振動(dòng)測(cè)試是確保產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行中的性能和可靠性的重要環(huán)節(jié),以下是進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試時(shí)必須了解的27個(gè)基本常識(shí):
一、振動(dòng)與振動(dòng)測(cè)試的基本概念
振動(dòng):是機(jī)械系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)量(位移、速度和加速度)的振蕩現(xiàn)象。
振動(dòng)測(cè)試:旨在模擬產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行中的振動(dòng)環(huán)境,測(cè)試產(chǎn)品在壽命周期中是否能承受運(yùn)輸或使用過(guò)程的振動(dòng)環(huán)境的考驗(yàn),同時(shí)確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的要求標(biāo)準(zhǔn)。
二、振動(dòng)的分類
確定性振動(dòng):振動(dòng)規(guī)律可預(yù)測(cè),如正弦振動(dòng)。
隨機(jī)振動(dòng):振動(dòng)規(guī)律不可預(yù)測(cè),瞬時(shí)值不能預(yù)先確定。
三、正弦振動(dòng)的相關(guān)概念
正弦振動(dòng):能用一項(xiàng)正弦函數(shù)表達(dá)式表達(dá)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的周期運(yùn)動(dòng),如旋轉(zhuǎn)、脈動(dòng)、振蕩(在船舶、飛機(jī)、車輛、空間飛行器上所出現(xiàn)的)所產(chǎn)生的振動(dòng)。
正弦振動(dòng)試驗(yàn)的目的:在試驗(yàn)室內(nèi)模擬電工電子產(chǎn)品在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、使用過(guò)程中所遭受的振動(dòng)及其影響,并考核其適應(yīng)性。
正弦振動(dòng)的試驗(yàn)條件:由振動(dòng)頻率范圍、振動(dòng)量(加速度、速度和位移)、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間(次數(shù))共同確定。
四、頻率與振動(dòng)量的相關(guān)概念
振動(dòng)頻率范圍:表示振動(dòng)試驗(yàn)由某個(gè)頻率點(diǎn)到某個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行往復(fù)掃頻,例如5~50Hz,表示由5Hz到50Hz進(jìn)行往復(fù)掃頻。
頻率:每秒振動(dòng)的次數(shù),單位為Hz。
振動(dòng)量:通常通過(guò)加速度、速度和位移來(lái)表示。
加速度:表示速度對(duì)時(shí)間倒數(shù)的矢量,單位為g或m/s²。
速度:在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程,單位為mm/s。
位移:表示物體相對(duì)于某參考系位置變化的矢量,單位為mm。
五、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間與掃頻循環(huán)
試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間:整個(gè)試驗(yàn)所需時(shí)間,次數(shù)表示整個(gè)試驗(yàn)所需掃頻循環(huán)次數(shù)。
掃頻循環(huán):在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)往返掃描一次,例如5Hz→50Hz→5Hz。
六、其他相關(guān)概念
重力加速度:物體在地球表面由于重力作用所產(chǎn)生的加速度,1gn=10m/s²。
掃描方式:
線性掃描:?jiǎn)挝粫r(shí)間掃過(guò)多少赫茲,單位是Hz/s或Hz/min,用于細(xì)找共振頻率的試驗(yàn)。
對(duì)數(shù)掃描:頻率變化按對(duì)數(shù)變化,掃描率可以是oct/min,表示相同的時(shí)間掃過(guò)的頻率倍頻程數(shù)是相同的。
掃描速度:從頻率掃描到頻率的速度,有以下幾種:
oct/min:多少倍頻程每分鐘。
min/sweep:多少分鐘每次掃頻。
Hz/s:多少Hz每秒。
振動(dòng)試驗(yàn)方向:除有關(guān)規(guī)范另有規(guī)定外,應(yīng)在產(chǎn)品的三個(gè)互相垂直的方向上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn),一般定義產(chǎn)品長(zhǎng)邊為X軸向,短邊為Y軸向,產(chǎn)品正常擺放上下為Z軸向。
交越頻率:在振動(dòng)試驗(yàn)中由一種振動(dòng)特性量變?yōu)榱硪环N振動(dòng)特性量的頻率,如交越頻率由等位移頻率關(guān)系變?yōu)榈燃铀俣阮l率關(guān)系時(shí)的頻率。
共振搜尋:由于待測(cè)物上的每個(gè)零組件都有其不同的共振頻率,并且會(huì)因形狀、重量、固定方式不同而在振動(dòng)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生不同的共振頻率及放大倍率,因此需對(duì)特定零組件搜尋它的共振特性,再依其特性執(zhí)行共振點(diǎn)的加振試驗(yàn)。
共振頻率:產(chǎn)品出現(xiàn)共振的頻率。
定頻振動(dòng):在規(guī)定的固定頻率點(diǎn)上進(jìn)行各種振動(dòng)參數(shù)不同量級(jí)的試驗(yàn)。
定頻振動(dòng)的主要用途:
耐共振頻率振動(dòng):在產(chǎn)品振動(dòng)頻響檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的明顯共振頻率點(diǎn)上,施加規(guī)定振動(dòng)參數(shù)振幅的振動(dòng),以考核產(chǎn)品耐共振振動(dòng)的能力。
耐預(yù)定頻率振動(dòng):在已知的產(chǎn)品使用環(huán)境條件振動(dòng)頻率時(shí),可采用耐預(yù)定頻率的振動(dòng)試驗(yàn),以考核產(chǎn)品在預(yù)定危險(xiǎn)頻率下承受振動(dòng)的能力。
臨界頻率:由于振動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品的性能異;蛄踊虍a(chǎn)生機(jī)械共振和其他響應(yīng)效應(yīng)(如震顫)的頻率。
隨機(jī)振動(dòng):對(duì)未來(lái)任何一個(gè)給定的時(shí)刻,其瞬時(shí)值不能預(yù)先確定的振動(dòng)。在一般的運(yùn)輸環(huán)境中,交通工具所產(chǎn)生的振動(dòng)環(huán)境多屬于隨機(jī)振動(dòng)。
七、振動(dòng)測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
加速度譜密度:表示隨機(jī)信號(hào)的各個(gè)頻率分量所包含的加速度方均值在頻域上是怎樣分布的,通常用ASD單位為m²/s³或(m/s²)²/Hz。
功率譜密度:表示隨機(jī)信號(hào)的各個(gè)頻率分量所包含的功率在頻域上是怎樣分布的,通常用PSD單位為g²/Hz。
正弦振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 2423.10-2008:電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分,試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fc:振動(dòng)(正弦)。
IEC 6:基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程,第2部分:試驗(yàn),第6節(jié):試驗(yàn)Fc:振動(dòng)(正弦波)。
ISO 8318:2000包裝,滿裝的運(yùn)輸包裝和單元貨物,采用可變頻的正弦振動(dòng)試驗(yàn)。
GB/T 4857.10-2005:包裝運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn),第10部分:正弦變頻振動(dòng)試驗(yàn)方法。
隨機(jī)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn):
GB/T 2423.56-2006:電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第2部分,試驗(yàn)方法試驗(yàn)Fh:寬帶隨機(jī)振動(dòng)(數(shù)字控制)和導(dǎo)則。
IEC 6:基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程,第2-64部分:試驗(yàn),試驗(yàn)Fh:振動(dòng)、寬帶隨機(jī)抽樣。
ASTM D4728-2006:海運(yùn)集裝箱隨機(jī)振動(dòng)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。
GB/T 4857.23-2003:包裝運(yùn)輸包裝件隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)方法。
八、其他注意事項(xiàng)
方根均值:在f1和f2區(qū)間內(nèi)單值函數(shù)的方均根值,是在該區(qū)間內(nèi)的函數(shù)值的平方的平均值的平方根值,通常用rms表示。
振動(dòng)測(cè)試應(yīng)遵循一定的標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 2423、GJB 150A等,這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)試方法、測(cè)試條件、測(cè)試設(shè)備等要求。
確定產(chǎn)品的尺寸、重量和適用的試驗(yàn)設(shè)備,可能需要定制固定裝置。
熟悉適用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
明確試驗(yàn)條件,考慮產(chǎn)品使用環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)要求。
理解試驗(yàn)是否需要在通電狀態(tài)下進(jìn)行,以及試驗(yàn)后的判定標(biāo)準(zhǔn)。
振動(dòng)測(cè)試是一項(xiàng)復(fù)雜而重要的工作,需要充分了解振動(dòng)測(cè)試的基本常識(shí)和注意事項(xiàng),才能確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和有效性。