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XYZ三軸電磁式振動(dòng)試驗臺應用及計算公式

 更新時(shí)間:2019-06-04 點(diǎn)擊量:2401

  XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗臺的描述

  1.什麼叫振動(dòng)振動(dòng)是一種波動(dòng)。機械振動(dòng)是物體在平衡點(diǎn)附近往復進(jìn)行的機械運動(dòng)。

  2.振動(dòng)的分類(lèi)振動(dòng)可分為隨機振動(dòng)和正弦振動(dòng)(週期振動(dòng))。週期振動(dòng)包括正諧、多諧、方波、鋸齒波。週期振動(dòng)都可分解為一系列簡(jiǎn)諧振動(dòng)之和。按是否有外力推動(dòng),振動(dòng)又可分為自由振動(dòng)和強迫振動(dòng)。

  XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗臺概述振動(dòng)試驗是力學(xué)環(huán)境試驗中的一種。振動(dòng)試驗臺就是用於此類(lèi)試驗的專(zhuān)門(mén)的力學(xué)環(huán)境試驗設備。

  XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗臺在使用中經(jīng)常運用的公式

  1、 求推力(F)的公式

  F=(m0+m1+m2+ ……)A…………………………公式(1)

  式中:F—推力(激振力)(N)

  m0—振動(dòng)臺運動(dòng)部分有效質(zhì)量(kg)

  m1—輔助臺面質(zhì)量(kg)

  m2—試件(包括夾具、安裝螺釘)質(zhì)量(kg)

  A— 試驗加速度(m/s2)

  2、 加速度(A)、速度(V)、位移(D)三個(gè)振動(dòng)參數的互換運算公式

  2.1 A=ωv ……………………………………………………公式(2)

  式中:A—試驗加速度(m/s2)

  V—試驗速度(m/s)

  ω=2πf(角速度)

  其中f為試驗頻率(Hz)

  2.2 V=ωD×10-3 ………………………………………………公式(3)

  式中:V和ω與“2.1”中同義

  D—位移(mm0-p)單峰值

  2.3 A=ω2D×10-3 ………………………………………………公式(4)

  式中:A、D和ω與“2.1”,“2.2”中同義

  公式(4)亦可簡(jiǎn)化為:A=

  式中:A和D與“2.3”中同義,但A的單位為g1g=9.8m/s2

  所以: A≈ ,這時(shí)A的單位為m/s2

  

 

  定振級掃頻試驗平滑交越點(diǎn)頻率的計算公式

  3.1 加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率的計算公式

  fA-V= ………………………………………公式(5)

  式中:fA-V—加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率(Hz)(A和V與前面同義)。

  3.2 速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計算公式

  …………………………………公式(6)

  式中: —加速度與速度平滑交越點(diǎn)頻率(Hz)(V和D與前面同義)。

  3.3 加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率的計算公式

  fA-D= ……………………………………公式(7)

  式中:fA-D— 加速度與位移平滑交越點(diǎn)頻率(Hz),(A和D與前面同義)。

  根據“3.3”,公式(7)亦可簡(jiǎn)化為:

  fA-D≈5× A的單位是m/s2

  4、 掃描時(shí)間和掃描速率的計算公式

  4.1 線(xiàn)性?huà)呙璞容^簡(jiǎn)單:

  S1= ……………………………………公式(8)

  式中: S1—掃描時(shí)間(s或min)

  fH-fL—掃描寬帶,其中fH為上限頻率,fL為下限頻率(Hz)

  V1—掃描速率(Hz/min或Hz/s)

  4.2 對數掃頻:

  4.2.1 倍頻程的計算公式

  n= ……………………………………公式(9)

  式中:n—倍頻程(oct)

  fH—上限頻率(Hz)

  fL—下限頻率(Hz)

  4.2.2 掃描速率計算公式

  R= ……………………………公式(10)

  式中:R—掃描速率(oct/min或)

  fH—上限頻率(Hz)

  fL—下限頻率(Hz)

  T—掃描時(shí)間

  4.2.3掃描時(shí)間計算公式

  T=n/R ……………………………………………公式(11)

  式中:T—掃描時(shí)間(min或s)

  n—倍頻程(oct)

  R—掃描速率(oct/min或oct/s)

  5、隨機振動(dòng)試驗常用的計算公式

  5.1 頻率分辨力計算公式:

  △f= ……………………………………公式(12)

  式中:△f—頻率分辨力(Hz)

  fmax—高控制頻率

  N—譜線(xiàn)數(線(xiàn)數)

  fmax是△f的整倍數

  5.2 隨機振動(dòng)加速度總均方根值的計算

  (1)利用升譜和降譜以及平直譜計算公式

  PSD (g2/Hz)

  A2=W·△f=W×(f1-fb) …………………………………平直譜計算公式

  A1= ……………………升譜計算公式

  A1= ……………………降譜計算公式

  式中:m=N/3 N為譜線(xiàn)的斜率(dB/octive)

  若N=3則n=1時(shí),必須采用以下降譜計算公式

  A3=2.3w1f1 lg

  加速度總均方根值:

  gmis= (g)…………………………公式(13-1)

  設:w=wb=w1=0.2g2/Hz fa=10Hz fb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hz

  wa→wb譜斜率為3dB,w1→w2譜斜率為-6dB

  利用升譜公式計算得:A1=

  利用平直譜公式計算得:A2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196

  利用降譜公式計算得:A3 =

  利用加速度總均方根值公式計算得:gmis== =17.25

  為了簡(jiǎn)便起見(jiàn),往往將功率譜密度曲線(xiàn)圖劃分成若干矩形和三角形,并利用上升斜率(如3dB/oct)和下降斜率(如-6dB/oct)分別算出wa和w2,然后求各個(gè)幾何形狀的面積與面積和,再開(kāi)方求出加速度總均方根值grms= (g)……公式(13-2)

  注意:二種計算方法的結果往往比用升降譜計算結果要大,作為大概估算可用,但要計算就不能用。

  例:設w=wb+w1=0.2g2/Hz fa=10Hz fb=20Hz f1=1000Hz f2=2000Hz

  由于fa的wa升至fb的wb處,斜率是3dB/oct,而wb=0.2g2/Hz

  10 所以wa=0.1g2/Hz

  又由于f1的w1降至f2的w2處,斜率是-6dB/oct,而w1=0.2g2/Hz

  10 所以w2=0.05g2/Hz

  將功率譜密度曲線(xiàn)劃分成三個(gè)長(cháng)方形(A1 A2 A3)和兩個(gè)三角形(A4 A5),再分別求出各幾何形的面積,則

  A1=wa×(fb-fa)=0.1×(20-10)=1

  A2=w×(f1-fb)=0.2×(1000-20)=196

  A3=w2×(f2-f1)=0.05×(2000-1000)=50

  加速度總均方根值grms=

  =17.96(g)

  5.3 已知加速度總均方根g(rms)值,求加速度功率譜密度公式

  SF= ……………………………………………………公式(14)

  設:加速度總均方根值為19.8grms求加速度功率譜密度SF

  SF=

  5.4 求Xp-p大的峰峰位移(mm)計算公式

  準確的方法應該找出位移譜密度曲線(xiàn),計算出均方根位移值,再將均方根位移乘以三倍得出大峰值位移(如果位移譜密度是曲線(xiàn),則必須積分才能計算)。在工程上往往只要估計一個(gè)大概的值。這里介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的估算公式

  Xp-p=1067· ……………………………………公式(15)

  式中:Xp-p—大的峰峰位移(mmp-p)

  fo—為下限頻率(Hz)

  wo—為下限頻率(fo)處的PSD值(g2/Hz)

  設: fo=10Hz wo=0.14g2/Hz

  則: Xp-p=1067·

  5.5 求加速度功率譜密度斜率(dB/oct)公式

  N=10lg (dB/oct)…………………………………………公式(16)

  式中: n=lg (oct倍頻程)

  wH—頻率fH處的加速度功率譜密度值(g2/Hz)

  wL—頻率fL處的加速度功率譜密度值(g2/Hz)

  XYZ三軸電磁式垂直水平振動(dòng)試驗臺功能:半正弦波、正弦波、調頻、掃頻、倍頻、對數、可程式、調幅、大加速度、時(shí)間控制、485通訊接口

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