لرزش لرزان چگونه کار می کند: محرک های مدال و استاندارد

لرزاننده ارتعاش با تبدیل انرژی الکتریکی به حرکت مکانیکی کنترل شده، با استفاده از یک سیستم سیم پیچ و آهنربا الکترودینامیکی یا یک محرک مکانیکی برای فشار دادن میز متحرک یا آرمیچر در فرکانس ها و دامنه های دقیق به جلو و عقب کار می کند. این حرکت به یک مقاله آزمایشی نصب شده برای شبیه سازی ارتعاش، شوک یا محیط های صوتی در دنیای واقعی منتقل می شود. اصل اصلی نیروی الکترومغناطیسی است: یک جریان متناوب که از یک سیم پیچ در داخل یک میدان مغناطیسی عبور می کند، نیروی رفت و برگشتی متناسب با جریان ایجاد می کند که میز تکان دهنده را به حرکت در می آورد.

درک این مکانیسم برای هر کسی که تجهیزات آزمایشی را مشخص می کند مهم است، زیرا نوع لرزاننده، طراحی تحریک کننده و سیستم کنترل با هم تعیین می کنند که چه فرکانس ها، نیروها و بارهایی را می توان به طور دقیق آزمایش کرد.

اصل کار اصلی لرزاننده ارتعاشی

بیشتر لرزشگیرهای مدرن الکترودینامیکی هستند. یک سیم پیچ میدان ثابت یا مجموعه آهنربای دائمی یک میدان مغناطیسی قوی و ثابت در داخل شکاف هوا ایجاد می کند. یک سیم پیچ متحرک به نام سیم پیچ درایو در داخل این شکاف قرار دارد و به طور محکم به آرمیچر و میز متحرک شیکر متصل می شود. هنگامی که یک جریان متناوب تقویت‌شده از تقویت‌کننده قدرت از طریق سیم‌پیچ درایو جریان می‌یابد، با میدان مغناطیسی برهمکنش می‌کند و طبق قانون نیروی لورنتس نیرویی تولید می‌کند: F = B × I × L ، جایی که B چگالی شار مغناطیسی است، I جریان است و L طول سیم در میدان است.

از آنجایی که نیرو مستقیماً با جریان متناسب است، یک کنترل‌کننده می‌تواند شکل موج ورودی را شکل دهد تا حرکت‌های سینوسی، ارتعاش تصادفی، پالس‌های شوک یا پروفایل‌های پیچیده ماموریت ایجاد کند. یک سیستم کنترل حلقه بسته با یک حسگر بازخورد شتاب سنج به طور مداوم حرکت جدول واقعی را با مشخصات هدف مقایسه می کند و سیگنال را در زمان واقعی تنظیم می کند، اغلب انحرافات را در چند میلی ثانیه اصلاح می کند.

مولفه های کلیدی که باعث کارکرد آن می شود

• سیم پیچ میدانی یا مجموعه آهنربای دائم - میدان مغناطیسی ساکن را تولید می کند
• سیم پیچ درایو (سیم پیچ صوتی) - حامل جریان متناوب و تولید نیرو است
• آرمیچر و خمش - از جرم متحرک پشتیبانی می کنند و در عین حال امکان حرکت خطی را فراهم می کنند
• تقویت کننده قدرت - سیگنال کنترل را برای هدایت سطوح جریان تقویت می کند
• سیستم خنک کننده - گرمای تولید شده توسط جریان مداوم، معمولاً از طریق دمنده یا خنک کننده آب را حذف می کند

Modal Shaker Exciter: هدف و طراحی

A تحریک کننده شیکر معین یک محرک الکترودینامیکی فشرده و سبک وزن است که به طور خاص برای تجزیه و تحلیل مودال و آزمایش ساختاری به جای صلاحیت محیطی در مقیاس بزرگ طراحی شده است. وظیفه آن تزریق یک نیروی شناخته شده و قابل کنترل به سازه است تا مهندسان بتوانند فرکانس های تشدید سازه، شکل حالت ها و ویژگی های میرایی سازه را اندازه گیری کنند.

بر خلاف شیکرهای استاندارد، محرک‌های مدال معمولاً هستند برای خروجی نیروی کمتر، اغلب بین 5 تا 500 نیوتن، درجه بندی شده است و با حداقل جرم متحرک ساخته شده اند تا رفتار دینامیکی طبیعی ساختار آزمایشی را مخدوش نکنند. آنها معمولاً توسط طناب‌های بانجی نرم آویزان می‌شوند یا بر روی یک میله نیش‌گیر نصب می‌شوند تا جرم و سفتی خود محرک را از ساختار مورد آزمایش جدا کنند.

برنامه های کاربردی معمولی

1. تجزیه و تحلیل مودال تجربی اجزای هواپیما، بدنه خودرو و سازه‌های مدنی
2. اندازه گیری تابع پاسخ فرکانس (FRF) برای اعتبارسنجی مدل المان محدود
3. پایش سلامت ساختاری و بررسی علل ریشه‌ای خستگی
4. جستجوی رزونانس جزء در مقیاس کوچک قبل از آزمایش صلاحیت کامل

اتصال استینگر مهم است

محرک از طریق یک میله نیش گیر نازک، معمولاً یک میله فولادی یا نایلونی باریک، به سازه آزمایش متصل می شود، که نیروی محوری را منتقل می کند و در عین حال از افزودن سختی خمشی ناخواسته یا بارگذاری جرمی ناخواسته به سازه توسط محرک جلوگیری می کند. یک نیش با انتخاب ضعیف می تواند چندین درصد خطاهای اندازه گیری را در فرکانس های طبیعی شناسایی شده ایجاد کند، بنابراین طول و قطر نیش بر اساس نیروی مورد انتظار و محدوده فرکانس انتخاب می شود.

لرزشگیر استاندارد: ساختار و قابلیت

A لرزشگیر استاندارد یک سیستم تولیدی یا آزمایشگاهی در مقیاس کامل است که برای تست های زیست محیطی و قابلیت اطمینان تحت استانداردهای شناخته شده مانند MIL-STD-810، IEC 60068-2 و ISO 16750 ساخته شده است. 100 کیلو نیوتن خروجی نیروی سینوسی ، قادر به آزمایش کل زیر مجموعه ها یا محصولات کامل است.

تکان دهنده های استاندارد دارای یک آرمیچر سفت و سخت، یک بسط دهنده سر یا میز لغزش برای محموله های بزرگتر و یک سیستم کنترل اختصاصی است که پروفیل های تست استاندارد، از جمله حرکت سینوسی، ارتعاش تصادفی، و تست شوک را اجرا می کند که اغلب برای ساعت ها یا روزها بدون مراقبت است.

مقایسه انواع شیکر بر اساس کاربرد

انتخاب شیکر مناسب برای تست

انتخاب بین یک محرک مودال و یک تکان دهنده استاندارد بستگی به این دارد که آزمون باید به چه سوالی پاسخ دهد. اگر هدف شناسایی فرکانس‌های طبیعی سازه یا اعتبارسنجی یک مدل شبیه‌سازی باشد، یک محرک مودال با مبدل نیرو و آرایه شتاب‌سنج انتخاب مناسبی است. اگر هدف این است که ثابت کنیم یک محصول در حمل و نقل، ارتعاشات عملیاتی یا حوادث شوک بر اساس استاندارد صنعتی زنده می ماند، یک تکان دهنده استاندارد با درجه نیروی کافی و محدوده فرکانس لازم است.

یک قانون عملی: محدوده فرکانس قابل استفاده شیکر باید حداقل 20 درصد فراتر از بالاترین فرکانس مورد علاقه باشد و درجه نیرو باید وزن ترکیبی ماده آزمایشی و هر وسیله ای را در نظر بگیرد، زیرا جرم فیکسچر حداکثر شتاب قابل دستیابی را کاهش می دهد.

چک لیست انتخاب سریع

• تأیید کنید که محدوده فرکانس مورد نیاز رزونانس های مورد انتظار سازه را پوشش می دهد
• مجموع جرم متحرک از جمله وسایل و محموله را محاسبه کنید
• مطابقت رتبه نیرو با حداکثر شتاب و جرم مورد نیاز
• بررسی کنید که آیا آزمایش به قابلیت سینوسی، تصادفی یا شوک نیاز دارد
• محدودیت های خنک کننده و چرخه کار را برای آزمایش های طولانی مدت بررسی کنید