GB/T 18328-2001 振动台选择指南

ics17.160

N73石臀

中华人民共和国国家标准

Gs/T18328一2001

振动台选择指南

Guidanceforselectionofvibrationgeneratorsystem

2001一02一26发布2001一09一01实施

国家质董叠技术监督局发布

Gs/T18328-2001

前言

本标准起草过程中，调查研究和分析了当前有关振动试验要求和国内外振动试验设备水平，考虑了

国内各单位的实践经验以及国外在该领域的最新进展，参照了与本标准同步进行制定的国际标准ISO/

CD10813:1997((GuideforSelectionofVibrationGeneratorSystem))，依此作为编制的基础。

本标准的附录A是提示的附录。

本标准由国家机械工业局提出。

本标准由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:航天工业总公司702研究所、北京机械工业自动化研究所。

本标准主要起草人:宋文治、朱晓民。

本标准委托航天工业总公司702研究所和北京机械工业自动化研究所负责具体解释

中华人民共和国国家标准

振动台选择指南GB/T18328-2001

Guidanceforselectionofvibrationgeneratorsystem

范围

本标准给出了主要类型振动台的性能和选择方法。

本标准适用于用户根据试验要求选择振动台。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T2298-1991机械振动与冲击术语(neqISO2041:1990)

GB/T2423.10-1995电工电子产品基本环境试验规程试验Fe:振动(正弦)试验方法

(idtIEC68-2-6:1982)

GB/T2423.11-1982电工电子产品基本环境试验规程试验Fda:宽带随机振动试验方法一

般要求(idtIEC68-2-34:1973)

GB/T7670-1987电动振动试验设备特性的描述方法(eqvISO5344:1980)

GB/T10179-1988液压伺服振动试验设备特性的描述方法

GB/T13309-1991机械振动台技术条件

JB/T7914-1999振动台辅助台设备特性的描述方法

振动台的主要类型和特性参数

用于产生振动并将其传递到其他结构或设备上的机器称为振动发生器，振动发生器和必需的附属

设备所组成的系统称为振动台。

3门振动台的主要类型

根据原理和结构的不同，其主要类型有机械振动台、液压振动台、电动振动台、电压振动台和磁致伸

缩振动台等，经常使用的是机械、电动和液压三种振动台。

3}1}1机械振动台

由电机驱动机械结构产生所需振动的振动台称为机械振动台。机械振动台主要有直接驱动式和反

作用式两种类型。

3.1.1.1直接驱动式机械振动台

直接驱动式是由连杆或凸轮等传动机构直接驱动的振动台，根据驱动机构的不同又可分成曲柄连

杆式、扼架式和凸轮式三种(见图1)。其频率由驱动电机转速控制。其位移振幅一般不随负载和频率变

化。

国家质f技术监督局2001一02一26批准2001一09一01实施

1

Gs/T18328-2001

a)曲柄连杆式b)扼架式c)凸轮式

图1直接驱动式机械振动台结构示意图

3.1.1.2反作用式机械振动台

它是由不平衡质量旋转产生的激振力驱动的振动台，其力F=mrri}，其中m为不平衡质量，r为旋

转半径，。为转动角速度。

图2给出了最常见的一种能做垂直振动的双质量振动台。有时需要既能做垂直振动又能做水平振

动，这时可采用三质量振动台(见图3)，其中大质量M与两个小质量m之和相等。

_IF}}y-}r-}$

a)垂直振动

L----

/丫

nm--}1}J.-

r卜nLm}J--r}}}1I

.一偏心质最b)水平振动

图2双质量反作用式机械振动台结构示意图图3三质量反作用式机械振动台结构示意图

在图3a)中，两个小质量运动和大质量的旋转引起的离心力在水平方向相互抵消。而垂向则叠加，

故产生纯垂向激振力。在图3b)中，则因大质量相位偏移了1800，离心力在垂直方向相互抵消，故产生纯

水平振动。

31.2电动振动台

由固定磁场和位于磁场中并通有交变电流的可动线圈的相互作用所产生的力驱动的振动台称为电

动振动台。它主要由电动振动台、功率放大器和振动控制装置等所组成。该系统的框图见图4口

电动振动发生器典型结构示于图5。其中具有工作台的电动振动发生器用于振动环境试验;具有力

输出激振头的电动振动发生器用于振动特性试验

对于小推力情况(<500N)，其固定磁场由永久磁铁提供，大推力情况则是由直流线圈提供的。为

避免磁场对试件的不良影响，现多采用双端式交变线圈。

功率放大器用于为振动台提供所需的电流和电压。功率放大器有两种类型可供选择，即线性功率放

大器和开关功率放大器。线性功放的失真小，但热耗大，效率低(40%-50%);而开关功放热耗小，效率

高((70%-8000)且体积小，失真亦不大。

功放与振动台的祸合方式有两种，即直接祸合和变压器祸合。前者没有功率损失，频率范围宽;后者

则可通过变压器抽头调节额定电压和电流，以适应不同试验要求，但缺点是变压器有功率损失，并限制

了使用频率范围。

GB/T18328-2001

「-一-一一-一一-一-一一-一一

1，

1一一一一一~钾-一，电荷放大器一

:

一

一

!

一

:

一

习

J

1

图4电动振动台框图

34567

01

n

琦

31

41

51

61

71

81

a)带工作台的电动振动发生器

b)带力输出激振头的电动振动发生器

1一骨架;2工作台;3一动圈;4一安装螺栓套;5一运动部件的悬挂和导向沛一极限制动器刀一弹性密封;

8一外罩;9-消磁线圈;10一外部极片;11一中心极片;12一台体外壳;13-励磁线圈;14一耳轴;15一支撑;

16一振动台悬挂;17-悬挂锁紧装置;18-振动台定向装置;79一底座;20一力输出激振头

注:运动部件包括骨架、工作台(或力输出激振头)和动圈。

图5电动振动发生器典型结构

GB/T18328-2001

信号发生器和控制装置用于为功放提供信号源，它可以根据试验要求的不同，提供正弦、随机振动

和冲击信号并通过台面实测信号的反馈实现实时控制(使台面振动符合规定要求)。

辅助台通常为一油膜滑台，用于实现水平振动(见5.4)0

冷却装置用于移去振动台动圈及功放产生的热量，有风冷和水冷两种。风冷无需循环水冷却装置，

但噪声大;水冷方式噪声小，冷却效率高，但需建循环冷却水塔。

3.1.3液压振动台

利用液体压力产生振动力进行驱动的振动台称为液压振动台。它由液压振动发生器、液压源、伺服

阀控制和保护装置以及振动控制系统所组成。液压振动台方框图见图6。液压振动发生器的结构见图7,

伺服阀实际上为一电液放大器，它通常由电磁驱动线圈、控制滑阀和功率滑阀组成。它将输人电信

号转换成液体压力、流量及方向变化，驱动液压缸的活塞运动。该运动由传感器反馈给伺服阀控制装置

以控制振动波形满足预定的要求。液压振动台像电动振动台一样，可以实现正弦、随机振动和冲击激励。

此外，它还可以利用多个液压缸组成多点或多轴向的振动试验系统。

r-----------一、

:

r一弓尸~--------一~一气

.，

。

.口

。

‘

.

图6液压振动台框图

3.2振动台的特性参数

GB/T7670和GB/T10179分别规定了电动振动台和液压振动台的特性。其主要特性概括如下:

额定力—在规定试验负载的情况下.可达到加速度(位移、速度)上限的力。

额定负载—在不带运动部件静位移补偿装置的条件下，能达到加速度(位移、速度)上限的负载

(试品和夹具)。

额定频率范围—加速度(位移、速度)在规定精度范围内可复现的频率范围。

加速度(位移、速度)限—加速度(位移、速度)可以复现的最高值和最低值。

加速度功率谱密度限—加速度功率谱可以复现的最高值和最低值。

加速度(位移、速度)失真度—描述振动台振动波形与标准正弦波之间误差的百分比，它可用下式

表达:

*。一[(艺.M"/.,IX10000

式中:a,-:阶加速度(位移、速度)谐波;

al-1阶加速度(位移、速度)谐波。

加速度(位移、速度)横向运动比—描述台面横向运动与规定主振轴向(Z)运动的一个比值，它可

用下式表达:

k,=[(ax'+ayz)"'/az]X100%

式中:ax和ay-沿x轴和Y轴向的加速度(位移、速度);

az—沿2轴向的加速度(位移、速度)

Gs/T18328-2001

台面加速度(位移、速度)的不均匀度—描述台面上各安装点与控制点之间的加速度(位移、速度)

中的差异的一个参数，它可用下式表达:

0二(maxla一akI/a,)X100YG

式中:伪—第Z个安装点的加速度(位移、速度);

心—控制点k的加速度(位移、速度)。

a)具有工作台的液压振动台b)具有力物出激励头的液压振动台

1-活塞沼一伺服阀闷一导向系统4-活塞杆卢一密封与泄肠收集器,6一限位器;7一位移传感器沼一液压源;

9一底座;1。一伺服阀控制线圈;11一工作台体;12一工作台面;13-螺纹衬套;14一力输出激励头;15一液压缸体;

16一可调旁通阀;17一基板;18一基础或反作用质量

注

1运动部件包括液压台活塞、活塞杆、工作台体(或力抽出端)。

2液压振动台两端可采取柱铰或球铰联接方式。

图7液压振动台的典型结构

3.2了机械振动台的特性参数

机械振动台的特性参数见表1,

表1机械振动台的特性参数

额定负载质量频率范围最大位移最大加速度

kgHz】刀1刀1m/s}

5

150

255-100一士5

50

100

100

250土3

5-80

50050

1000士2.5

由表1可见，它是按额定负载顺序给出的系列性能参数表。该系统的使用频率范围较窄，最大频率

5

GB/T18328-2001

小于100Hz，否则其波形失真过大(>250a)。它可完成正弦定频和等位移扫频试验，其推力随频率平方

成比例增加。

3.2.2电动振动台的特性参数

电动振动台的特性参数见表2。

‘表2电动振动台的特性参数

额定推力频率范围最大位移空台最大加速度最大负载运动系统的质量

NHzmmm/,skgkg

31.55^13000士2.52001.0

635-10000士2.52501.5

1255--8000士5.05002.00.4

2505-8000士5.05002.00.4

5005-8000士8.06502.00.4

10005-7000士80800100.7

20005-50001000501.0

40005-400010001002.5

80005-35002005.0

}

160005-3000100040013

士12.5，

士25.0可选

320005-2500100050025

640005-20001000100040

1280005-18001000200080

2000005-160010004000180

由表2可见，系统基本性能参数是按正弦激振力大小排序(由31.5N到ZookN)列表的，常用的频

率范围为5-2000Hz。应该注意，额定推力不是在整个频率范围都可达到的，而是在低频段受到台体行

程限制，可实现额定位移;在中频段受到额定电压限制，可实现额定速度。在高频段则可达到额定加速

度，额定加速度是个变数，在给定推力条件下，它所能产生的加速度与负载质量大小有关，若有夹具的

话，则这里的负载质量是指负载与夹具质量之和。GB/T767。规定了六种标准负载mo,2nm2,mz,m<.

二:，即在给定推力条件下，相应于台面所能产生加速度分别为空载加速度，40g,10g,4g,lg,20g的

负载。

图8给出了典型电动振动台的正弦振动额定性能曲线。

上述系统性能的额定值都是按正弦振动给出的，对于随机振动，由于其随机激振力的额定值是加速

度功率谱密度、功放电流与电压的峰值/均方根值的函数，故为使随机振动的额定性能有共同的参考基

准，GB/T767。对加速度功率谱密度形状做了如下规定:

h((f)=0,f<20Hz;

0(f)=(f/100)2oa,20Hz<f<100Hz;

45(f)=么，100Hz<f<2000Hz;

0(f)=0,f>2000Hz,

Gs/T18328--2001

加速度/(m}s`)

卜-，川竹夕p产刁耳砰斗刁组阴哄声l不护‘，潇生弘币仁声巧‘书户落‘弓‘卜.w叫‘吮.书1峨切汤气月‘丽卜币词‘一并毛刁巴J全代廿亡书共减阶

少沪十创妙9令

已芬乡，口.7-笼矛汽7耳，切fP岁今争以AO/l/X/7I若男今今争犷一r产弓邢?莎F7梦兀'I}声I浴毛叭G代VG/咋户洲卜尹

卜弓吃口尸哟州下J刁下眯卜扮/夕卜戏半sVVI{////1/V一沼姗冷沙冈盗宋〔玄冷砂7一//状才2

牙压夔老宋;一丫霹即少长然带少}蔗斜羚2滩m门尸霹T]夕康

1000‘<,w}州，刁侧甲月产‘仁尸尸r刊闷曰州沪‘，月肠巨

卜一泊用丐别哪洲‘‘

店望书竺兰立兰三呀左石生三三1生2诬只峨旦胜‘.扮州卜，

0.1m/s

李

翼婆)全乒续麟娜丰寰尸Ln}}甲颧2通份浅形哪墓蚕巴翅脚医白全2摄;

v洛2尹月产/l璐日洲沙，尸，

乡究吮袱丁/一沙有力一卜，乃2卜产识二的产力夕/一I止a2乙仁尸比

即少夕7AV夕刁【丁二眺代株秦葬分愁泣生乡IAL名/7一%////阴夕

10(1谜翌2应2卿进之一厦寒亚一团睡

缘II毅夔羹鬓L

甘气夕忽I护，.p气州气之弓，，r，七汽二尸尸n硬夕刀巴尸7气，州弓沈，，，豁彝凸姆粼1翻瞬凳男瞬舜

阵4沼今与韶

今交弓另阴1/叼1月训门fib公咨”77一又劳汤按1才月J么2//一国口-代花只夕力冈牙几刁只夕77-了-1刀梦

I

形夕月%//Y冷洛//一//冷卜

f多夕;门劣‘主长夕21阴‘{/{产价1倪汾伙7序r才比7阶夕

薛州}产撰统叮户一黯粉医夕霹日扮户瞬荤获冈瓜

月阵石刁不翻饭月丐刃于甲下甲平刁石不刃硬户=牙目夕卜亏‘尸叫，‘片夕砚冶勺份.叶七‘-二旧用弓护夕，，，卜1二骊阴

gR丙%/N.I/L

压卜令份沙丫卜六寸-出引七广才护厅月月州沙妙吓弓尸州甘-，翩卜份洲产田尸才吮万夕卜尸浦切允肺

鑫龚彗镶国rr勺，”二尸甲们，一下气石r-月

矛「称屏15斗协褥团玲尸王舜舜不石导华除焉毅多歹习霹膝蒸目骊襄琴于月裹爵乡

晚冷几丫ArI护半冲2}月日哪疚不I川泌欲}才戒积沁尹川7子戈多夕抽夕仁不工瞬书r,7{名爹摊乡多圈「

队履粼免才甘

灌至臼奋群带伞康醚1之牙醚三区潺眨匕味戮七团二

纂羹彝攀瀑髯颧髯

豁薰纂纂攀寥纂昌霆

d

才一/Ir/y才一子斜2产川‘今矜t卜长夕奋1r/么砰r,

1多环犷才勇沈袱笋声哪{才夕{月口Z，牙下尸

1

翩膝一麟络少康黔夕}麓/涌豁歹爵瑟下[刁

0.1目}藻排少圈巨瓜口

1000加10000

颇率/Hz

图8电动振动台的典型正弦额定性能

3.2.3液压振动台的特性参数

液压振动台的特性参数见表30

表3液压振动台的特性参数

额定推力频率范围最大位移最大速度