鄭明雄，李凌霄

（武漢賽寶工業(yè)技術(shù)研究院有限公司，武漢 430024）

引言

電動振動試驗系統(tǒng)是目前使用最廣泛的一種振動設(shè)備，代表著我國試驗設(shè)備的較高水準(zhǔn)，主要運用于軍工、航天航空、國防、汽車零部件、電子電工、船舶、軌道交通、通信等諸多領(lǐng)域，為產(chǎn)品的環(huán)境及可靠性測試提供測試試驗平臺。本文針對振動試驗系統(tǒng)中常見的幾種問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與總結(jié)，通過工作經(jīng)驗給出相關(guān)解決方案，對試驗的順利進(jìn)行提供保障。

1 振動試驗的目的

物體或質(zhì)點相對于平衡位置所作的往復(fù)運動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機振動、復(fù)合振動、掃描振動、定頻振動。振動試驗是指評定產(chǎn)品在預(yù)期的使用環(huán)境中抗振能力而對受振動的實物或模型進(jìn)行的試驗，考核產(chǎn)品能否承受可能遇到的動力學(xué)環(huán)境。振動試驗是環(huán)境試驗的一種，它并不一定是再現(xiàn)實際環(huán)境，它是在實驗室里通過專用的振動模擬設(shè)備來模

擬產(chǎn)品在實際使用中所遇到的振動環(huán)境，用來確定產(chǎn)品的機械薄弱環(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 電動振動臺介紹

常見的振動臺有機械振動臺、電動振動臺、電磁振動臺以及液壓振動臺等。其中電動振動臺頻率范圍寬，小型振動臺頻率范圍為（0～10）kHz，大型振動臺頻率范圍為（0～2）kHz，動態(tài)范圍寬，易于實現(xiàn)自動或手動控制，目前使用最為廣泛。

3 常見問題及分析

電動振動試驗系統(tǒng)主要由傳感器、控制儀、功率放大器、振動臺四個部分組成，如圖1 所示。傳感器固定在振動臺臺體或夾具甚至樣品的合適位置處，將采集到的信號輸入至控制儀中，經(jīng)過電腦軟件的分析處理，再由控制儀將輸出信號傳送至功率放大器，再由功率放大器控制振動臺的激振力，達(dá)到設(shè)定的試驗條件。由此可見，整個環(huán)節(jié)形成了一個閉環(huán)，如果電動振動試驗系統(tǒng)無法正常運行，在排除設(shè)備本身故障的前提下，那么必定是此閉環(huán)中的某一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了開環(huán)現(xiàn)象所致。

圖1 電動振動試驗系統(tǒng)構(gòu)成

列舉常見的5 種現(xiàn)象：①系統(tǒng)報警：通道開；②系統(tǒng)報警：驅(qū)動最大；③預(yù)試驗無法通過；④臺體異響；⑤水平滑臺位移受限?，F(xiàn)將兩臺電動振動試驗系統(tǒng)近一年內(nèi)出現(xiàn)的故障數(shù)進(jìn)行匯總，如圖2 所示。

圖2 近一年內(nèi)兩臺電動振動試驗系統(tǒng)故障數(shù)統(tǒng)計

3.1 系統(tǒng)報警：通道開

在正確設(shè)置試驗條件的前提下，偶爾會發(fā)生在預(yù)試驗階段或起振一段時間后出現(xiàn)通道開的報警信息，此類現(xiàn)象最為常見，一般多為某個特定通道傳感器連接不牢固所致，理應(yīng)優(yōu)先針對報警信息對應(yīng)的通道進(jìn)行檢查，常見故障位置多為：①傳感器與臺面粘連處；②傳感器與信號線連接處；③信號線與控制儀通道連接處。經(jīng)檢查后，若各處并無問題，則考慮是否為信號線或傳感器故障所致，通過換通道或者傳感器進(jìn)行驗證。

3.2 系統(tǒng)報警：驅(qū)動最大

此故障現(xiàn)象也是較為常見，經(jīng)常出現(xiàn)在試驗過程中。特殊情況便是同一個試驗條件，同一套設(shè)備，上次做還能順利做完，到了這次試驗卻不斷出現(xiàn)報警中斷的情況，著實讓人頭疼?；谶@種報警現(xiàn)象，原因上分析，大多數(shù)是由于功放輸出不足所致，此時最簡單的方法便是將功放增益調(diào)至最大，若仍然不能解決問題或原本增益便是在最大狀態(tài)下工作，那么便考慮是此次試驗條件超出設(shè)備的最大能力，需要更換設(shè)備進(jìn)行試驗。而對于上面所說的特殊情況，則是考慮到試驗條件已經(jīng)觸碰到設(shè)備的極限值所致，由于每次試驗的人員、安裝方法、裝夾工具、傳感器布點位置等多因素的變化從而導(dǎo)致相同的試驗在相同的設(shè)備上無法順利進(jìn)行。此類故障一般情況下在試驗開啟前的試驗?zāi)芰怂氵^程中做好能力計算便能進(jìn)行規(guī)避。

3.3 預(yù)試驗無法通過

在設(shè)置好試驗條件以及確定各連接處完好的情況下，經(jīng)常會出現(xiàn)預(yù)試驗無法通過的現(xiàn)象發(fā)生。此時檢查設(shè)備參數(shù)，評估試驗量級、振幅、速度，以及計算試驗所需推力均符合試驗?zāi)芰σ?，但是仍無法正常通過預(yù)試驗。此種情況的原因大致分為兩類：其一便是電動振動試驗系統(tǒng)開環(huán)所致，此時系統(tǒng)在出現(xiàn)預(yù)試驗無法通過的報警信息后還會出現(xiàn)驅(qū)動最大的報警信息，此時需檢查電動振動試驗系統(tǒng)的各處連接點以及功放輸出是否正常，通過對故障點復(fù)位來進(jìn)行處理；其二便是由于試驗量級過低所致，若傳感器的靈敏度不算太高，試驗量級較小，而一般情況下預(yù)試驗的默認(rèn)量級設(shè)定值僅為滿量級的10%，會造成傳感器無法正常接收信號的情況發(fā)生，此時可以通過設(shè)置頁面降低傳感器量程進(jìn)行處理（見圖3）。若此時預(yù)試驗量級仍未達(dá)到傳感器最低識別要求導(dǎo)致預(yù)試驗依舊不通過，則需對預(yù)試驗量級進(jìn)行調(diào)整，可逐步提升預(yù)試驗量級至滿量級的30 %、50 %、70 %，甚至滿量級試驗（見圖4）。若仍舊無法啟動，則需更換設(shè)備或者傳感器重新進(jìn)行調(diào)試。

圖3 傳感器通道參數(shù)設(shè)置頁面

圖4 預(yù)試驗響應(yīng)量級設(shè)置頁面

3.4 臺體異響

在正常情況下，振動臺工作時會發(fā)出噪聲，以型號規(guī)格為ES-200LS3-650 的20T 電動振動試驗系統(tǒng)為例，在正常工作中（極限能力80 %以內(nèi)）所產(chǎn)生的噪音是不大于91.4 dB（見圖5）。而在實際工作中時常會出現(xiàn)較大的異響或臺體撞擊聲，此類情況主要分為三種：①樣品本身設(shè)計缺陷所致，其內(nèi)在結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導(dǎo)致的松動或者斷裂從而產(chǎn)生的異響，此類現(xiàn)象需與樣品提供方進(jìn)行溝通解決；②樣品或工裝夾具安裝不緊實所致，螺絲松動會導(dǎo)致振動過程中出現(xiàn)撞擊從而產(chǎn)生的異響，此時需中斷試驗對螺絲進(jìn)行緊固；③臺體及臺面未對準(zhǔn)標(biāo)尺產(chǎn)生的異響，一般來說，電動振動試驗系統(tǒng)需對臺體、中心氣囊、隔振氣囊進(jìn)行調(diào)試，保證臺體及臺面對準(zhǔn)標(biāo)尺，達(dá)到最佳試驗狀態(tài)，特別對于大位移的振動試驗，標(biāo)尺的對準(zhǔn)是需要嚴(yán)格要求的，否則會造成振動過程中臺體位移超出設(shè)備極限值，從而產(chǎn)生撞擊發(fā)出異響；然而，仍舊偶爾會發(fā)生對準(zhǔn)后依舊出現(xiàn)異響的情況發(fā)生，此類情況多見于大重量設(shè)備樣品，原因在于振動過程中樣品重量過大，將氣囊中填充氣體慢慢擠壓出去所致，此類情況需值守人員定期檢查補充氣體。

圖5 ES-200LS3-650 電動振動試驗系統(tǒng)噪聲實測值

3.5 水平滑臺位移受限

水平滑臺是振動臺進(jìn)行水平試驗時的輔助設(shè)備，它的作用是在水平方向上將振動發(fā)生器的運動傳遞給試驗件。然而，工作中，經(jīng)常有水平滑臺移動受限的情況發(fā)生，例如工作時有異響、功放報警、油源報警等；此類情況也可大致分為以下3 種：①油源未啟動，無法潤滑軌道，此時需中止試驗，開啟油源，待油源工作穩(wěn)定后再進(jìn)行檢測活動；②上一次水平滑臺工作結(jié)束后未進(jìn)行回油處理，導(dǎo)致油路不暢，此種情況簡單處理方式便是將油源調(diào)至低壓回油工作狀態(tài)，待（3～5）min 后再開啟高壓工作狀態(tài)進(jìn)行測試，若仍未解決，則需手動調(diào)節(jié)回油開關(guān)進(jìn)行回油處理；③未進(jìn)行“二次倒臺”操作，導(dǎo)致水平滑臺并不處于正常工作狀態(tài)，此類故障的影響是十分惡劣的，可能導(dǎo)致水平滑臺的損傷甚至形變，需及時中止試驗并重新進(jìn)行動圈與水平滑臺的連接，且對設(shè)備的性能進(jìn)行復(fù)評估。針對以上3 種原因，只需在工作中嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程或者操作手冊進(jìn)行操作，是完全可以避免的。

4 結(jié)論

以上便是日常工作中常見的幾種問題的原因分析與解決方案。在科研生產(chǎn)活動中，振動試驗是故障率相對較高的檢測項目，當(dāng)故障發(fā)生時，會導(dǎo)致試驗進(jìn)度的推遲，甚至?xí)υ囼灲Y(jié)果的有效性產(chǎn)生影響，造成時間和人力上的浪費，而其原因一般都為以上常見的幾種，本文通過日常的工作經(jīng)驗積累與相關(guān)的技能培訓(xùn)，結(jié)合設(shè)備說明書、設(shè)備操作規(guī)程等相關(guān)資料，對以上幾種問題的解決方案進(jìn)行總結(jié)，為檢測行業(yè)的工作者在日常工作中提供參考和幫助。隨著經(jīng)驗的不斷積累與更長時間的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，爭取日后統(tǒng)計出更多的故障現(xiàn)象、總結(jié)出更有效的解決方案。