滿(mǎn)足此試驗(yàn)需求。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文根據(jù)最常用的寬帶隨機(jī)試驗(yàn)圖譜和沖擊譜估算出試驗(yàn)可能達(dá)到的最大推力和位移，通過(guò)與6T對(duì)比，判定6T能夠滿(mǎn)足試驗(yàn)需求。通過(guò)以下幾個(gè)方面考慮進(jìn)增加6T試驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>
（1）擴(kuò)展縱向尺寸大產(chǎn)品試驗(yàn)?zāi)芰?。由于?chē)輛門(mén)產(chǎn)品中有大開(kāi)度雙開(kāi)門(mén)臺(tái)架縱向尺寸達(dá)到3m左右，在6T縱向試驗(yàn)時(shí)無(wú)法對(duì)中放置水平臺(tái)，裝夾后造成整個(gè)臺(tái)面受力不均勻。設(shè)計(jì)一個(gè)縱向夾具墊高產(chǎn)品試驗(yàn)，確保產(chǎn)品與夾具對(duì)中放置水平臺(tái)中心位置，避免產(chǎn)品偏心造成滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)阻力，能夠確保試驗(yàn)順利完成。
（2）擴(kuò)展小試件大量級(jí)試驗(yàn)?zāi)芰?。汽?chē)行業(yè)或電機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)提出脈寬11ms半正弦波沖擊試驗(yàn)要求，沖擊加速度峰值為30G。6T雖然沖擊推力較大且試件質(zhì)量輕，但由于臺(tái)體本身質(zhì)量較重，垂向試驗(yàn)時(shí)仍需要132, 300N沖擊推力，此時(shí)已經(jīng)超過(guò)6T能力范圍。如果針對(duì)小試件單獨(dú)定制一個(gè)質(zhì)量較輕小型垂向擴(kuò)展臺(tái)，通過(guò)降低擴(kuò)展臺(tái)質(zhì)量后所需沖擊推力也隨之降低，從而簡(jiǎn)單有效地解決了小試件大量級(jí)試驗(yàn)?zāi)芰?wèn)題。
[1]胡志強(qiáng)，法慶衍，洪寶林.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1996.
[2]安長(zhǎng)暖.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)前的參數(shù)估算[J].光電應(yīng)用技術(shù)，2009(04):44-46.
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