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电动振动台的发展趋势与产品简介!

返回列表 来源:剑乔仪器 浏览: 180 发布日期:2019-12-26
      电动式振动台是目前使用最广泛的一种振动设备。它的频率范围宽,小型振动台频率范围为0~10kHz,大型振动台频率范围为0~2kHz;动态范围宽,易于实现自动或手动控制;加速度波形良好,适合产生随机波;可得到很大的加速度。电动式振动台是根据电磁感应原理设计的,当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用,当导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的驱动线圈正式处在一个高磁感应强度的空隙中,当需要的振动信号从信号发生器或振动控制仪产生并经功率放大器放大后通到驱动线圈上,这时振动台就会产生需要的振动波形。
 
      电动振动台基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置五部分组成。驱动线圈和运动部件是振动台的核心部件,它的一阶共振频率决定着振动台的使用频率范围,由于运动部件结构复杂,一阶共振频率计算非常困难,要靠经验估算,这常常造成设计失误。702所在80年代末首次将有限元方法用于电动振动台运动部件共振频率的计算,不仅提高了计算结果的准确度,而且便于对结构进行优化设计,大大增加了振动台的设计可靠性。
 


  电动振动台基本上由驱动线圈及运动部件、运动部件悬挂及导向装置、励磁及消磁单元、台体及支承装置五部分组成。驱动线圈和运动部件是振动台的核心部件,它的一阶共振频率决定着振动台的使用频率范围,由于运动部件结构复杂,一阶共振频率计算非常困难,要靠经验估算,这常常造成设计失误。702所在80年代末首次将有限元方法用于电动振动台运动部件共振频率的计算,不仅提高了计算结果的准确度,而且便于对结构进行优化设计,大大增加了振动台的设计可靠性。

 

     振动台驱动线圈电流的产生方式有直接式和感应式。直接式就是将放大器输出的电流直接加到驱动线圈上,这种方式是振动台的主流。感应式是将交变电流通入一固定线圈,然后通过感应方式在驱动线圈产生电流。感应式振动台的驱动线圈不需要引出电缆,结构简单,但这种振动台效率相对较低。美国的UD公司的一些振动台采用了这种结构。702所和其他公司的产品采用的是直接式,由于很好地解决了驱动线圈引出电缆问题,其产品更实用。

  

  振动台的磁场产生方式可分为永磁型和励磁型。永磁型的恒定磁场是由永久磁钢产生的,由于大体积的磁钢制作较困难,目前这种结构只适用于小型振动台。如702所生产的2202型振动台和B&K公司的4808型振动台都属于永磁型。而对于大型振动台则需要在励磁线圈中通以直流电流来产生恒定磁场,这就是励磁型振动台。

  

  励磁型振动台又可分为单励磁和双励磁。单励磁只有一组励磁线圈,形成一个磁场回路,这种结构励磁效率低、耗电量大、漏磁很大,需要用消磁线圈来保证工作台面有一个低的磁场。双励磁由两套励磁绕组产生磁场,分别置于工作磁隙的上下两侧,在工作磁隙的磁场互相叠加,而在工作台面上的磁场互相抵消,所以工作台面上的磁场就很小。同时由于双励磁磁路缩短,磁阻减小,励磁效率比单励磁有显著提高。702所的2104系列振动台、美国LING和英国LDS的一些大型振动台都属于双磁场励磁。同样是双励磁结构,702所的振动台上下两组磁场是非对称的,而其他的振动台却是对称的


    

      振动台的冷却方式有自然冷却、强制风冷、水冷和油冷等几种方式。自然冷却只适用于功率很小的小型激振器。油冷方式由于结构复杂,在新研制的振动台已不多见,现在还在使用的油冷振动台要注意保持油的质量和数量。强制风冷是用于中小型振动台的常用冷却方式,它是利用高压风机将台体内的热空气不断抽出实现冷却的。这种方式冷却时,驱动线圈和励磁线圈的结构比较简单,设备安装方便,成本低,不会出现水冷台常见的漏水、水路堵塞等故障。但高压风机工作时噪音非常大,对操作人员影响很大。风冷的冷却效率相对较低,不适合大型振动台的冷却。水冷是大中型振动台常用的冷却方式,通常水冷台的绕组都是用空心漆包导线绕制的,而把冷却水直接通入空心漆包导线内进行冷却,冷却效率高,而且没有太大的噪音。但振动台结构较复杂,对冷却水的水质要求较高,常用蒸馏水或去离子水。在水冷台中,美、英几家公司的设备存在着严重的缺陷,即驱动线圈引出电缆和水管的结构不合理及励磁线圈水路的不合理,这种结构常出现漏水,而且对水质要求极高,要经常换水。702所的振动台采用的水路并联、电路串联、水电接头都采用螺纹连接的新结构绕组很好的解决了这些问题,它对水质要求不太高,水压低,很少出现漏水现象。

  

  功率放大器是电动振动台系统的重要组成部分,它本身的性能和与振动台的匹配状况直接关系着系统的性能。功率放大器发展到现在已经历了三代,从电子管放大器到晶体管线性放大器再到数字式开关放大器。电子管放大器在新生产的设备中已基本不用,开关式放大器是近几年国外开发出来的,它利用了晶体管的开关特性,管耗很小,效率可高达90%,而普通的线性放大器的效率只有50%左右。正是由于开关放大器本身发热少,它的冷却就非常简单,输出功率几十千伏安的放大器仅用很小的轴流风机就可以冷却下来,使设备的结构简单可靠。而同样的线性放大器必须要用水来冷却,结构复杂。开关式放大器在低功率输出时失真度相对较大,而且机壳需要较好的电磁屏蔽,否则会对周围设备造成电磁干扰。

  

  电动振动台的技术指标有:额定正弦推力、随机推力有效值、工作频率范围、最大加速度、最大速度、最大位移、运动部件有效质量、工作台面允许直接承载质量、工作台面允许偏载力矩、杂散磁场、加速度波形失真度、工作台面加速度均匀度及横向振动比等。振动台的推力是指其运动部分的质量与在该质量下能达到的加速度的乘积,而不是指试件的重量。额定正弦推力是运动部件有效质量与最大加速度峰值的乘积,随机推力有效值是振动台按标准(如ISO5344)规定的功率谱密度曲线实验时,运动部分有效质量与可达到的最大加速度有效值的乘积。

  

  电动振动台仍将是未来振动试验的主要设备,其制造技术会在两个方面有所发展。一是新材料的应用,随着大型磁性材料成本的降低,大型的永磁振动台将成为可能,这种振动台结构简单,节约能源,且有高可靠性。功率放大器会采用更多的数字化和模块化的电路,体积越来越小,效率越来越高。二是新方法的应用,随着有限元方法的推广,复杂结构的动力特性可以准确、快速的计算出来。因为振动台跟汽车等产品相比用户是很少的,只能进行小批量生产,这就便于对不同的用户、不同的试件进行专门设计,实现运动部件与夹具的一体化设计,使每一个实验系统都达到最佳性能。

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