振動試驗開展之前，拿到一個條件，常常需要判定現(xiàn)有振動臺設(shè)備能否滿足要求，需要進行的計算。對于剛剛接觸振動試驗的新手又會覺得無從下手，本文從實際應(yīng)用的角度簡單介紹如何判定。

一、振動臺的原理和結(jié)構(gòu)

振動系統(tǒng)的組成

振動臺系統(tǒng)有幾大部分組成，控制儀、功率放大器（簡稱功放）、振動臺、制冷單元（有風(fēng)冷、水冷、油冷多種形式）、傳感器。

電動振動臺的原理示意圖

驅(qū)動線圈中通入交流電，動圈將受到磁場交變力的作用，使活動系統(tǒng)產(chǎn)生運動，即電→磁→力。由于試樣尺寸及安裝方式的不同，一般都需要安裝垂直擴展臺面。又因為試驗要求水平方面的振動臺，一般也需要有水平滑臺。

垂直擴展臺面（圓形）

垂直擴展臺面（方形）

水平滑臺

水平滑臺的組成：導(dǎo)軌、花崗巖平臺、金屬臺面、連接頭、油壓系統(tǒng)等。通過油壓系統(tǒng)在花崗巖平臺和金屬臺面之前泵入潤滑油形成油膜，便于減小金屬臺面沿著導(dǎo)軌在水平向運動的摩擦力。金屬臺面通過連接頭與振動臺連接。

二、振動試驗需要考慮的條件

zui重要zui基本的一個公式：

f=ma

1、推力(f)  單位是牛（N）

推力一般有振動臺標(biāo)稱zui大推力，平常所說的多少噸臺子，或者多少公斤的臺子。推力的單位是牛頓（N），力的單位換算成質(zhì)量單位就是噸或者千克，比如標(biāo)稱80KN的振動臺通常稱作8噸的臺子。

2、質(zhì)量(m) 單位是千克（kg）

質(zhì)量分為以下幾個可能的部分

1）試樣的質(zhì)量m1

2）夾具的質(zhì)量m2

3）連接頭的質(zhì)量（一般是水平向試驗時需要計入）m3

4）擴展臺面的質(zhì)量（水平滑臺或者垂直擴展臺面的質(zhì)量）m4

5）動圈的質(zhì)量（這是基本是一個恒定值）m5

所以m=m1+m2+m3+m4+m5+…

3、試驗要求的zui大加速度（a）單位：m/s^2或者g

換算關(guān)系：10*m/s^2=g

隨機振動中用加速度均方根值（Grms 單位：g）

Grms由ASD或者PSD通過復(fù)雜的計算得到。

PSD曲線圖例

PSD曲線圖例

功率譜密度（PSD單位：g^2/Hz）

加速度譜密度（ASD 單位：(m/s^2)^2/Hz）

兩者換算關(guān)系：

1 g^2/Hz=(9.8 m/s^2)^2/Hz=96.04 m^2/s^3

4、位移，單位mm

一般振動臺都會標(biāo)稱比如：zui大位移（p‐p）：76mm，只要不超過這個就可以了。

5、頻率范圍，一般的電動振動臺的頻率雖然標(biāo)稱頻率范圍：2～2700Hz，但是實際一般工作頻率在5~2500Hz范圍，如果低于5Hz或者高于2500Hz就有可能做不了。

根據(jù)經(jīng)驗：客戶給到的振動試驗條件，一般能夠給到的較多的是試樣質(zhì)量（重量），zui大加速度值或者Grms值A(chǔ)SD或PSD。這樣我們就可以計算現(xiàn)有設(shè)備能否滿足相關(guān)條件，同時還要考慮瞬間超載的情況，通常這個系數(shù)為0.8。

因此f=ma就必須細化為:

f=(m1+m2+m3+m4+m5+…)a/0.8

實例：

客戶給出條件：1kg試樣，加上夾具不會超過5kg，zui大加速度要30g，問8噸推力振動臺能否滿足X、Y、Z三向振動試驗要求？

逐一確認上式中（所列數(shù)據(jù)均時臨時假定）：

m1=1kg（試樣）

m2=4kg（夾具）

m3=15kg（連接頭，水平方向需要計入）

m40=50kg(垂直擴展臺)

m41=300kg(水平臺面)

m5=60kg（動圈）

X、Y向一般定義為水平向，Z向定義為垂直向。

水平向計算驗證：

f=(m1+m2+m3+m41+m5+…)a/0.8

 =(1+4+15+300+60)*30/0.8

 =14250kg

 =142500N>80000N

該值大于8噸的推力，所以不能滿足。

垂直向計算驗證：

f=(m1+m2+m40+m5+…)a/0.8

 =(1+4+50+60)*30/0.8

 =4312.5kg

 =43125N<80000N

該值小于8噸的推力，所以可以滿足。