振动试验中的螺钉固定问题

在振动试验中,夹具和振动辅助台面(垂直扩张台或水平滑台)、试验体和夹具、振动台内连接头等的固定方式一般广泛采用螺钉固定。这是一个既简单又方便的方法,且能保证振动的传递特性。

具体来说,

1 试验体与夹具或试验体与振动辅助台面的连接应能模拟试件的实际安装情况,严格禁止影响试验效果的安装方式。

2 试验体与夹具或试验体与振动辅助台面的连接要牢靠,其接触面不宜过大。最好将连接孔处加工成凸台形式,或用垫圈垫起,以确保接触良好,减少振动波形失真。

3 夹具与振动辅助台面的连接螺钉要有足够的强度和刚度,以保证振动试验时有平坦的传递特性,因此连接螺钉的固有频率fr应不低于试验的上限频率fmax,即

振动试验中的螺钉固定问题

将连续螺钉刚度K=AE/L,连接螺钉截面积A,代入上式,则有

振动试验中的螺钉固定问题

式中,n:螺钉个数;d:螺钉直径,m;l:螺钉有效长度,m;fmax :试验上限频率,Hz;m:夹具与试验体的总质量,kg;E:材料弹性模量,Pa此式可用来计算螺钉的直径、个数及材料。

螺钉的固定看似简单,但经常会被试验工程师忽视,下面就几个实例进行说明,希望引起试验人员的重视。

例1:正弦扫频试验控制曲线高频处有毛刺。

振动试验中的螺钉固定问题

原因:三综合中振动台和恒温恒湿槽的连接隔热板上的内螺母(照片中朱红色打叉处)有松动。该隔热板已经使用20余年,找到原因花费4小时。

振动试验中的螺钉固定问题
振动试验中的螺钉固定问题

2冲击试验半正弦波中有毛刺。

图片

原因:牛头和水平滑台连接处有一个螺钉没有拧紧,找到原因花费2小时。

振动试验中的螺钉固定问题
振动试验中的螺钉固定问题

3冲击试验梯形波中有波浪。

原因:夹具中间无固定,在冲击试验中,由于惯性带着试验体一起上下来回振动、产生共振。夹具为平板,理论公式计算得到共振频率约380Hz。找到原因花费一天,向客户说明,建议客户在夹具中心加入一个固定点,得到理解。增加固定点后,试验图像中波浪消失。

振动试验中的螺钉固定问题
振动试验中的螺钉固定问题

4动圈烧毁。

原因:垂直扩张台固定不均一,两人固定,一人途中去办其他事情,左边一半没有固定好,有松动。另一人以为固定好,开始试验,长时间试验中,动圈烧毁。振动试验机停机修理三个月。

振动试验中的螺钉固定问题
振动试验中的螺钉固定问题

结论:

  通过以上几个实例,可以看出,螺钉固定不充分对振动试验进程有一定的影响,所以,

1 适当选择螺钉,孔深的2/3固定比较好。或者螺钉尺寸的1.5倍+固定处厚度,比如M10的螺钉,试验体固定处板厚10mm的情况,建议使用螺钉M10×25。

2 螺钉不要太长也不要太短。太长,固定不良,有缝隙,螺钉断裂等。太短,振动中试验体脱落等。

3 定期清扫螺孔,是否有铁屑等杂物,以免损伤台面等。

4 螺钉固定结束后,最后在确认一下,必要的话用笔做下记号。

5 针对不同的螺钉,使用力矩扳手进行固定。下表为某公司推荐固定力矩表,仅供参考。

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