電動振動臺的發展趨勢與產品簡介!
電動(dong)(dong)振(zhen)動(dong)(dong)臺基本上由驅(qu)動(dong)(dong)線圈(quan)及運動(dong)(dong)部件(jian)、運動(dong)(dong)部件(jian)懸掛及導(dao)向(xiang)裝置、勵磁及消(xiao)磁單元、臺體及支承裝置五部分組成(cheng)。驅(qu)動(dong)(dong)線圈(quan)和運動(dong)(dong)部件(jian)是振(zhen)動(dong)(dong)臺的(de)(de)(de)(de)核心部件(jian),它的(de)(de)(de)(de)一階共振(zhen)頻(pin)率(lv)(lv)決定著振(zhen)動(dong)(dong)臺的(de)(de)(de)(de)使用(yong)頻(pin)率(lv)(lv)范(fan)圍,由于運動(dong)(dong)部件(jian)結(jie)構(gou)復雜,一階共振(zhen)頻(pin)率(lv)(lv)計(ji)(ji)算非常困難,要靠(kao)(kao)經(jing)驗估算,這常常造成(cheng)設(she)計(ji)(ji)失誤。702所在80年(nian)代末首次(ci)將有限元方(fang)法用(yong)于電動(dong)(dong)振(zhen)動(dong)(dong)臺運動(dong)(dong)部件(jian)共振(zhen)頻(pin)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)計(ji)(ji)算,不僅提高了計(ji)(ji)算結(jie)果的(de)(de)(de)(de)準確度,而且便于對結(jie)構(gou)進行(xing)優化設(she)計(ji)(ji),大大增加了振(zhen)動(dong)(dong)臺的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)可靠(kao)(kao)性(xing)。
振(zhen)(zhen)動(dong)臺(tai)驅(qu)動(dong)線圈電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)(de)產生(sheng)方式(shi)(shi)有直(zhi)(zhi)接(jie)式(shi)(shi)和(he)感(gan)應(ying)式(shi)(shi)。直(zhi)(zhi)接(jie)式(shi)(shi)就是(shi)將放(fang)大器輸出(chu)(chu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流直(zhi)(zhi)接(jie)加到驅(qu)動(dong)線圈上(shang),這種方式(shi)(shi)是(shi)振(zhen)(zhen)動(dong)臺(tai)的(de)(de)(de)主流。感(gan)應(ying)式(shi)(shi)是(shi)將交變(bian)電(dian)(dian)(dian)流通(tong)入一固定線圈,然后通(tong)過感(gan)應(ying)方式(shi)(shi)在(zai)驅(qu)動(dong)線圈產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流。感(gan)應(ying)式(shi)(shi)振(zhen)(zhen)動(dong)臺(tai)的(de)(de)(de)驅(qu)動(dong)線圈不需要引(yin)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)纜(lan),結(jie)構簡單,但(dan)這種振(zhen)(zhen)動(dong)臺(tai)效率(lv)相對較(jiao)低。美(mei)國的(de)(de)(de)UD公司(si)的(de)(de)(de)一些(xie)振(zhen)(zhen)動(dong)臺(tai)采用了(le)這種結(jie)構。702所(suo)和(he)其(qi)他(ta)公司(si)的(de)(de)(de)產品(pin)采用的(de)(de)(de)是(shi)直(zhi)(zhi)接(jie)式(shi)(shi),由于很好地解決了(le)驅(qu)動(dong)線圈引(yin)出(chu)(chu)電(dian)(dian)(dian)纜(lan)問題,其(qi)產品(pin)更實用。
振(zhen)動(dong)(dong)臺的磁(ci)場(chang)(chang)產生方式可分為(wei)永(yong)磁(ci)型(xing)(xing)和勵(li)(li)磁(ci)型(xing)(xing)。永(yong)磁(ci)型(xing)(xing)的恒(heng)定磁(ci)場(chang)(chang)是(shi)由(you)(you)永(yong)久磁(ci)鋼(gang)產生的,由(you)(you)于(yu)大體積的磁(ci)鋼(gang)制(zhi)作較困難,目前這種(zhong)結構只適用于(yu)小型(xing)(xing)振(zhen)動(dong)(dong)臺。如702所生產的2202型(xing)(xing)振(zhen)動(dong)(dong)臺和B&K公司的4808型(xing)(xing)振(zhen)動(dong)(dong)臺都屬于(yu)永(yong)磁(ci)型(xing)(xing)。而對(dui)于(yu)大型(xing)(xing)振(zhen)動(dong)(dong)臺則(ze)需要在勵(li)(li)磁(ci)線(xian)圈中通以直流電流來產生恒(heng)定磁(ci)場(chang)(chang),這就是(shi)勵(li)(li)磁(ci)型(xing)(xing)振(zhen)動(dong)(dong)臺。
勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)型振動臺(tai)(tai)又可分(fen)為單勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)和雙(shuang)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)。單勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)只有(you)一組勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)線(xian)圈,形(xing)成一個磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)回(hui)路,這(zhe)種結構(gou)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)效率(lv)低、耗電(dian)量大、漏磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)很(hen)大,需要用消磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)線(xian)圈來保證工(gong)(gong)作臺(tai)(tai)面(mian)有(you)一個低的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)。雙(shuang)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)由兩(liang)套勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)繞組產(chan)生(sheng)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang),分(fen)別置于工(gong)(gong)作磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)隙的(de)(de)上下兩(liang)側,在工(gong)(gong)作磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)隙的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)互(hu)相疊加,而(er)(er)在工(gong)(gong)作臺(tai)(tai)面(mian)上的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)互(hu)相抵消,所(suo)以(yi)工(gong)(gong)作臺(tai)(tai)面(mian)上的(de)(de)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)就很(hen)小(xiao)。同(tong)時由于雙(shuang)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)路縮(suo)短,磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)阻減小(xiao),勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)效率(lv)比單勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)有(you)顯(xian)著提高。702所(suo)的(de)(de)2104系列振動臺(tai)(tai)、美國LING和英國LDS的(de)(de)一些大型振動臺(tai)(tai)都屬(shu)于雙(shuang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)。同(tong)樣是雙(shuang)勵(li)(li)(li)(li)(li)磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)結構(gou),702所(suo)的(de)(de)振動臺(tai)(tai)上下兩(liang)組磁(ci)(ci)(ci)(ci)(ci)場(chang)(chang)是非對稱的(de)(de),而(er)(er)其他的(de)(de)振動臺(tai)(tai)卻是對稱的(de)(de)。
振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)方(fang)(fang)(fang)式有(you)自然(ran)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)、強制(zhi)風(feng)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)和油冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)等幾種方(fang)(fang)(fang)式。自然(ran)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)只適(shi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)功率很小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)型激振(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)。油冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)方(fang)(fang)(fang)式由于(yu)(yu)結(jie)構(gou)(gou)(gou)復雜,在新研制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)已不(bu)多見(jian),現(xian)(xian)在還在使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)油冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)要注意保持(chi)油的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量和數量。強制(zhi)風(feng)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)是(shi)(shi)用(yong)(yong)于(yu)(yu)中小(xiao)(xiao)型振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)用(yong)(yong)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)方(fang)(fang)(fang)式,它是(shi)(shi)利用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)壓風(feng)機(ji)(ji)將(jiang)臺(tai)(tai)體內的(de)(de)(de)(de)(de)熱空氣不(bu)斷抽(chou)出(chu)實(shi)現(xian)(xian)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)的(de)(de)(de)(de)(de)。這(zhe)種方(fang)(fang)(fang)式冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)時,驅動(dong)(dong)線圈(quan)和勵磁(ci)線圈(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)(gou)比較(jiao)(jiao)簡單(dan),設(she)備安裝方(fang)(fang)(fang)便(bian),成本(ben)低,不(bu)會出(chu)現(xian)(xian)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)臺(tai)(tai)常(chang)見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)漏(lou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)路堵塞等故障(zhang)。但(dan)高(gao)(gao)(gao)壓風(feng)機(ji)(ji)工作時噪(zao)音(yin)非常(chang)大,對操作人(ren)員影響很大。風(feng)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)效(xiao)率相對較(jiao)(jiao)低,不(bu)適(shi)合大型振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)是(shi)(shi)大中型振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)方(fang)(fang)(fang)式,通(tong)常(chang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)臺(tai)(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)繞組都是(shi)(shi)用(yong)(yong)空心漆包導線繞制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de),而把冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)直接通(tong)入空心漆包導線內進行冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que),冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)效(xiao)率高(gao)(gao)(gao),而且沒有(you)太大的(de)(de)(de)(de)(de)噪(zao)音(yin)。但(dan)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)結(jie)構(gou)(gou)(gou)較(jiao)(jiao)復雜,對冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)(que)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)(gao),常(chang)用(yong)(yong)蒸(zheng)餾水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或去離子水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。在水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)冷(leng)(leng)(leng)(leng)(leng)臺(tai)(tai)中,美、英幾家公司的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備存(cun)在著嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)缺陷,即驅動(dong)(dong)線圈(quan)引出(chu)電纜和水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構(gou)(gou)(gou)不(bu)合理及勵磁(ci)線圈(quan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)路的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)合理,這(zhe)種結(jie)構(gou)(gou)(gou)常(chang)出(chu)現(xian)(xian)漏(lou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui),而且對水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求極高(gao)(gao)(gao),要經(jing)常(chang)換(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。702所的(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)臺(tai)(tai)采(cai)(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)路并聯(lian)、電路串聯(lian)、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)電接頭(tou)都采(cai)(cai)用(yong)(yong)螺紋連接的(de)(de)(de)(de)(de)新結(jie)構(gou)(gou)(gou)繞組很好的(de)(de)(de)(de)(de)解決了這(zhe)些問題,它對水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求不(bu)太高(gao)(gao)(gao),水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓低,很少出(chu)現(xian)(xian)漏(lou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)現(xian)(xian)象。
功(gong)率放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)是電(dian)動(dong)振(zhen)動(dong)臺系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要組(zu)成部分,它本(ben)身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能和與振(zhen)動(dong)臺的(de)(de)(de)(de)(de)(de)匹(pi)配狀況直接(jie)關(guan)系著系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性能。功(gong)率放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)發(fa)展到現在(zai)(zai)已經歷(li)了三代,從電(dian)子管(guan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)到晶(jing)體管(guan)線(xian)性放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)再(zai)到數字式(shi)開(kai)關(guan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)。電(dian)子管(guan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)新生產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)備(bei)中已基本(ben)不用,開(kai)關(guan)式(shi)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)是近幾(ji)年國外開(kai)發(fa)出來的(de)(de)(de)(de)(de)(de),它利用了晶(jing)體管(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)關(guan)特性,管(guan)耗很(hen)小(xiao),效率可(ke)高達90%,而普通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線(xian)性放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效率只有50%左右。正是由(you)于開(kai)關(guan)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)本(ben)身發(fa)熱(re)少,它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)就(jiu)非常簡單,輸(shu)出功(gong)率幾(ji)十千伏安的(de)(de)(de)(de)(de)(de)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)僅用很(hen)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軸流風機就(jiu)可(ke)以冷(leng)(leng)(leng)卻(que)下來,使設(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構簡單可(ke)靠。而同樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)線(xian)性放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)必須(xu)要用水來冷(leng)(leng)(leng)卻(que),結(jie)構復雜。開(kai)關(guan)式(shi)放(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)在(zai)(zai)低功(gong)率輸(shu)出時失真(zhen)度相對(dui)(dui)較(jiao)大(da)(da),而且機殼需要較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)磁(ci)屏蔽,否則會對(dui)(dui)周圍設(she)備(bei)造成電(dian)磁(ci)干擾。
電動(dong)(dong)(dong)振動(dong)(dong)(dong)臺(tai)(tai)的(de)(de)技術(shu)指標有(you):額(e)定正(zheng)弦(xian)推力(li)(li)(li)、隨機推力(li)(li)(li)有(you)效值、工(gong)作(zuo)(zuo)頻率范圍、最大(da)加(jia)速(su)度(du)、最大(da)速(su)度(du)、最大(da)位(wei)移、運(yun)動(dong)(dong)(dong)部(bu)件(jian)有(you)效質(zhi)量、工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)面(mian)允(yun)許直接(jie)承載(zai)質(zhi)量、工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)面(mian)允(yun)許偏載(zai)力(li)(li)(li)矩、雜散(san)磁場、加(jia)速(su)度(du)波形(xing)失(shi)真度(du)、工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)(tai)面(mian)加(jia)速(su)度(du)均勻度(du)及橫向振動(dong)(dong)(dong)比等(deng)。振動(dong)(dong)(dong)臺(tai)(tai)的(de)(de)推力(li)(li)(li)是指其運(yun)動(dong)(dong)(dong)部(bu)分的(de)(de)質(zhi)量與在該(gai)質(zhi)量下(xia)能達到的(de)(de)加(jia)速(su)度(du)的(de)(de)乘積(ji),而不是指試件(jian)的(de)(de)重量。額(e)定正(zheng)弦(xian)推力(li)(li)(li)是運(yun)動(dong)(dong)(dong)部(bu)件(jian)有(you)效質(zhi)量與最大(da)加(jia)速(su)度(du)峰值的(de)(de)乘積(ji),隨機推力(li)(li)(li)有(you)效值是振動(dong)(dong)(dong)臺(tai)(tai)按標準(如ISO5344)規定的(de)(de)功(gong)率譜密度(du)曲線實驗時,運(yun)動(dong)(dong)(dong)部(bu)分有(you)效質(zhi)量與可達到的(de)(de)最大(da)加(jia)速(su)度(du)有(you)效值的(de)(de)乘積(ji)。
電動振動臺(tai)仍將是未來振動試驗的主要設備,其制造技術會在兩個方面有所發展。一是新材料的應用,隨著大型磁性材料成本的降低,大型的永磁振動臺將成為可能,這種振動臺結構簡單,節約能源,且有高可靠性。功率放大器會采用更多的數字化和模塊化的電路,體積越來越小,效率越來越高。二是新方法的應用,隨著有限元方法的推廣,復雜結構的動力特性可以準確、快速的計算出來。因為振動臺跟汽車等產品相比用戶是很少的,只能進行小批量生產,這就便于對不同的用戶、不同的試件進行專門設計,實現運動部件與夾具的一體化設計,使每一個實驗系統都達到最佳性能。