振動(dòng)臺(tái)組成部份及類型

　　振動(dòng)試驗(yàn)的目的在于確定所設(shè)計(jì)、制造的機(jī)器、構(gòu)件在運(yùn)輸和使用過程中承受外來振動(dòng)臺(tái)或者自身產(chǎn)生的振動(dòng)而不到破壞，并發(fā)揮其性能、達(dá)到能預(yù)定壽命的可靠性。隨著對(duì)產(chǎn)品，產(chǎn)其是航空航天產(chǎn)品可靠性要求的提高，作為可靠性試驗(yàn)關(guān)鍵設(shè)備的振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展顯得越來越重要。

　　60年代，702所為滿足航天產(chǎn)品振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的需要，開始了振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的研制，包括推力10N至100kn的振動(dòng)臺(tái)及各種振動(dòng)測(cè)量?jī)x表和傳感器。目前，702所的振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備不僅在航天領(lǐng)域而且在其他行業(yè)發(fā)揮著作用，成為該所的一項(xiàng)重要民品。用于振動(dòng)式驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)從其激振方式上可分為三類：機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)、電液式振動(dòng)臺(tái)和電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。從振動(dòng)臺(tái)的功能為分，可分為單一的正弦振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和可完成正弦、隨機(jī)、正弦加隨機(jī)等振動(dòng)試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)。以下筆者對(duì)各種振動(dòng)臺(tái)，及其輔助設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和成本的現(xiàn)狀及發(fā)展等進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述。

　　1.機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)

　　機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)可分為不平衡重塊式和凸輪式兩類。不平衡重塊式是以不平衡重塊旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來激振振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面，激振力與不平衡力矩和轉(zhuǎn)速的平方成正比。這種振動(dòng)臺(tái)可以產(chǎn)生正弦振動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但只能在約5Hz~100Hz的頻率范圍工作，*大位移為6mm峰-嶠值，*大加速度約10g，不能進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)，凸輪式振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的位移取決于凸輪的偏心量和曲軸的臂長(zhǎng)，激振力隨運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量而變化。這種振動(dòng)臺(tái)在低頻域內(nèi)，激振力大時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)很大的位移，如100mm。但這種振動(dòng)臺(tái)工作頻率**于低頻，上限頻率為20Hz左右。*大加速度為3g左右，加速度波形失真很大。機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)由于其性能的局限，今后用量會(huì)越來越小。

　　2.電液式振動(dòng)臺(tái)

　　電液式振動(dòng)臺(tái)的工作方式是用小的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)可控制的伺服閥，通過油壓使傳動(dòng)裝置產(chǎn)生振動(dòng)。這種振動(dòng)臺(tái)能產(chǎn)生很大的激振力和位移，如激振力可高達(dá)10⁴kN，位移可達(dá)2。5m，而且在很低的頻率下可得到很大的激振力。大激振國(guó)的液壓臺(tái)比相同推力的電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)價(jià)格便宜。電液臺(tái)的局限性在于其高頻性能較差，上限工作頻率低，波形失真較大。雖然可以做隨機(jī)振動(dòng)，但隨機(jī)振動(dòng)激振力的rms額定值只能為正弦額定值的1/3以下。這種振動(dòng)臺(tái)因其大推力、大位移可以彌補(bǔ)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的不足，在未來的振動(dòng)試驗(yàn)中仍然發(fā)揮作用，尤其是在船舶和汽車行業(yè)會(huì)有一定市場(chǎng)。

　　3.電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)

　　電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)是目前使用*廣泛的一種振動(dòng)設(shè)備。它的頻率范圍寬，小型振動(dòng)臺(tái)頻率范圍為0~10kHz，大型振動(dòng)臺(tái)頻率范圍為0~2kHz，動(dòng)態(tài)范圍寬，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)控制；加速度波形良好，適合產(chǎn)生隨機(jī)波；可得到很大的加速度。電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)直的，當(dāng)通電導(dǎo)體處的恒定磁場(chǎng)中將受到力的作用，半導(dǎo)體中通以交變電流時(shí)將產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)線圈正式處在一個(gè)高磁感應(yīng)強(qiáng)度的空隙中，當(dāng)需要的振動(dòng)信號(hào)從信號(hào)發(fā)生器或振動(dòng)控制儀產(chǎn)生并經(jīng)功率放大器放大后通到驅(qū)動(dòng)線圈上，這時(shí)振動(dòng)臺(tái)就會(huì)產(chǎn)生需要的振動(dòng)波形。

　　電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)基本上由驅(qū)動(dòng)線圈及運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)動(dòng)部件懸掛及導(dǎo)向裝置、勵(lì)磁及消磁單元、臺(tái)體及支承裝置五部分組成。驅(qū)動(dòng)線圈和運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一階共振頻率計(jì)算非常困難，要靠經(jīng)驗(yàn)估算，這常常造成設(shè)計(jì)失誤。702所在80年代未**將有限元方法用于電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件共振頻率的計(jì)算，不僅提高了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度，而且便于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大增加了振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)可靠性。