激振器資料課件

第三部分激振設(shè)備振動理論第三部分激振設(shè)備振動理論激振設(shè)備常用的激振器有電動式、機械式和電液式三種，此外還有用于小型、薄壁結(jié)構(gòu)的壓電晶體激振器、磁電式激振器、高頻激振的磁致伸縮激振器和高聲強激振器等。激振設(shè)備常用的激振器有電動式、機械式和電液式三種，此外還有用激振設(shè)備的分類按使用方式振動臺機械式、電動式、液壓式激振器機械式、電動式、液壓式分布力集中力按工作原理機械式、電動式、液壓式、壓電式、磁吸式按振動方向單方向垂直、水平、扭轉(zhuǎn)一維振動多方向垂直、水平二維平面或三維空間振動按振動波形簡諧振動、沖擊振動、隨機振動、任意波形振動激振設(shè)備的分類按使用方式振動臺機械式、電動式、液壓式激振設(shè)備的基本特性參數(shù)1、最大激振力2、最大負(fù)荷3、最大空載和滿載加速度4、最大位移和最大速度5、使用頻率范圍6、失真度7、臺面的均勻度8、臺面的橫向運動激振設(shè)備的基本特性參數(shù)1、最大激振力2、最大負(fù)荷3、最大空載機械式振動臺與激振器1、直接驅(qū)動式當(dāng)它們的主軸由電機帶動旋轉(zhuǎn)時，臺面即產(chǎn)生確定的振動臺面是由主軸經(jīng)過一個機構(gòu)直接驅(qū)動的曲柄滑塊機構(gòu)

正弦機構(gòu)凸輪頂桿機構(gòu)臺面的位移機械式振動臺與激振器1、直接驅(qū)動式當(dāng)它們的主軸由電機帶動旋轉(zhuǎn)機械式振動臺與激振器振幅的大小由偏心距確定振動頻率由偏心輪回轉(zhuǎn)速度確定轉(zhuǎn)速是可調(diào)的頻率范圍窄，下限頻率決定于調(diào)速機構(gòu)在低速時穩(wěn)定程度，上限頻率受軸承磨損等因素的影響，不會太高，一般在50-60赫茲。輸出波形較差直接驅(qū)動式振動臺的特點機械式振動臺與激振器振幅的大小由偏心距確定直接驅(qū)動式振動臺的2、離心式振動臺工作原理試驗物體臺面臺體兩個轉(zhuǎn)軸通過一對齒輪齒和，并由電機帶動以相等的角速度、相反的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)動，每一軸上有一質(zhì)量為m、偏心距為e的偏心塊，每一偏心塊就有一離心力作用在轉(zhuǎn)軸上，如果兩偏心塊的相對位置配置的好，則兩個力的水平分力相互平衡，而垂直分力合成為一合力，若轉(zhuǎn)軸以等角速度轉(zhuǎn)動，則合力呈簡諧變化，這個力通過激振器的外殼作用于被試驗的物體上。激振力的大小機械式振動臺與激振器2、離心式振動臺工作原理試驗物體臺面臺體兩個轉(zhuǎn)軸通過一對齒輪離心式振動臺的特點振動臺的位移激振力與振動頻率平方成正比振幅在ω?ω。時只與偏心塊質(zhì)量、偏心距及臺面總質(zhì)量有關(guān)，而與振動頻率幾乎無關(guān)。頻率范圍窄，一般為10-100赫茲之間傳到基礎(chǔ)上的激振力小輸出波形較好機械式振動臺與激振器離心式振動臺的特點振動臺的位移機械式振動臺與激振器機械式振動臺與激振器

機械振動試驗臺用于各類產(chǎn)品進行垂直、水平振動試驗，并可自動調(diào)節(jié)振幅和無級調(diào)節(jié)振動頻率，模擬試件在實際工況中所經(jīng)受的振動環(huán)境，試驗其耐振性和可靠性。機械式振動臺與激振器機械振動試驗臺用于各類產(chǎn)品進行垂直機械式振動臺與激振器工頻振動試驗臺適用于實驗室及生產(chǎn)線上在垂直狀態(tài)下對電子元器件、組件、機電產(chǎn)品、儀器儀表等試件進行耐振檢查及工藝試驗，該試驗臺結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，操作簡便。機械式振動臺與激振器工頻振動試驗臺適用于實驗室及生產(chǎn)電動式振動臺組成：運動系統(tǒng)---線圈骨架、線圈、連桿、支撐彈簧和臺面磁路系統(tǒng)---勵磁線圈（永久磁鐵）、環(huán)形空氣隙和外殼動圈臺面勵磁線圈磁路動圈臺面勵磁線圈磁路動圈臺面勵磁線圈磁路芯桿abc電動式振動臺組成：運動系統(tǒng)---線圈骨架、線圈、連桿、支撐彈電動式振動臺工作原理：利用帶電導(dǎo)體在磁場中受到磁場力的作用而產(chǎn)生運動。當(dāng)由勵磁電源供以直流電流后，就在磁路的環(huán)形氣隙中形成一個強大的恒定磁場，信號發(fā)生器產(chǎn)生交變信號，經(jīng)功率放大器放大后，輸入到動圈，它與磁場作用即產(chǎn)生一個交變的力，推動可動系統(tǒng)運動。若輸入電流呈簡諧變化時，則力的大小為：電動式振動臺工作原理：利用帶電導(dǎo)體在磁場中受到磁場力的作用而電動式振動臺頻率特性

1、力學(xué)模型如圖所示，其中

和分別為臺面和動圈質(zhì)量

和分別為臺面相對動圈的剛度和阻尼系數(shù)

和分別支撐彈簧的剛度和阻尼系數(shù)電動式振動臺頻率特性1、力學(xué)模型如圖所示電動式振動臺2、運動方程

當(dāng)較低時，由于，m1和m2可看作是剛體連接，系統(tǒng)可簡化為如圖a所示的單自由度系統(tǒng)，其運動方程為：令則有其中電動式振動臺2、運動方程當(dāng)較低時，由于電動式振動臺

b當(dāng)較高時，由于，可忽略，系統(tǒng)可簡化為如圖b所示的兩自由度系統(tǒng)，其運動方程為：則有將兩種情況結(jié)合起來得振動臺頻率特性曲線為電動式振動臺b當(dāng)較高時，由于電動式振動臺磁場產(chǎn)生的方式支撐彈簧驅(qū)動線圈的阻抗特性冷卻方式特點：1、頻率范圍寬，下限1-10Hz，上限上萬Hz。2、輸出加速度波形好3、輸出推力大，易調(diào)節(jié)和控制4、操作方便，可實現(xiàn)多種波形振動5、造價高電動式振動臺磁場產(chǎn)生的方式1、頻率范圍寬，下限1-10Hz，電動式振動臺電動式振動臺電動式振動臺電動式振動臺電動式振動臺--水平滑臺系列電動式振動臺--水平滑臺系列電動式振動臺--水平滑臺系列

電動振動臺配置水平滑臺可實現(xiàn)三向振動試驗。水平滑臺以較小的載體（臺面）質(zhì)量提高了整體負(fù)載能力，能夠支撐更大尺寸和更大質(zhì)量的負(fù)載。水平滑臺按連接方式劃分為聯(lián)體式和分體式；按導(dǎo)向方式分為LT和LTB系列，LT系列為V型導(dǎo)軌導(dǎo)向方式，LTB系列為靜壓軸承導(dǎo)向方式。

配置水平滑臺的振動系統(tǒng)可分別完成部件或整機的X、Y和Z方向的振動試驗，也可以配合溫、濕試驗箱形成復(fù)合環(huán)境試驗系統(tǒng)。

滑板的面積、厚度決定活動系統(tǒng)的質(zhì)量，也會影響臺面的上限頻率電動式振動臺--水平滑臺系列電動振動臺配置水平電動式激振器電動式激振器的結(jié)構(gòu)如圖所示，驅(qū)動線圈7固裝在頂桿4上，并由支承彈簧1支承在殼體2中，線圈7正好位于磁極與鐵芯6的氣隙中。當(dāng)線圈7通過經(jīng)功率放大后的交變電流i時，根據(jù)磁場中載流體受力的原理，線圈將受到與電流i成正比的電動力的作用，此力通過頂桿傳到被測對象，即為激振力。但是，由頂桿施加到被激對象上的激振力，不等于線圈受到的電動力。傳動比（電動力與激振力之比）與激振器運動部分和被測對象本身的質(zhì)量剛度、阻尼等因素有關(guān)，而且還是頻率的函數(shù)。只有當(dāng)激振器可動部分質(zhì)量與被測對象的質(zhì)量相比可略去不計，且激振器與被激對象的連接剛度好，頂桿系統(tǒng)剛性也很好的情況下才可以認(rèn)為電動力等于激振力

電動式激振器電動式激振器的結(jié)構(gòu)如圖所示，驅(qū)動線圈7固裝在頂桿絕對式電動激振器的安裝一

電動激振器主要用于對被激對象作絕對激振，因而在激振時最好讓激振器殼體在空間保持基本靜止，使激振器的能量盡量用于對被激對象的激勵上。為此，激振器的安裝要能滿足這一要求。(1)當(dāng)要求作較高頻率的激振時，激振器用軟彈簧懸掛起來，并加上必要的配重，以盡量降低懸掛系統(tǒng)的固有頻率，使它低于激振頻率1/3以上。(2)低頻激振時則將激振器剛性地安裝在地面或剛性很好的架子上。(3)在很多無法找到安裝激振器的參考物場合，可將激振器用彈簧支撐在被激對象上。此方法僅適合用于被測對象的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過激振器質(zhì)量，且激振頻率大于激振器安裝固有頻率的振動試驗。絕對式電動激振器的安裝一電動激振器主要用于對被激對象作絕對絕對式電動激振器的安裝二

為了保證測試精度，做到正確施加激振力，必須在激振器與被激對象之間用一根在激勵力方向上剛度很大而橫向剛度很小的柔性桿連接，既保證激振力的傳遞又大大減小對被激對象的附加約束。此外，一般在柔性桿的一端串聯(lián)著一力傳感器，以便能夠同時測量出激振力的幅值和相位角1—激振器

2—試件

3—彈簧

4—柔性桿絕對式電動激振器的安裝二

為了保證測試精度，做到正確施加電動式激振器電動式激振器電動式激振器電動式激振器電磁式激振器

電磁式激振器直接利用電磁力作激振力，常用于非接觸激振場合。特別是對回轉(zhuǎn)件的激振，如圖所示。一定頻率的交變信號經(jīng)功率放大器放大后，通入繞在鐵芯上的線圈中，這時在磁極附近就形成一個交變磁場，處在磁場中的磁性試驗對象就受到交變的吸力，吸力的大小近似為：信號發(fā)生器功率放大器直流電源空氣隙磁阻鐵芯磁路的磁阻氣隙與鐵芯的截面積氣隙與鐵芯材料導(dǎo)磁系數(shù)氣隙平均厚度與鐵芯磁路長度線圈匝數(shù)電磁式激振器電磁式激振器直接利用電磁力作激振力，常用于非接電磁式激振器電磁式激振器電磁式激振器電磁式激振器渦流式不接觸激振器ab渦流式不接觸激振器ab渦流式不接觸激振器渦流式不接觸激振器電液式激振器

在激振大型結(jié)構(gòu)時，為得到較大的響應(yīng)，有時需要很大的激振力，這時可采用電液式激振器。其結(jié)構(gòu)原理所示。信號發(fā)生器的信號經(jīng)過放大后，經(jīng)由電動激振器，操縱閥和功率閥所組成的電液伺服閥2，控制油路使活塞3作往復(fù)運動，并以頂桿1去激勵被激對象?；钊瞬枯斎胍欢ㄓ蛪旱挠停纬伸o壓力p*，對被激對象施加預(yù)載荷。用力傳感器測量交變激勵力p1和靜壓力p*。1—頂桿

2—電液伺服閥

3—活塞電液式激振器在激振大型結(jié)構(gòu)時，為得到較大的響應(yīng)，有時需要很電液式激振器

電液式激振器的優(yōu)點：激振力大，行程大。但由于油液的可壓縮性和調(diào)整流動壓力油的摩擦，使電液式激振器的高頻特性變差，一般只適用于較低的頻率范圍，通常為零點幾Hz到數(shù)百Hz，其波形也比電動式激振器差。此外，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求也高，并需一套液壓系統(tǒng)，成本較高。電液式激振器電液式激振器的優(yōu)點：電液式振動臺液壓振動試驗臺是一種通過電液伺服閥這一能量轉(zhuǎn)換和放大裝置，將高壓液體的能量轉(zhuǎn)換成作動筒執(zhí)行機構(gòu)往復(fù)運動的動力試驗臺，可用于模擬汽車及零部件、各類建筑及鋼結(jié)構(gòu)、航空航天機電產(chǎn)品在實際環(huán)境中所遭受的振動，從而優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，節(jié)省成本。它的功能與特點：

1.實現(xiàn)正弦振動、隨機振動、多點激振及沖

擊碰撞；

2.可實現(xiàn)低頻振動，并且推力大、防爆，因

此可以應(yīng)用于模擬地震激勵、彈藥裝填等；

3.可實現(xiàn)大質(zhì)量、大尺寸產(chǎn)品的長行程振動

試驗。

電液式振動臺液壓振動試驗臺是一種通過電液伺服閥這一能量轉(zhuǎn)換和壓電晶體激振器工作原理：利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)，即在壓電晶體的兩個極化面上加交變電流時，在它的某一方向就會發(fā)生伸縮或剪切變形使用方法：用膠將壓電晶體粘帖在試驗物體表面，在它的兩個極化面上加交變電壓，當(dāng)晶體片產(chǎn)生變形時，會帶動試件產(chǎn)生相應(yīng)的變形，這樣在試件的局部區(qū)域起激振作用，而引起整個試件的振動特點：

1、激振力很小，大小與晶體片的大小及所施加的交變電壓有關(guān)。2、僅適用于輕薄結(jié)構(gòu)3、有附加質(zhì)量和附加剛度壓電晶體激振器工作原理：利用壓電晶體的逆壓電效應(yīng)，即在壓電晶沖擊力錘組成：由壓電力傳感器配以錘體、錘頭蓋和錘把等零件構(gòu)成產(chǎn)生的波形：半正弦波軟中硬硬中軟沖擊力錘組成：由壓電力傳感器配以錘體、錘頭蓋和錘把等零件構(gòu)成沖擊力錘特點：

1、錘頭蓋材料不同，產(chǎn)生的波形的作用時間和主瓣頻率不同。

2、垂體質(zhì)量主要影響沖擊力幅值，對持續(xù)時間也略有影響。

3、沖擊能量主要集中在0-1/τ，主瓣頻率大約為

3/2τ4、沖擊力大小一般與錘體質(zhì)量有關(guān)，錘體大，沖擊力也約大。沖擊力錘特點：氣動零跌落