劉江烈 唐風(fēng)志

摘 要 振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)是進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)必不可少的工具，能夠確保在實(shí)驗(yàn)過程中試驗(yàn)件不會(huì)發(fā)生失真等情況，從而有效的控制試驗(yàn)進(jìn)程。同時(shí)，這也說明如果振動(dòng)試驗(yàn)中所使用的振動(dòng)臺(tái)缺乏良好的臺(tái)面加速度均勻度，就很容易引發(fā)一系列問題，比如過試驗(yàn)或者欠試驗(yàn)等。在本文中通過對(duì)某型振動(dòng)臺(tái)加速度均勻度的測(cè)試方法進(jìn)行研究，并對(duì)其加速度均勻度的分布規(guī)律進(jìn)行分析，能夠?yàn)橐院蟮南嚓P(guān)試驗(yàn)提供一些參考，使振動(dòng)試驗(yàn)的精度得到提高。

關(guān)鍵詞 振動(dòng)臺(tái);加速度幅值均勻度;振動(dòng)試驗(yàn)

裝備的研制和服役需要經(jīng)過振動(dòng)、離心以及高低溫等一系列環(huán)境試驗(yàn)。特別是在裝備的研制過程中為了使裝備的可靠性得到有效提高，必須進(jìn)行各種類型的環(huán)境試驗(yàn)，從而使產(chǎn)品潛在的缺陷充分暴露出來，這樣才能夠?qū)ρb備的設(shè)計(jì)質(zhì)量和制造質(zhì)量進(jìn)行有效的檢驗(yàn)。在裝備的服役過程中，導(dǎo)致其出現(xiàn)故障的主要原因之一就是由者振動(dòng)引起的失效破壞，而振動(dòng)試驗(yàn)也是環(huán)境試驗(yàn)中的重要一環(huán)，對(duì)裝備的研制起著非常重要的作用。

1振動(dòng)臺(tái)加速度幅值均勻度試驗(yàn)

在進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)必須要使用到相應(yīng)的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，而振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的質(zhì)量直接決定著試驗(yàn)效果，質(zhì)量較高的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)在對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可以確保樣品不失真，使試驗(yàn)處于可以有效控制的范圍內(nèi)，從而使試驗(yàn)?zāi)康母玫剡_(dá)到。而加速度均勻度則是振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一，在評(píng)價(jià)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，該指標(biāo)的好壞可以在很大程度上反映出振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)質(zhì)量的好壞。

本試驗(yàn)以JJG 948-1999《數(shù)字式電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)檢定規(guī)程》等相關(guān)方面的制度規(guī)定作為主要的檢驗(yàn)依據(jù)，根據(jù)要求首先將振動(dòng)臺(tái)空載，并設(shè)置相應(yīng)的振動(dòng)量級(jí)，在振動(dòng)臺(tái)的臺(tái)面中心和直徑不同的安裝螺孔分布圓周上安裝5支加速度計(jì)，之后根據(jù)試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)際的工作頻率范圍，在該范圍之內(nèi)依據(jù)倍頻程選取相應(yīng)的頻率值（最少10個(gè)或者以上），最后對(duì)臺(tái)面上各個(gè)位置的加速度幅值進(jìn)行測(cè)量。具體的計(jì)算公式為，其中臺(tái)面加速度幅值均勻度用NA表示;在同一次測(cè)量過程中臺(tái)面中心點(diǎn)的加速度幅值用A表示;在同一次測(cè)量過程中臺(tái)面上各個(gè)安裝點(diǎn)的加速度幅值與臺(tái)面中心點(diǎn)的加速度幅值最大偏差的絕對(duì)值用表示。在本次試驗(yàn)中共選取了5、10、20、40……1000、1500、2000Hz共11個(gè)頻率值，之后根據(jù)相關(guān)規(guī)程上的規(guī)定和要求開展試驗(yàn)工作，這樣各個(gè)傳感器位置處在不同頻率下的加速度幅值就可以全部測(cè)量出來，之后根據(jù)以上列出的公式就可以將臺(tái)面的加速度幅值均勻度計(jì)算出來，表1為本次試驗(yàn)的結(jié)果[1]。

由此可以看出，當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)處于一個(gè)比較低的工作頻率時(shí)，尤其是在1000Hz以下時(shí)，均具有良好的臺(tái)面加速度均勻度;但是，將頻率調(diào)高至2000Hz，使試驗(yàn)系統(tǒng)處于一個(gè)較高的工作頻率時(shí)，臺(tái)面加速度均勻度大幅提高，高達(dá)26.01%。不過試驗(yàn)所采用的400毫米以下的小臺(tái)面振動(dòng)臺(tái)，根據(jù)相關(guān)方面的規(guī)定該振動(dòng)臺(tái)在2000Hz時(shí)的加速度均勻度符合相關(guān)方面的要求。

為了對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，安排該振動(dòng)臺(tái)繼續(xù)進(jìn)行掃頻振動(dòng)試驗(yàn)，在試驗(yàn)中設(shè)定其工作頻率的范圍為5～2000Hz，與此同時(shí)將其掃頻速率設(shè)置在1oct/min以下。試驗(yàn)條件主要包括兩個(gè)方面：一是將加速度控制在2g;二是使用正弦掃描信號(hào)作為輸出控制。圖1為5支加速度計(jì)的加速度曲線。由該圖可知，臺(tái)面上各點(diǎn)高頻部分的加速度均勻度幅值存在明顯的分布不均。而當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)處于較低的工作頻率時(shí)，例如工作頻率低于1000Hz時(shí)，臺(tái)面加速度均勻度只會(huì)出現(xiàn)比較微小的偏差，基本上不會(huì)對(duì)試驗(yàn)造成較大的影響;當(dāng)試驗(yàn)系統(tǒng)處于較高的工作頻率時(shí)，也就是超過1000Hz時(shí)，尤其是試驗(yàn)系統(tǒng)的工作頻率與其自身的共振頻率比較接近的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)比較大的加速度均勻度偏差。如果我們放大圖1中的高頻部分，就可以得到如圖2所示的圖像。通過圖2，我們可以對(duì)加速度均勻度的差異進(jìn)行更加清晰的觀察和了解[2]。

2結(jié)束語

在本次試驗(yàn)研究中，所選用的小臺(tái)面振動(dòng)臺(tái)上的五個(gè)測(cè)量點(diǎn)的加速度幅值存在一定的差異，當(dāng)振動(dòng)臺(tái)處于1000Hz以下較低的工作頻率時(shí)，只表現(xiàn)出比較微小的差異，加速度均勻度的最大值只有3.97%;而當(dāng)振動(dòng)臺(tái)處于1000Hz以上較高的工作頻率時(shí)，尤其是試驗(yàn)系統(tǒng)的工作頻率與其自身的共振頻率比較接近的時(shí)候，臺(tái)面上各點(diǎn)的加速度均勻度差異就會(huì)非常明顯。

表1中所測(cè)得的臺(tái)面加速度均勻度采用的測(cè)算方法是比較常用的定加速度和定額的方式，其中該臺(tái)面處于2000Hz工作頻率時(shí)，其加速度均勻度幅值最大，達(dá)到了26.01%。之后又通過相應(yīng)的正弦掃頻試驗(yàn)（加速度控制在2g），對(duì)定加速度和定頻的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。其中圖1表示正弦掃頻試驗(yàn)的結(jié)果，通過放大圖1的高頻部分可以得到圖2，即 5個(gè)通道各點(diǎn)加速度高頻部分放大圖，通過觀察該圖我們可以更加明顯地看到：當(dāng)振動(dòng)臺(tái)處于較高的工作頻率時(shí)，其臺(tái)面加速度均勻度的實(shí)際情況[3]。

與此同時(shí)，通過觀察圖2我們還可以發(fā)現(xiàn)，距離臺(tái)面中心越遠(yuǎn)的地方，越是缺乏良好地加速度均勻度，因此在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中要盡量在臺(tái)面中心安裝試件，與此同時(shí)不能為了貪圖方便而在臺(tái)面邊緣處安放控制點(diǎn)，正確的做法是在振動(dòng)臺(tái)與試件的連接處布置相應(yīng)的控制點(diǎn)，并且控制策略應(yīng)該采用。平均控制，只有這樣才能夠?qū)⒃嚰幍恼鎸?shí)環(huán)境最大程度的模擬出來。從相關(guān)理論上來說，如果進(jìn)一步加大臺(tái)面尺寸，將會(huì)導(dǎo)致臺(tái)面加速度幅值均勻度出現(xiàn)更大、更加明顯的差異，其中尺寸比較大的水平滑臺(tái)更是如此，如果振動(dòng)試驗(yàn)選擇使用水平滑臺(tái)，那么要對(duì)水平滑臺(tái)臺(tái)面的加速度均勻度存在的差異進(jìn)行充分的考慮，從而防止產(chǎn)生過試驗(yàn)或欠試驗(yàn)，不過這個(gè)方面在未來還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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