振動試驗設備的許可偏心力矩
振動臺面上安裝試驗體的時候,通常情況下都要求試驗體的重心盡量靠近振動臺面中心。但是,通常情況下都無法滿足這種理想要求,試驗體的重心會偏離振動臺面的重心位置來進行安裝,此時,偏心距離就受到振動臺偏心力矩的制約,若安裝的偏心距離太大,會導致振動試驗機的破損。
?北京地區(qū)振動試驗機構找彭工V一三六九一零九三五零三。
一般振動試驗機廠家會告知設備的許可偏心力矩,通過此值計算出偏心距離,使試驗體安裝的偏心距離不超過算出的偏心距離,便可保證振動試驗機不會損壞,下面就簡單對計算方法進行說明。
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以垂直加振為例,偏心力矩M通過下式可進行計算。
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M = F ? L? ? M:偏心力矩? F:力? L:距離
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力矩又分為靜態(tài)力矩MD(重力引起)和動態(tài)力矩MA(加振力引起),兩者合計即為全部的力矩,即,
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M = MD + MA
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參考下圖,計算試驗體(含加振夾具)的偏心力矩。
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靜態(tài)力矩MD = mgL1
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L1:試驗體(含加振夾具)離振動臺面中心的水平距離,單位m
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g:重力加速度,9.8m/s2
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m:試驗體(含加振夾具)的質量,單位kg
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動態(tài)力矩MA = maL1
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a:試驗條件的最大加速度,單位m/s2
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所以,
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? ?M = MD + MA
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? ? ?= mL1(g + a)
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以實際垂直加振為例,某振動臺垂直許可偏心力矩:245 Nm,
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L1= 10mm,m = 100kg,a = 100 m/s2
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此時,偏心力矩
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? ? M = mL1(g + a)
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? ? ?= 100?0.01?(9.8 + 100)
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? ? ?= 109.8 Nm
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和垂直方向的許可偏心力矩相比,偏小,加振可能。但是若加速度300m/s2的時候,偏心力矩達到308.9Nm,無法進行垂直方向的加振試驗,可參照下圖。
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繼續(xù)以水平加振為例,可得到偏心力矩的計算,
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M = MD + MA
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= mgL1+ maL2
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= m(gL1 + aL2)
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M:偏心力矩Nm? ?m:試驗體質量 kg? ? ? g:重力加速度 9.8m/s2
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a:加振加速度 m/s2? ? L1:試驗體重心離振動臺面中心的水平距離 m
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L2:試驗體重心離振動臺面中心的垂直距離m
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以實際為例,某振動臺垂直許可偏心力矩:245 Nm,
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L1= 100mm,L2 = 50mm ,m = 20kg,a = 100 m/s2
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此時,偏心力矩
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? ? M = m (g L1 + a L2)
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? ? ? = 20(9.8?0.1 + 100?0.05)
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? ? ? = 119.6 Nm
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和垂直方向的許可偏心力矩相比,偏小,加振可能。此例中,由于沒有水平滑臺,所以許可偏心力矩還是采用垂直方向的許可偏心力矩。現(xiàn)在,很多振動試驗機水平加振時都配有水平滑臺,大大增加了水平方向的許可偏心力矩。所以垂直方向加振可以的話,一般情況下,水平方向加振也沒有問題,大質量試驗體除外。
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最后,還要考慮加振橫縱比(crosstalk)的影響,可適當加大安全系數(shù),即在求出偏心力矩的基礎上乘以一個安全系數(shù)(1.3~1.5),再和許可偏心力矩進行比較,判斷是否可以加振,當然橫縱比比較大的試驗體(含加振夾具)需要另外考慮了。
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如何另外考慮,第一先得到橫縱比,可以使用一個三軸加速度,安裝在重心位置,對應試驗條件進行小量級加振,觀察和加振方向垂直面上兩個加速度傳感器的最大值。第二,計算其產(chǎn)生的力矩,第三再加上上述靜態(tài)力矩和動態(tài)力矩,便得到該試驗所需的總力矩。第四,進行判斷是否小于許可偏心力矩。此方法僅限試驗體形狀比較怪異(重心偏高,偏心距離較大等)的情況,且計算比較復雜,了解一下即可,一般碰到的機會較少。