Подбор вибростенда по выталкивающему усилию

Испытания на воздействие механических факторов, в частности вибрации, требуют предварительных расчетов для оптимального подбора необходимого оборудования по техническим характеристикам и соотношению цена-качество.

Рынок вибростендов довольно обширен и включает в себя всевозможные модификации, разобраться с которыми специалисту по подбору оборудования довольно трудно. В связи с этим, зачастую принимаются решения по покупке максимально мощного вибрационного стенда для компактных испытательных образцов.

В результате, испытательная лаборатория сталкивается с рядом проблем:

• необходимо организовать достаточные площади под размещение вибрационной установки, усилителя мощности, компрессора и воздуховода;
• неудобство установки изделия на вибростол;
• неиспользуемые мощности оборудования;
• крупные затраты.

В данной статье разберемся как подобрать вибростенд для эффективного решения задачи пользователя при минимальных затратах на оборудование.

Например, необходимо выбрать вибростенд для проведения испытаний изделий массой m=1,5 кг c максимальным виброускорением a_max=50 м/с² в частотном диапазоне от 10 до 2000 Гц.
Одним из основных параметров любого электродинамического вибростенда является толкающая сила F, поэтому выбор вибростенда следует начинать с соблюдения условий ее достаточности.
Проверка выполнения условий достаточности толкающей силы выполняется по формуле:

F>k × m_max × a_max,

где k коэффициент запаса (рекомендуется принять равным 2);
m_max – максимальная масса, которая включает в себя помимо массы изделия также массу оснастки (стол расширения элементы крепления и тп) и массу подвижной части вибростенда.

В связи с тем, что на этапе выбора вибростенда еще не известны присоединительные размеры монтажной площадки подвижной части вибростенда и следовательно точное значение массы оснастки также не известно то целесообразно принять в этом случае значение массы оснастки равной массе изделия.

Масса подвижной части вибростенда до момента определения конкретной модели также не известна поэтому при выполнении предварительного расчета ею можно пренебречь, с учетом проведения последующего проверочного расчета.
Для примера получим:

F>2 × (1,5 + 1,5) × 50=300 Н

Таким образом, для выполнения условий необходимо выбрать вибростенд с толкающей силой не менее 300 Н.

Выберем удовлетворяющий данному условию вибростенд — TV 51140 с выталкивающим усилием 400 Н.
Сначала проверим, что максимальная статическая нагрузка больше суммы массы испытываемого изделия и массы оснастки для крепления изделия на вибростенде:

6 > 1,5 + 1,5

Условие выполняется, поэтому переходим к следующему шагу и выполняем проверочный расчет на толкающую силу уже с учетом массы подвижной части вибростенда.

F_расч= k × m_max × a_max=2 × (1,5 + 1,5 + 0,4) × 50 = 340 Н

Толкающая сила вибростенда (400 Н) больше расчетной толкающей силы (340 Н), что указывает на положительные результаты проверочного расчета.

В завершение следует выполнить проверку диапазона перемещения подвижной части вибростенда, в результате которого полученное расчетное перемещение S должно быть меньше максимально возможного хода подвижной части (для выбранного в примере вибростенда составляет 20 мм)

Расчет перемещения S выполнить по формуле:

S = a_max × 103/(2πf_min)²

где f_min – минимальная частота в диапазоне испытаний (в примере 10 Гц).
Для выполнения проверочного расчета можно также воспользоваться калькулятором на странице Взаимосвязь ускорения, скорости и перемещения при синусоидальной вибрации.
В результате расчета получим:

S = 50 × 103/(2 × 3,14 × 10)² = 12,665 мм

Условие выполнено так как расчетное значение S меньше максимально возможного хода подвижной части.
Выбранная модель вибростенда TV 51140 обеспечивает проведение испытаний в рамках заданных в примере требований.

Чтобы исключить самостоятельные расчеты, воспользуйтесь нашим калькулятором или обратитесь к техническим специалистам за помощью, все контактные данные приведены в разделе Центральный офис.

Самостоятельно подобрать вибростенд под необходимое выталкивающее усилие вы можете в разделе Вибростенды, предварительно воспользовавшись калькулятором для рассчета необходимой выталкивающей силы: