汽车结构振动测试用的振源有两种,一种是实际振源,如汽车运行中产生的振动,以及环境激励等引起的振动;另一种是人工振源,主要是激振设备(激振器或振动台)所激励的振动。对动力实测或振动的故障监测,多数是利用实际振源来激振,而进行汽车系统振动特征参数和动力强度测试时或对测振传感器和测振仪器进行校准时,常使用人工激振。
激振器与振动台是汽车振动试验中最主要的激振设备。它们可以模拟产生振动载荷、冲击荷载等各种动力荷载,同时各种标准振动台又是振动测量传感器及仪器的标定设备。
激振器和振动台的类型较多,主要有机械式、电动式和电动液压式等。激振时,除了采用正式产品的激振设备外,还可采用一些简便的激振方法。
1.机械式振动台(激振器)
机械式振动台,主要用于机械结构低中频域的动力规范试验,适用于汽车电气、仪表及零部件振动试验。其主要形式有旋转不平衡重块式(离心式)和直接作用式(偏心轮式、曲柄连杆式)两类。振动试验中常用的机械式振动台有机械类离心式振动台、机械类直接作用式振动台、机械类共振式振动台和机械类单次冲击台。
(1)机械类离心式振动台 机械类离心式振动台利用偏心质量旋转的离心力,作为弹簧支承的台面系统的激振力,而使台面产生周期性正弦波振动。激振频率一般为5.0~100Hz,振动台面负载为50N~10kN。结构简单,在运转过程中也有能调节频率、位移、加速度的特点,但振动波形失真大,机械杂波大。
(2)机械类直接作用式振动台 机械类直接作用式振动台一般是利用凸轮或曲柄连杆等机构直接驱动台面,使它产生周期性正弦波振动。激振频率一般为1~50Hz,结构简单,可得到较大的振幅,振幅基本上不随频率变化,但机械杂波大。
(3)机械类共振式振动台 机械类共振式振动台是利用共振原理,具有改变支承台面弹簧刚度的机构,使共振台在各种频率时都能产生共振。激振频率一般为20~300Hz,台面负载可达1kN(100Hz以下时),功率消耗小,结构复杂但尺寸小,机械杂波大。
(4)机械类单次冲击台 机械类单次冲击台是利用落体、摆锤或凸轮驱动台面,使台面产生近似半正弦波的冲击。冲击时间为0.5~50ms,加速度峰值为100g以上。其结构简单,但冲击波形不易控制,只适用于一般的环境试验。
2.电动式、电动液压式振动台
电动式、电动液压式激振系统,一般由信号发生器、功率放大器和振动台或激振器组成。工程中常用的电动式、电动液压式振动台有电动式多点或单点振动台、电动液压式振动台和定振级自动率扫描的电动振动台,其中(www.xing528.com)
(1)电动式多点或单点振动台 电动式多点或单点振动台是将交流电信号输入到磁场中的线圈里,线圈产生电动力,驱动线圈及台面产生周期性正弦波振动或随机波振动。多点电动式激振器可多点同时激振,可控制各激振器的激振力大小和相位分布。激振频率一般为0~1.0kHz,激振力为0~10kN,并能产生100g以上的加速度,台面负载为5kN以上。系统线性度好,振动波形好,调节方便,易于自控并能实现多台激振,但设备结构复杂,振动位移有限,一般适于各类汽车零部件的振动特性测试。
(2)电动液压式振动台 电动液压式振动台是在电动液压式振动台中使用计算机控制的伺服系统,使工作油缸中的柱塞产生周期性正弦波振动和随机波激振将电动振动台的振动量,通过传感器测振系统。其激振频率为0~1kHz(根据激振力确定),激振力为100kN以上,亦可获得较大的位移。设备复杂,一般适用于汽车整车以及大型部件等的各类振动试验。
(3)定振级自动率扫描的电动振动台 定振级自动率扫描的电动振动台是将电动振动台的振动量通过传感器振动系统反馈到振动台的控制系统,以保持在扫描过程中的振级恒定。激振频率一般为0~10kHz,激振力可达10kN以上,使用方便,适用于例行环境试验要求,设备复杂。
3.其他特殊激振方法
在汽车振动试验中,还经常采用一些特殊的激振方法,主要包括压电晶体片激振法、高声强激振法、工况激振法和脉冲激振法。
(1)压电晶体片激振法 压电晶体片激振法是利用交变电压加在压电晶体的两极,晶片厚度变化而产生周期性正弦力,反作用在试件上成为激振力。其激振频率一般为20Hz~10kHz,激振力较小,适用于小型板、梁试件,也是振动与噪声主动控制中常采用的方法。
(2)高声强激振法 高声强激振法是利用激振声源产生的高声压,通过空气作用于试件上,使试件产生周期性的振动。其激振频率在音频范围,激振作用力分布在整个试件上,设备不与试件接触,适用于轻型薄壁试件,如车身钣金件等。
(3)工况激振法 工况激振法是利用整车道路行驶、发动机运转等实际工况激振。方法简单,符合实际工况,适用于振动量的评价等试验。
(4)脉冲激振法 脉冲激振法是利用敲击锤、铅锤等敲击试件,悬挂重物由上落下敲击试件,或突然卸载使试件产生自由振动。方法简单,需要设备少,激振力不易定量,常用于固有频率和阻尼比的测定。
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