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        振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)淺談

        2017-12-27 01:23:26姜毅
        西部論叢 2017年9期

        姜毅

        摘 要:隨著科技的發(fā)展,振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)應(yīng)用逐漸廣泛,而振動(dòng)試驗(yàn)夾具的設(shè)計(jì)應(yīng)用也變得尤為重要。因?yàn)檎駝?dòng)夾具的固有特性將直接影響測(cè)試試驗(yàn)的結(jié)果,及樣品在試驗(yàn)過(guò)程中所經(jīng)歷的測(cè)試環(huán)境是否滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

        關(guān)鍵詞:固有頻率 夾具 振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)

        前 言

        對(duì)于精密復(fù)雜的振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試,振動(dòng)夾具的固有特性及安裝樣品后的系統(tǒng)特性對(duì)測(cè)試控制的影響有著直接關(guān)系。振動(dòng)夾具的第一階固有頻率應(yīng)高于測(cè)試條件的上限頻率,這樣就會(huì)避免由夾具給測(cè)試帶來(lái)額外的影響,本文就具體的案例對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行探討。

        在設(shè)計(jì)此類夾具過(guò)程中,我們不僅要考慮上述固有頻率應(yīng)大于測(cè)試條件的上限頻率,還要考慮實(shí)際預(yù)算成本等此類諸多問(wèn)題。以下為某電池工裝設(shè)計(jì)的案例:

        1.工裝

        1.1設(shè)計(jì)階段

        依據(jù)最大沖擊條件與振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈、擴(kuò)展臺(tái)面和產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)算出振動(dòng)工裝最大質(zhì)量不超過(guò)850kg。200Hz以內(nèi)無(wú)諧振,放大倍數(shù)在8以內(nèi)。

        考慮夾具的結(jié)構(gòu)主要以下:

        該結(jié)構(gòu)符合電池在車(chē)體中的安裝方式,安裝方便。若全部部件使用結(jié)構(gòu)鋼其質(zhì)量超出850kg,在強(qiáng)度滿足要求的情況下,考慮將該結(jié)構(gòu)的上蓋材料更換為鋁合金方管,這樣既減輕了重量又可使工裝整體重心下移,使其質(zhì)量分布更加合理。

        1.2 仿真結(jié)果

        1.2.1 模態(tài)分析

        在試驗(yàn)方向上出現(xiàn)的一階模態(tài)為垂向且其僅為222.89Hz,猜測(cè)在200Hz內(nèi)可能存在頻段在此共振點(diǎn)的3db帶寬內(nèi),所以在模態(tài)基礎(chǔ)上進(jìn)行諧響應(yīng)分析,以放大因子最大的部分作為參考(即上部端蓋)。激勵(lì)參數(shù)為5-200Hz的垂向正弦信號(hào),下工裝底面激勵(lì),其值為50mm/

        根據(jù)諧響應(yīng)仿真結(jié)果,在垂向一階頻率的上升沿200Hz(未到共振點(diǎn))的頻率點(diǎn)其放大因子Q=1458.5/50=29.16,其放大因子超出8,未達(dá)到要求。在此種情況下考慮增加上工裝橫梁處灌注阻尼材料,增加其結(jié)構(gòu)阻尼,使放大因子下降到要求范圍內(nèi)。而水平的兩個(gè)方向因其各個(gè)方向的一階頻率范圍超出200Hz較多,暫時(shí)不做考慮。

        2.2.2 實(shí)測(cè)曲線

        掃頻信號(hào)0.5g,振動(dòng)臺(tái)與下夾具連接處輸入,頻率5-250Hz。(夾具上橫梁加阻尼材料處理之后)

        由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知,在試驗(yàn)的一階共振點(diǎn)與仿真數(shù)據(jù)較為吻合。最低頻率為216.2Hz,超出要求的200Hz。雖然共振點(diǎn)最大放大因子為23-37之間,但在試驗(yàn)上限頻率200Hz的放大因子從仿真分析中20余倍將至圖中6dB線附近(最大為3.08g),放大倍數(shù)最大的點(diǎn)為E點(diǎn)Q==6.16倍(放大倍數(shù)在8倍之內(nèi)控制儀均可將控制曲線控制在規(guī)定容差范圍內(nèi))達(dá)到了對(duì)工裝的要求。

        結(jié)束語(yǔ):根據(jù)測(cè)試條件的要求,憑借設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行模態(tài)分析,以此減輕設(shè)計(jì)的夾具既要滿足設(shè)計(jì)要求,也減輕的夾具質(zhì)量。然后在振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 孫曉潔,陳俊,王安柱,朱忠奎.大型振動(dòng)臺(tái)夾具的模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[A]蘇州:蘇州大學(xué)學(xué)報(bào) 2011.10:56-59

        [2] 邢天虎等編著 力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)技術(shù) 西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社 2003.9

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