试验目的
产品在某些特定频率下会发生共振现象,此时振动幅度会急剧增大,可能导致产品损坏。通过振动试验,可以找出产品的共振频率,为产品的设计和包装提供依据,如在产品的运输过程中避免使用接近共振频率的振动源,或者在产品设计时对共振频率进行优化,使其远离实际使用过程中可能遇到的振动频率。
观察产品在振动过程中的功能是否正常,包括机械功能(如运动部件的顺畅性、精度等)和电气功能(如信号传输、电路导通等)。例如,在振动环境下,汽车的电子控制系统应能正常工作,不出现信号中断或错误指令的情况;精密仪器的测量精度不应受到振动的影响。
检查产品的外壳、框架和内部结构在振动环境下是否能够保持完整,不会出现松动、变形、破裂等情况。例如,对于电子设备,振动可能会导致电路板上的元器件脱落或焊点开裂;对于机械产品,可能会使零部件之间的连接松动,影响产品的正常使用。
评估产品的结构完整性
检测产品的功能稳定性
确定产品的共振频率
试验设备
用于采集传感器测量到的信号,并对信号进行分析处理。它可以实时显示振动的加速度 - 时间曲线、位移 - 时间曲线、频率 - 幅值谱等信息。通过对这些信号的分析,可以确定产品在振动过程中的响应特性,如共振频率、振动幅值放大倍数等。
加速度传感器:用于测量振动过程中的加速度值,通常安装在试验样品的关键部位,如重心位置、易损坏部件附近等。加速度传感器能够将振动加速度信号转换为电信号,其频率响应范围宽,精度高,可以准确地反映产品在振动过程中的加速度变化情况。
位移传感器:用于测量振动的位移幅度,对于一些对位移敏感的产品(如长轴类机械部件)非常重要。它通过测量振动台面与样品上某一点之间的相对位移,来评估振动的幅度是否在产品可承受的范围内。
这是振动试验的核心设备,能够产生各种类型的振动。它主要由振动发生器、功率放大器、振动台面和控制系统组成。振动发生器可以是电动式、液压式或机械式,其中电动式振动发生器应用较为广泛,它能够产生频率范围较宽(一般从几赫兹到几千赫兹)、精度较高的振动。功率放大器用于增强振动信号的强度,以满足不同试验要求的振动幅值。振动台面用于安装试验样品,其表面应平整、刚性好,能够均匀地传递振动。控制系统可以***地设置振动的频率、振幅、加速度、振动时间等参数。
振动试验台
传感器
信号采集与分析系统
试验方法
当试验达到规定的时间后,停止振动,将样品从振动试验台上取下。对样品进行全面检查,包括外观检查(如是否有裂缝、磨损、松动的部件等)、功能测试(如启动是否正常、性能指标是否符合要求等)。将检查结果与试验前的状态进行对比,评估产品在振动试验后的性能变化情况,确定产品是否合格。
启动振动试验台,按照设定的试验参数对样品施加振动激励。在试验过程中,通过传感器和信号采集与分析系统实时监测样品的振动响应。观察样品是否出现任何异常情况,如松动、变形、功能异常等,并记录这些异常情况出现的时间和对应的振动参数。
根据产品的实际使用环境、相关标准或客户要求确定振动试验的参数。主要包括振动类型(如正弦振动、随机振动)、频率范围、振幅或加速度幅值、振动时间等。
正弦振动:频率按一定规律变化(如线性变化、对数变化等),振幅或加速度保持恒定。例如,频率范围从 5Hz 到 500Hz,振幅为 1mm,振动时间为 30 分钟。这种振动方式常用于模拟产品在具有周期性振动源(如旋转机械)环境下的情况。
随机振动:振动频率和幅值都是随机变化的,它更接近产品在实际运输(如在颠簸的路面上行驶)或复杂的工业环境中的振动情况。随机振动通常用功率谱密度(PSD)来描述,单位为 g²/Hz(g 为重力加速度)。例如,在 10Hz - 1000Hz 的频率范围内,PSD 为 0.1g²/Hz,试验时间为 1 小时。
将试验样品牢固地固定在振动试验台的台面上。根据样品的形状、大小和质量,选择合适的夹具和固定方式,确保样品在振动过程中不会发生位移或松动。固定方式应尽量模拟产品在实际使用或运输过程中的安装方式,例如,如果产品在实际使用中是通过螺栓固定在某个支架上,在振动试验中也应采用类似的螺栓固定方式。同时,要注意夹具本身不能对样品的振动特性产生过大的影响,如引入额外的共振频率或改变振动的传递路径。
选择具有代表性的产品作为试验样品,数量根据试验要求和产品批量大小确定,一般不少于 3 个。在试验前,检查样品的外观和功能,确保其处于正常状态。记录样品的基本信息,如型号、批次、生产日期等,同时对样品进行编号,以便于识别和记录试验结果。对于一些大型或复杂的产品,可能需要对其进行适当的分解或简化,以便能够安装在振动试验台上,但要注意分解后的部件应能够真实地反映产品在实际振动环境中的情况。
试样准备
固定样品
设置试验参数
开始试验
试验结束后的检查
试验标准
***:IEC 60068 - 2 - 6《环境试验 第 2 - 6 部分:试验 Fc:振动(正弦)》和 IEC 60068 - 2 - 34《环境试验 第 2 - 34 部分:试验 Fh:宽带随机振动》是国际上广泛应用的振动试验标准。这些标准详细规定了正弦振动和随机振动试验的设备要求、试验程序、试验条件(包括频率范围、振幅、加速度、试验时间等)以及试验结果的评定方法等内容,适用于各种电工电子产品的振动试验,为国际间的产品质量认证和比较提供了统一的标准。
国内标准:GB/T 2423.10 - 2008《电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 Fc:振动(正弦)》和 GB/T 2423.56 - 2006《电工电子产品环境试验 第 2 部分:试验方法 试验 Fh:宽带随机振动》等效采用了相应的***,规定了在我国进行电工电子产品振动试验的具体要求,是国内相关企业进行产品振动试验的重要依据,确保了产品在振动性能方面的质量控制和评价符合国内行业要求。此外,不同行业还可能有自己的行业标准,如汽车行业有针对汽车零部件振动试验的标准,这些标准根据产品的特点和使用要求,对振动试验的各个环节进行了详细规定。