振動測試是確保產(chǎn)品在實際運行中的性能和可靠性的重要環(huán)節(jié),以下是進行振動測試時必須了解的27個基本常識:
一、振動與振動測試的基本概念
振動:是機械系統(tǒng)中運動量(位移、速度和加速度)的振蕩現(xiàn)象。
振動測試:旨在模擬產(chǎn)品在實際運行中的振動環(huán)境,測試產(chǎn)品在壽命周期中是否能承受運輸或使用過程的振動環(huán)境的考驗,同時確定產(chǎn)品設計和功能的要求標準。
二、振動的分類
確定性振動:振動規(guī)律可預測,如正弦振動。
隨機振動:振動規(guī)律不可預測,瞬時值不能預先確定。
三、正弦振動的相關概念
正弦振動:能用一項正弦函數(shù)表達式表達其運動規(guī)律的周期運動,如旋轉、脈動、振蕩(在船舶、飛機、車輛、空間飛行器上所出現(xiàn)的)所產(chǎn)生的振動。
正弦振動試驗的目的:在試驗室內模擬電工電子產(chǎn)品在運輸、儲存、使用過程中所遭受的振動及其影響,并考核其適應性。
正弦振動的試驗條件:由振動頻率范圍、振動量(加速度、速度和位移)、試驗持續(xù)時間(次數(shù))共同確定。
四、頻率與振動量的相關概念
振動頻率范圍:表示振動試驗由某個頻率點到某個頻率點進行往復掃頻,例如5~50Hz,表示由5Hz到50Hz進行往復掃頻。
頻率:每秒振動的次數(shù),單位為Hz。
振動量:通常通過加速度、速度和位移來表示。
加速度:表示速度對時間倒數(shù)的矢量,單位為g或m/s²。
速度:在數(shù)值上等于單位時間內通過的路程,單位為mm/s。
位移:表示物體相對于某參考系位置變化的矢量,單位為mm。
五、試驗持續(xù)時間與掃頻循環(huán)
試驗持續(xù)時間:整個試驗所需時間,次數(shù)表示整個試驗所需掃頻循環(huán)次數(shù)。
掃頻循環(huán):在規(guī)定的頻率范圍內往返掃描一次,例如5Hz→50Hz→5Hz。
六、其他相關概念
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:單位時間掃過多少赫茲,單位是Hz/s或Hz/min,用于細找共振頻率的試驗。
對數(shù)掃描:頻率變化按對數(shù)變化,掃描率可以是oct/min,表示相同的時間掃過的頻率倍頻程數(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。
振動試驗方向:除有關規(guī)范另有規(guī)定外,應在產(chǎn)品的三個互相垂直的方向上進行振動試驗,一般定義產(chǎn)品長邊為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:在振動試驗中由一種振動特性量變?yōu)榱硪环N振動特性量的頻率,如交越頻率由等位移頻率關系變?yōu)榈燃铀俣阮l率關系時的頻率。
共振搜尋:由于待測物上的每個零組件都有其不同的共振頻率,并且會因形狀、重量、固定方式不同而在振動發(fā)生時產(chǎn)生不同的共振頻率及放大倍率,因此需對特定零組件搜尋它的共振特性,再依其特性執(zhí)行共振點的加振試驗。
共振頻率:產(chǎn)品出現(xiàn)共振的頻率。
定頻振動:在規(guī)定的固定頻率點上進行各種振動參數(shù)不同量級的試驗。
定頻振動的主要用途:
耐共振頻率振動:在產(chǎn)品振動頻響檢查時發(fā)現(xiàn)的明顯共振頻率點上,施加規(guī)定振動參數(shù)振幅的振動,以考核產(chǎn)品耐共振振動的能力。
耐預定頻率振動:在已知的產(chǎn)品使用環(huán)境條件振動頻率時,可采用耐預定頻率的振動試驗,以考核產(chǎn)品在預定危險頻率下承受振動的能力。
臨界頻率:由于振動導致產(chǎn)品的性能異;蛄踊,或產(chǎn)生機械共振和其他響應效應(如震顫)的頻率。
隨機振動:對未來任何一個給定的時刻,其瞬時值不能預先確定的振動。在一般的運輸環(huán)境中,交通工具所產(chǎn)生的振動環(huán)境多屬于隨機振動。
七、振動測試的相關標準
加速度譜密度:表示隨機信號的各個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:表示隨機信號的各個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。
正弦振動標準:
GB/T 2423.10-2008:電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分,試驗方法試驗Fc:振動(正弦)。
IEC 6:基本環(huán)境試驗規(guī)程,第2部分:試驗,第6節(jié):試驗Fc:振動(正弦波)。
ISO 8318:2000包裝,滿裝的運輸包裝和單元貨物,采用可變頻的正弦振動試驗。
GB/T 4857.10-2005:包裝運輸包裝件基本試驗,第10部分:正弦變頻振動試驗方法。
隨機振動標準:
GB/T 2423.56-2006:電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分,試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動(數(shù)字控制)和導則。
IEC 6:基本環(huán)境試驗規(guī)程,第2-64部分:試驗,試驗Fh:振動、寬帶隨機抽樣。
ASTM D4728-2006:海運集裝箱隨機振動檢測的標準試驗方法。
GB/T 4857.23-2003:包裝運輸包裝件隨機振動試驗方法。
八、其他注意事項
方根均值:在f1和f2區(qū)間內單值函數(shù)的方均根值,是在該區(qū)間內的函數(shù)值的平方的平均值的平方根值,通常用rms表示。
振動測試應遵循一定的標準,如GB/T 2423、GJB 150A等,這些標準規(guī)定了測試方法、測試條件、測試設備等要求。
確定產(chǎn)品的尺寸、重量和適用的試驗設備,可能需要定制固定裝置。
熟悉適用的檢測標準,確保試驗的準確性。
明確試驗條件,考慮產(chǎn)品使用環(huán)境和標準要求。
理解試驗是否需要在通電狀態(tài)下進行,以及試驗后的判定標準。
振動測試是一項復雜而重要的工作,需要充分了解振動測試的基本常識和注意事項,才能確保測試的準確性和有效性。