苏州太阳花感知技术有限公司_固有频率测试,生产线油泵噪声检测,噪声振动分析,噪声振动检测开发

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三维振动试验平台

图1 水泵生产线用三维振动试验平台实物图

图2 测试控制台上可观察三个方向的振动加速度值和频谱

1 简介
很多产品的试验测试要求模拟产品实际使用环境，需要在振动的条件下进行测试，且对三个坐标方向振动量、振动频率有具体要求。三维振动台可以提供这种振动条件，但那是一种非常昂贵的试验设备，维护和使用比较复杂，甚至需要专门操作人员。这里讲述的是一种简化三维振动装置，可以在x、 y、 z三个方向产生振动，可以调节振动幅度变化，振动频率的在一定的范围内也可以调节，同时测量振动的加速度，三个方向同时测量振动的幅度和频谱分析，从而准确得到振动的参数，确切知道振动的实际情况，从而可以调节到试验要求的范围内，这个振动试验平台是为山东的一家美资汽车零部件厂测试新型汽车冷水泵而开发的。总之，振动试验平台一种三维振动台的极廉价的替代产品，而且设备更加稳定、操作更加简便。

2 振动试验平台试验要求、测试范围及精度
一种简化振动装置，可以在x、 y、 z三个方向产生振动，手动调节振动电机的变频器，振动幅度可变化，振动的频率也随之调节，频率的调节范围有上下限。振动台面上x、 y、 z三个方向安装加速度传感器，同时测量振动的加速度，三个方向同时测量振动的幅度和频谱分析，从而准确得到振动的参数，从而确切知道振动的实际情况。
2.1振动平台由振动电机激励，能够提供x、y、z三维振动，振动频率和振动幅度均可以调节。
2.2振动平台的振动频率范围 5 - 50Hz（可以根据具体要求定制），通过变频器手工调节。
2.3振动平台的振动幅度调节大致范围，加速度 0.5 – 10 m/s2，位移0.01 - 5mm。
2.4在调节振动幅度时，振动频率也同时被调节，振动幅度和振动频率不独立。
2.5测量振动台面x、 y、 z三个方向的振动加速度，振动测量设备的测量范围不小于±500m/s2 ，测量精度5%（2-5000Hz），计量单位采用SI国际单位制。
2. 6 设备为水泵电机的电压、电流和转速测量提供振动测试条件，同时提供必要的插接件、水箱、夹具等确保测量的正确进行，同时尽可能为操作人员的安全提供保障。
2.7水泵工作电流、水泵反馈电压、水泵转速测试仍然使用以前的部分，振动平台仅仅为其提供测试电流、电压和转速的振动条件，不影响原测试系统的测试范围、测试精度和其它指标。
2.8水泵转速测试原则上保持以前的测试机制和测试方法不改变，如果上水后测速达不到要求，考虑更换转速传感器或更进一步的解决方案。
3.设备基本技术方案
3.1 振动平台方案：振动装置由支架、台面、振动机构、隔振机构四部分组成。在振动机构的带动下做横向、纵向、上下等三维振动。台面和底座两部分之间用隔振弹簧相连接。
振动台面下面带1个振动电机，固定电机的支架与台面刚性连接。电机轴线按一定的方向摆放（从平台的对角线方向到与边平行方向可调），使产生的振动在x、 y、 z三个方向符合要求。
振动电机配备1个变频器，使x、 y、 z三个方向振动幅度可以调节。
电机的振动频率为可以调节，最大频率为50Hz。

图3 三维振动平台机械结构SolidWork图

这种振动平台的缺点是，振动电机在调节振动幅度的同时振动频率会随之调节，两者无法解耦；在调节一个方向的振动幅度时，另两个方向会相应发生变化。在振动的可调节性上频率与幅度不独立，各个方向分量也不能完全独立。
3.2 振动平台适用于上水测试：
振动台的台面长宽为330*330mm，既可以安装同时测量4个泵的夹具，也可以按目前的要求安装测量1个泵的夹具。
振动装置的台面上可以固定夹具，目前的夹具每次可以振动试验1个泵，与现在测试设备电流、电压和转速的测试节奏一致。
3.3 振动的测量：
使用太阳花感知技术有限公司的8通道振动噪声分析仪，硬件+软件+3个单轴向加速度传感器，加速度传感器配备磁座，软件实时显示振动时域波形，频谱图形和三个方向振动统计量。软件安装于原测试单元的工控机。
3.4 振动平台操作人员的安全考虑：
振动电机防潮处理、泵机试验后拔掉水管前用压缩空气吹干泵机内部、振动台边缘布置导流裙等。
3.5 与已有产品的兼容配合：
设备为水泵电机的电压、电流和转速测量提供振动测试条件，同时提供必要的插接件、水箱、夹具等确保测量的正确进行。水泵工作电流、水泵反馈电压、水泵转速测试仍然使用以前的部分，振动平台仅仅为其提供在振动的情况下测试电流、电压和转速的环境，不影响原测试系统的测试范围、测试精度和其它指标。
水泵转速测量原则上保持以前的测试机制和测试方法不改动，如果上水后由于介质的改变，霍尔测速传感器达不到要求，考虑更换转速传感器或更进一步的解决方案；生产方希望在项目实施前完成这一试验，以确定上水测试的原来的转速测量机构是否有必要改动。
3.6 基本参数
假设弹簧、台面、夹具、泵和水管等的总重为10 kg

表1 指标参数参考例子

4.振动数据采集分析显示系统
采用太阳花感知技术有限公司的TYH801噪声信号采集器，数字转换精度（A/D）24-bit，数据转换分辨度1/2^24, 最高采样率128kHz。由于实行无二次仪表测量模式，最大程度提高了传感器测量的准确性和实时性，数据通过USB接口传送至工控机，软件部分安装于原测试单元的工控机，由工控机进行数据采集、数据管理和数据分析，触摸屏同步显示振动数据。
5.夹具
5.1.结构简单，定位正确，便于装卸试验件。
5.2.具有必要的辅助夹紧装置，确保试验件可靠定位。