皮桂英（中國電子科技集團(tuán)公司第49研究所，哈爾濱 150000）

?

振動環(huán)境試驗(yàn)中應(yīng)注意問題分析

皮桂英
（中國電子科技集團(tuán)公司第49研究所，哈爾濱 150000）

摘要：為了使振動試驗(yàn)具有高的再現(xiàn)性，試驗(yàn)的結(jié)果可信度高，防止因試驗(yàn)設(shè)備、人為操作失誤而造成試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差。對振動試驗(yàn)中影響試驗(yàn)結(jié)果的因素進(jìn)行了簡要的說明，并對試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了描述。

關(guān)鍵詞：環(huán)境試驗(yàn)；振動試驗(yàn)；試驗(yàn)控制； 夾具安裝

1　振動試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

振動試驗(yàn)是環(huán)境試驗(yàn)的一種，它并不一定是再現(xiàn)實(shí)際環(huán)境，它是在實(shí)驗(yàn)室里通過專用的振動模擬設(shè)備來模擬產(chǎn)品在實(shí)際使用中所遇到的振動環(huán)境，用來確定產(chǎn)品的機(jī)械薄弱環(huán)節(jié)和性能下降情況，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及可靠性，為產(chǎn)品的改進(jìn)、分析提供依據(jù)。

2　振動的影響

振動在產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中都會發(fā)生，是引起產(chǎn)品故障的一個(gè)重要環(huán)境因數(shù)之一。據(jù)國內(nèi)外不完全統(tǒng)計(jì)表明，航空機(jī)載設(shè)備有52 %左右的故障是由環(huán)境因數(shù)引起的，其中振動占27 %。

振動的產(chǎn)生會導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移現(xiàn)象。位移和相應(yīng)產(chǎn)生的加速度、速度會加劇結(jié)構(gòu)疲勞，機(jī)械磨損，有的還會碰撞導(dǎo)致功能的損壞等現(xiàn)象。

3　振動試驗(yàn)中應(yīng)注意的問題

振動試驗(yàn)作為環(huán)境試驗(yàn)的一種，相對其他環(huán)境試驗(yàn)來說，是一個(gè)比較復(fù)雜的項(xiàng)目，對于從事振動環(huán)境試驗(yàn)的工程人員，不光要對試驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)等方面要有全面了解，在一定程度上，還需要具有一定的工程判斷能力。

判斷振動試驗(yàn)結(jié)果是否有效，不光只看產(chǎn)品試驗(yàn)后狀況，還需注意振動試驗(yàn)施加的應(yīng)力是否符合要求。在振動試驗(yàn)過程中，影響試驗(yàn)結(jié)果的因素很多，如振動試驗(yàn)系統(tǒng)的狀態(tài)，試驗(yàn)條件、方法的理解，試驗(yàn)中控制系統(tǒng)參數(shù)的選擇，夾具和樣品的安裝，人為的操作不當(dāng)?shù)榷伎梢杂绊懺囼?yàn)結(jié)果的判斷。如果由于上述的種種原因，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)故障現(xiàn)象，會誤導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員，從而造成人力、財(cái)力上的浪費(fèi)。那么，怎樣避免這些問題的發(fā)生，使試驗(yàn)的結(jié)果真實(shí)有效，是從事振動環(huán)境試驗(yàn)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室必須重視的事情。特別是作為需要進(jìn)行振動試驗(yàn)的委托方，更應(yīng)該了解和判別試驗(yàn)的正確性，使通過試驗(yàn)得到的結(jié)果可信度高，是應(yīng)該關(guān)注的重點(diǎn)。下面就振動環(huán)境試驗(yàn)中為保證試驗(yàn)結(jié)果的有效性應(yīng)該注意的一些問題進(jìn)行說明。

3.1振動試驗(yàn)系統(tǒng)的狀態(tài)

振動試驗(yàn)系統(tǒng)包括振動激勵(lì)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，振動試驗(yàn)系統(tǒng)是振動模擬試驗(yàn)中兩個(gè)很重要的組成部分，振動試驗(yàn)系統(tǒng)性能是否優(yōu)良在很大程度上會對試驗(yàn)結(jié)果造成直接影響，但是很多從事振動試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室和需要進(jìn)行振動試驗(yàn)的單位對振動系統(tǒng)的狀態(tài)是否優(yōu)良往往不夠重視，在試驗(yàn)前都不會去確認(rèn)振動試驗(yàn)系統(tǒng)的狀態(tài)。比如振動試驗(yàn)系統(tǒng)有沒有通過相關(guān)單位的計(jì)量校準(zhǔn)，計(jì)量校準(zhǔn)后的指標(biāo)是否符合國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對振動試驗(yàn)系統(tǒng)的要求和滿足進(jìn)行振動試驗(yàn)樣品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定等等。確認(rèn)振動試驗(yàn)系統(tǒng)狀態(tài)是為防止一些實(shí)驗(yàn)室由于管理不夠到位，使用未檢定或檢定過期的振動試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，造成試驗(yàn)結(jié)果不可靠。在查看檢定證書時(shí)需要結(jié)合設(shè)備檢定規(guī)程和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定對振動試驗(yàn)系統(tǒng)的要求進(jìn)行。振動試驗(yàn)系統(tǒng)的狀態(tài)是否優(yōu)良需要注意以下幾項(xiàng)指標(biāo)，只有確定指標(biāo)滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定的要求時(shí)才能開展相應(yīng)的振動試驗(yàn)：①失真度；②橫向運(yùn)動；③臺面均勻度；④頻率范圍。

3.2試驗(yàn)條件、方法的理解

振動試驗(yàn)條件是試驗(yàn)過程中應(yīng)力輸入的標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)方法是保證應(yīng)力輸入正確的保障。

試驗(yàn)條件的確認(rèn)：振動試驗(yàn)條件一般包括頻率范圍、量值、試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間和軸向，也是嚴(yán)苛程度的標(biāo)準(zhǔn)。大多數(shù)委托方在提供試驗(yàn)條件時(shí)，很多時(shí)候給出的試驗(yàn)信息量是不足的。如在提供的試驗(yàn)條件信息中，出現(xiàn)需要進(jìn)行的試驗(yàn)方向不明確等問題，如果振動試驗(yàn)方向不明確結(jié)果就會導(dǎo)致負(fù)責(zé)試驗(yàn)實(shí)施的單位工作人員會按一般方式去定義振動試驗(yàn)的方向完成試驗(yàn)，為了保證施加振動應(yīng)力的正確性，委托試驗(yàn)的單位應(yīng)提供產(chǎn)品振動試驗(yàn)的方向示意圖，保證振動應(yīng)力施加的正確。

試驗(yàn)方法的確認(rèn)：在委托單位提供的試驗(yàn)條件中很多時(shí)候是不會給出詳細(xì)的試驗(yàn)步驟或操作規(guī)程方面的信息，很多時(shí)候只會給出參照某標(biāo)準(zhǔn)。而在很多的專業(yè)從事振動試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室工作人員對于委托單位提供的這些方面的信息都非常的不重視，不會去查找標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)詳細(xì)步驟。振動試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中都針對試驗(yàn)的整個(gè)過程和注意事項(xiàng)都有詳細(xì)的描述。所以振動試驗(yàn)的過程是否規(guī)范，試驗(yàn)的結(jié)果是否真實(shí)有效，所有的委托單位都需要去了解振動試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的內(nèi)容，辨別試驗(yàn)結(jié)果。

3.3試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置

圖1　試驗(yàn)中未注意試驗(yàn)施加量級單位，導(dǎo)致過應(yīng)力出現(xiàn)產(chǎn)品損壞

試驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置，也是一個(gè)比較被忽略的問題，很多需要進(jìn)行振動試驗(yàn)的單位都不會對試驗(yàn)參數(shù)是否設(shè)置正確和合理進(jìn)行檢查。如在設(shè)置試驗(yàn)參數(shù)中最大頻率的設(shè)置，很多從事振動試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室在設(shè)置參數(shù)通常都不進(jìn)行任何的修改，盡管最大頻率并不影響信號的分辨率，但是它影響到顯示分辨率，在設(shè)置最大頻率值時(shí)應(yīng)盡可能的低或接近試驗(yàn)的最高試驗(yàn)頻率，可使得顯示頻譜有最高的分辨率。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置中，還應(yīng)注意到使用傳感器靈敏度，試驗(yàn)中每一個(gè)傳感器的靈敏度都不相同，所以一定不能搞錯(cuò)。

3.4夾具和樣品的安裝

夾具、樣品的安裝是振動試驗(yàn)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，也是直接影響試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。很多振動試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)具有高再現(xiàn)性，即在振動試驗(yàn)過程中應(yīng)保證不同的人、在不同的地點(diǎn)和不同的時(shí)間所做試驗(yàn)得到的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)相一致。為了保證試驗(yàn)的高再現(xiàn)性，不光試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、控制點(diǎn)選擇應(yīng)符合要求，其次夾具、樣品的安裝在保證高再現(xiàn)性方面也很重要。

夾具、樣品的安裝導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果可信度不高，其中人為的操作不當(dāng)和不規(guī)范是主要原因。往往很多從事振動試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室人員對夾具、樣品的安裝不夠重視，在安裝過程中總是能簡單就簡單，這樣可能導(dǎo)致在試驗(yàn)中出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。

圖2　試驗(yàn)中螺釘未緊固好，在試驗(yàn)的高頻段出現(xiàn)尖峰

在振動試驗(yàn)過程安裝一般分為：夾具與試驗(yàn)設(shè)備的安裝、夾具與樣品的安裝兩個(gè)階段。這兩個(gè)安裝過程都有嚴(yán)格的規(guī)定，在樣品與夾具連接的過程中委托單位需要結(jié)合產(chǎn)品使用實(shí)際狀態(tài)中產(chǎn)品固定安裝螺釘?shù)囊?，比如螺釘大小、長度、扭矩等等。安裝需要注意以下事項(xiàng)：

1）夾具與試驗(yàn)設(shè)備連接時(shí)，螺栓承受的最大載荷計(jì)算方式如下：

其中：A—正弦或隨機(jī)振動的峰值，單位為g。

（Wf+Wt）—負(fù)載質(zhì)量。

所以，F(xiàn)除以螺釘數(shù)，得到每個(gè)螺釘所承受的最大載荷。根據(jù)計(jì)算得出的每個(gè)螺釘?shù)淖畲筝d荷與使用的單個(gè)螺釘?shù)臉?biāo)準(zhǔn)最大載荷進(jìn)行比較，判斷是否超出單個(gè)螺釘?shù)淖畲筝d荷承受能力，如果在試驗(yàn)中存在超過單個(gè)螺釘最大的載荷的問題而出現(xiàn)螺釘損壞現(xiàn)象，就會導(dǎo)致試驗(yàn)失控，損壞試驗(yàn)樣品和試驗(yàn)設(shè)備。這需要通過增加螺釘數(shù)量來減少單個(gè)螺釘?shù)淖畲筝d荷承受能力。

2）在固定螺釘時(shí)，最好使用力矩扳手對螺釘進(jìn)行緊固，特別是夾具與樣品安裝時(shí)更應(yīng)該根據(jù)委托單位提供的力矩要求進(jìn)行安裝，防止使用過大的扭力造成連接部位變形。

3）安裝固定螺釘一般擰進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備螺紋襯套的深度至少要等于螺釘直徑的1.5～2倍。螺釘過長或過短都不合適，過長的螺釘可能由于太長頂?shù)降?，造成擰緊假象；過短的螺釘可能由于螺紋不夠，達(dá)不到應(yīng)有的拉力。緊固螺釘時(shí)采用對稱緊固原則。

以上的所有操作如不規(guī)范，都有可能在試驗(yàn)中出現(xiàn)試驗(yàn)失控，造成夾具撞擊試驗(yàn)設(shè)備，樣品承受過大的試驗(yàn)應(yīng)力，損壞試驗(yàn)設(shè)備、夾具、試件等，從而造成時(shí)間、人力上的浪費(fèi)。

綜上所述，為了使試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確和達(dá)到高的再現(xiàn)性，在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意上述能夠影響試驗(yàn)結(jié)果的種種因素，只有將影響試驗(yàn)結(jié)果的種種不利因數(shù)降到最低，才能保證試驗(yàn)的高再現(xiàn)性。

參考文獻(xiàn):

[1] GJB 150A-2009 ,軍用設(shè)備環(huán)境試驗(yàn)方法 [S].

[1] GB/T 2423.12-1997 idt IEC 68-2-35:1973,電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fda：寬頻帶隨機(jī)振動——高再現(xiàn)性[S].

皮桂英（1966.4-），女，傳感器工程師，黑龍江大學(xué)畢業(yè)，本科，49所環(huán)境實(shí)驗(yàn)室(曾獲黑龍江省科學(xué)進(jìn)步三等獎(jiǎng),中電集團(tuán)三等獎(jiǎng))。研究方向:傳感器質(zhì)量檢驗(yàn)檢測。

Analysis on the Problems in Vibration Test

PI Gui-ying
(No.49 Institution of CETC, Harbin 150000)

Abstract：For the high reproducility and reliability of vibration test, and the test result not affecting by equipment failure and human error, this paper briefly explains the factors that will influence the test result, and introduces the matters that should be paid attention to in the test.

Key words：environmental test; vibration test; test control; fixture installation

作者簡介:

中圖分類號：TB123

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-7204（2016）01-0022-03