Электродинамические вибростенды для одно- или многоосевых испытаний

Электродинамические вибростенды представляют собой прочную основу для создания комплексных испытательных систем, которые с высокой эффективностью справляются как с одноосевыми, так и с многоосевыми задачами.

Оборудование для электродинамических виброиспытаний доступно в виде готовых систем для испытаний на вибрацию, которые включают вибрационные столы, усилители мощности, столы скольжения, расширители, приспособления и тепловые барьеры для тестирований на воздействие окружающей среды.

Мы предлагаем широкий выбор вибрационных систем. Наши решения предназначены как для стандартных, так и для сложных задач, включая экстремальные ударные нагрузки, высокую скорость, большой ход и другие специфические условия эксплуатации.

Типы электродинамических вибростендов

Вибрационные стенды с водяным охлаждением

Электродинамические вибростенды с водяным охлаждением применяются для испытаний крупногабаритных грузов и более требовательных задач. Благодаря применению двойных гидростатических подшипников такие стенды позволяют испытывать грузы с высоким моментом опрокидывания без необходимости использования внешних систем наведения. Электродинамические вибростенды с водяным охлаждением производят сравнительно низкий уровень акустического шума и требуют меньших затрат на системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Корпуса вибрационных стендов с водяным охлаждением полностью герметичны, что делает их идеальными для использования как в чистых помещениях, так и в опасных средах.

Электродинамические вибростенды с воздушным охлаждением

Электродинамические вибростенды с воздушным охлаждением отличаются более низкой стоимостью, универсальностью и простотой установки и обслуживания в сравнении с системами на водяном охлаждении. Они отлично подходят для проверки на гармоническую, случайную, ударную и переходную смешанную вибрацию.
Вибрационные установки широко используются для тестирования различных компонентов, включая автомобильные конструкции и устройства потребительской электроники. Многие модели оснащены осевыми направляющими подшипниками и имеют ход 50 мм, а самая крупная модель в линейке предлагает непрерывный ход 76,2 мм. Линейка электродинамических вибростендов с воздушным охлаждением применяются при тестировании болидов Формулы-1, мобильных телефонов, систем авионики и электронных подсистем, а также в анализе материалов и сертификации типов оборудования по охране труда и технике безопасности.

Основной принцип работы и метод выбора электродинамического вибростенда

Принцип работы электромагнитного возбудителя аналогичен принципу работы громкоговорителя, то есть проводник, находящийся под напряжением, перемещается под действием электромагнитной силы в магнитном поле. Сила, которая ускоряет движущиеся части, достигается за счёт уравновешивания управляющего тока и магнитного потока. Следовательно, регулируя ток возбуждения, можно реализовать управление вибровозбудителем.

Максимальный уровень ускорения, которого может достичь электромагнитный возбудитель, определяется максимальным током и нагрузкой. При низких значениях скорости колебания уровень ускорения будет небольшим из-за ограничения по смещению движущейся части. Резонансная скорость колебания движущейся части всегда выше верхнего предела диапазона скорости колебания.

Производительность возбудителя может быть отражена на графике, показывающем предельное ускорение при различных условиях работы. На двупарном графике величина смещения может быть ограничена прямой линией с наклоном 6 дБ/октаву.

Формула силы Ампера:

F=BxIxL

F – сила (Н) B – интенсивность магнитного поля (Т) I – ток (А) L – длина провода (М)

Базовый принцип электродинамических испытаний на вибрацию

Как правило, в основе таких испытаний лежит амплитуда колебаний синусоидальной функции во времени. Основными параметрами, определяющими вибрацию, являются ускорение, смещение и скорость.

Параметры синусоиды:
Период t=1/f (f – частота)
Амплитуда (0-пик)
Двойная амплитуда (пик-пик) = Амплитуда (0-пик)х2
Среднеквадратичное значение (СКЗ) = Амплитуда (0-пик)х1/√2
Среднее значение = Амплитуда (0-пик)х2/π
y(t)=A sin awt (ω-угловая частота)

Испытание на синусоидальную вибрацию с развёрткой (Sine sweep test): sine sweep test

Проведение тестирования продукта с непрерывно изменяющейся по определенному закону частотой возбуждения, направлено на выявление специфических резонансных частот.

Главные параметры:

• Частота [Гц]
• Ускорение [м/с2]
• Продолжительность тестирования [t]
• Скорость развёртки [окт/мин], [Гц/мин]

Тестирование на фиксированных частотах (Fixed frequency test):
При таком тестировании задают определённый набор значений. Цель – определить стойкость и прочность на точках выявленных резонансов и оценка специфических требований (таких как IEC, GB/T2423, STD ML, GJBl50 и другие испытания с выборкой при развёртке по частоте, испытания на выдержку при резонансе).

При транспортировке электронные и электрические изделия подвергаются воздействию случайной вибрации с непрерывным спектром. Он шире, чем у синусоидальной вибрации, что позволяет возбуждать изделие на всех частотах, как в реальных условиях.

Главные параметры:

• Общее среднеквадратичное значение (Overall RMS Value) [Gскз]
• Спектральная плотность мощности (Power Spectral Density) [g2/Гц]
• Продолжительность тестирования [t]

Удар и соударение являются процессами, в которых энергия удара передается посредством импульса. Эти явления помогают определить основные компоненты оборудования и изделий, подвергающихся множественным ударам при эксплуатации и транспортировке. Также это позволяет оценить, насколько упаковка эффективна для защиты от механических повреждений.

Главные параметры:

• Основной ударный импульс (форма импульса)
• Длительность ударного импульса (t)
• Скорость (V–м/с)
• Ускорение (А–м/с²)
• Предварительная нагрузка [%] P₁ p₁=B₁/A*100[%]
• Последующая загрузка [%] P^₂ p₂=B₂/A*100[%]

Универсальные международные единицы измерения

Название измерения	Название единицы	Аббревиатура единицы
Длина	Метр	м (M)
Масса	Килограмм	кг (Kg)
Время	Секунда	с (S)
Скорость	Метр на секунду	м/с (m/s)
Ускорение	Метр на секунду в квадрате	м/с2 (m/s2)
Сила	Ньютон	Н (N)
Момент, крутящий момент	Ньютон∙метр	Н*м (N*m)

Формулы переводов
Сила (F) – l кгс = 9.80665 Н
Вес – 1 кг = 2.2 lbs (фунта)
Длина – l дюйм = 25.4 мм
Скорость - 1 м/с = 39.37 дюйм/с
Ускорение – 1 g = 9,80665 м/с²


Термины

Средняя энергия Спектральной Плотности Мощности (СПМ) (Power Spectral Density - psd) имеет единицы ширины полосы пропускания.которой описывается процесс распределения энергии вибрации в различных частотных полосах.

Общая кривая среднеквадратичного значения (Overall rms) в её заданном для испытания диапазоне частот (спектральная плотность мощности) равна квадратному корню из площади, но при сравнении ее с пиками синусоидальной вибрации между ними нет никакой связи.

Предимпульс (pre-pulse), постимпульс (post-pulse) это компенсационные импульсы до и после основного импульса, позволяющие учесть роль скорости и смещения до и после импульса.

Методы испытаний продукта

Испытание на синусоидальную вибрацию

Есть два способа проверить воздействие синусоидальной вибрации на продукцию. Первый метод заключается в применении развёртки: частота возбуждения изменяется плавно в заданных границах. Второй метод предполагает проведение тестирования на определённых, фиксированных значениях частоты. Цель этих методов — воспроизвести вибрацию и воздействие, которые электрическая и электронная продукция испытывает во время транспортировки, хранения и использования в специальном помещении для моделирования. Например, в соответствии с международными стандартами IEC (Международная электротехническая комиссия), национальным стандартом GB/T2423, военным стандартом США MIL, национальным военным стандартом GJB150 и другими стандартами, тестирование рекомендуется проводить с непрерывной разверткой по частоте. Также возможно проведение тестов на определённых по результатам резонансных точек значениях.

Испытание на случайную вибрацию

Большинство вибраций, которым подвергаются электронные и электрические продукты в процессе перевозки, являются случайными колебаниями. Случайные колебания, в отличие от синусоидальных, имеют более широкий частотный диапазон. Их спектр непрерывен, что позволяет возбуждать колебания продуктов на всех частотах одновременно.

Испытание на удар (impact) и соударение (collision)

Удар и соударение – это две категории удара. Испытание на воздействие удара в режиме импульса удара используется главным образом для определения механического воздействия на компоненты, оборудование и другие продукты. Эти испытания важны, поскольку позволяют оценить, как предметы реагируют на многократные удары, возникающие в процессе эксплуатации и транспортировки, то есть на повторяющиеся соударения. Оценки пригодности и сохранности конструкции.

Структура вибростенда, работающего по принципу электродинамики


Учёт параметров: ускорения, скорости, смещения и спектра колебаний

Максимальное ускорение без нагрузки
Максимальное ускорение, которое способен создать электродинамический вибростенд без нагрузки. Обычно эта величина определяется путём деления силы, вызывающей вибрацию, на массу подвижных частей.

Максимальная скорость
Предельная скорость, которую может обеспечить электродинамический вибростенд и которая обычно ограничивается длиной обмоточного провода катушки и выходным напряжением усилителя мощности.

Максимальное смещение
Предельное смещение, которое может обеспечить электродинамический вибростенд обычно ограничивается устройством защиты от излишнего смещения. Представляется одной амплитудой (0-пик) или амплитудой размаха сигнала (пик-пик).

Частотный диапазон
Спектр колебаний вибрационной установки зависит от определённых переменных присущих этой системе. Например, максимальных смещения, скорости и ускорения.

Номинальная возбуждающая сила
Это номинальная тяга, которую может произвести вибрационная система. Она соответствует пиковому значению тяги при синусоидальном воздействии и эффективному значению тяги при случайном воздействии. Величина ограничивается предельным током, который может пропустить подвижная катушка.

Максимальная нагрузка на стол
Предельная нагрузка на стол вибростенда это максимальная масса, которую может выдержать система поддержки подвижной катушки. Несущая возможность стола может быть существенно расширена посредством вспомогательной системы поддержки или чем-то аналогичным.

Подвижные элементы
Подвижными элементами электрического вибростенда являются движущаяся система, состоящая из верхней поверхность стола, подвижной обоймы (с учётом каркаса катушки), соединительных деталей подвески подвижной катушки, эластичной поддержки, электрических соединительных деталей и соединительных деталей охлаждения.

Взаимосвязь между максимальным ускорением, скоростью, перемещением и частотой:
Параметры синусоидальной вибрации определяются следующими параметрами: частота (Гц), смещение (мм 0-пик), скорость (м/с), ускорение (м/с²).
Взаимосвязь между максимальным ускорением, перемещением и частотой для синусоидальной вибрации определяются следующими соотношениями, где: частота f (Гц), смещение D (мм 0-пик), скорость V (м/с) и ускорение a (м/с²):