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振動測試在汽車零部件耐久性能評估的關鍵作用及優(yōu)勢

嘉峪檢測網        2023-11-13 17:36

汽車作為現代社會不可或缺的交通工具，其零部件的可靠性直接關系到駕駛安全和車輛性能。為了確保汽車零部件在各種極端條件下仍然能夠正常運行，振動測試成為汽車工業(yè)中不可或缺的一環(huán)。
 
振動試驗臺能夠模擬車輛在受到路面激勵情況下的動態(tài)響應，在實驗室中做一連串可控制的振勱模擬，測試汽車零部件在生命周期中，是否能承受運輸、裝配和使用過程中的振勱環(huán)境影響，進而及早將發(fā)現一些電氣短路、緊固件松動、密封件失效和裂紋等問題。因此振動試驗臺測試方法自問世以來就在汽車領域得到了廣泛的應用。
 
1、振動臺的組成及工作原理
 
振動臺的工作原理：通電導體在磁場中受到電磁力的作用而運動。當電磁式振動臺磁路中的電感線圈通過交流電流信號時產生激振力，磁路中產生振動運動。類似于動圈式揚聲器。
 
電動振動試驗系統(tǒng)屬于典型的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，其反饋量由參與控制的傳感器采樣得到。如下圖所示，其包括電動振動臺、功率放大器、振動控制器、冷卻裝置及測量儀器(如加速度傳感器)等組成。
 
 
 
 
振動控制器根據控制譜的要求，將小功率的驅動電信號均衡后發(fā)送給功率放大器，功率放大器將其放大后提供給振動臺的驅動線圈，依此來推動振動臺動圈運動，加速度傳感器將采集到的振動信號傳輸給振動控制儀，控制器對電信號進行實時修正，然后再發(fā)送給功率放大器。冷卻裝置對振動臺進行強制冷卻(風冷、水冷)，確保振動臺中的熱量及時排出。
 
2、振動試驗分類——按振動產生規(guī)律
 
正弦振動（或稱簡諧振動）：能用正弦（或余弦）函數描述其運動規(guī)律的周期性振動，振動的幅值和相位是隨時間變化，并可以預測。
 
隨機振動：不能用簡單的函數（如正弦函數、 余弦函數等）或其簡單組合來表達其運動規(guī)律，而只能用統(tǒng)計方法來研究的非周期性振動。振動的瞬時幅值事先不能精確地判斷、但可以用隨機過程來描述。
 
二者的區(qū)別在于：正弦振動在整個測試中，每一時刻的頻率、加速度、振幅都是確定的；隨機振動在整個測試中，每一時刻的頻率、加速度、振幅都是隨機的。
正弦振動曲線
 
隨機振動曲線
 
曲線中，橫坐標是頻率，縱坐標是PSD，一般簡稱為頻譜曲線。
 
加速度譜密度（ASD）：(m/s^2)^2/Hz；功率譜密度（PSD）:g^2/Hz
 
3、振動試驗前參數確認
 
頻率、頻率范圍：通常標準中規(guī)定按照產品的使用環(huán)境直接給出試驗的頻率和頻率范圍。這里 尤其關注低頻情況，有時候車輛主要的基頻可能低至1.5~4Hz，一般振動設備，在1.5Hz，其 加速度波形失真明顯，達不到控制信號的要求。
 
振幅及其選擇：振幅有位移幅值和加速度幅值兩種，在實際試驗時，有的試驗僅給出位移幅值， 有的試驗同時給出位移幅值和加速度幅值。對產品的影響而言，低頻主要是位移破壞，高頻主要是加速度破壞。
 
試驗持續(xù)時間及其選擇：如何具體地選擇試驗的持續(xù)時間，通常是根據振動對產品的破壞機理來確定的。
 
4、汽車零部件振動主要測試項目：
 
帶溫濕度振動、機械沖擊、正弦振動、隨機振動、機械沖擊、溫濕度復合振動、機械混合振動等
 
5、振動臺選用方法
 
正弦/隨機激振力：40kN；
 
最大負載：500kg；
 
最大加速度：1000m/s^2 ;
 
最大位移(p-p) : 100mm；
 
最大連度：2. 4m/s；
 
頻率范圍：1Hz~2600Hz。
 
6、常用振動試驗標準
 

GJB150.16A

軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第16部分：振動試驗

GB/T 2423.10

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法式驗Fc:振動(正弦)

IEC 60068-2-6

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法式驗Fc:振動(正弦)

EN 60068-2-6

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法式驗Fc:振動(正弦)

GB/T 2423.56

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動(數字控制)和導則

IEC 60068-2-64

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動(數字控制)和導則

EN 60068-2-64

電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fh:寬帶隨機振動(數字控制)和導則
GB/T 2423.58 電工電子產品環(huán)境試驗 第2部分：試驗方法試驗Fi：振動 混合模式
IEC60068-2-80 電工電子產品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fi：振動 混合模式

ANSI C136.31

美國國家標準用于道路和區(qū)域照明設備-燈具振動

GB/T 4857.7

包裝運輸包裝件基本試驗第7部分：正弦定頻振動試驗方法

ISO 2247

包裝.滿裝的運輸包裝和單元貨物.固定低頻率振動試驗

GB/T 4857.10

包裝運輸包裝件基本試驗第10部分：正弦變頻振動試驗方法

ISO 8318

包裝.滿裝的運輸包裝和單元貨物.采用可變頻的正弦振動試驗

GB/T 4857.23

包裝  運輸包裝件基本試驗第23部分：隨機振動試驗方法

ISO 13355

完整包裝  填充運輸包裝和單元負荷垂直隨機振動試驗

GB/T 28046.3

道路車輛 電氣及電子設備的環(huán)境條件和試驗第3部分：機械負荷

ISO 16750-3

道路車輛 電氣及電子設備的環(huán)境條和試驗第3部分：機械負荷

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來源：國高材分析測試中心

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