张亮
1.常州检验检测标准认证研究院，江苏 常州 213164
2.国家半导体照明产品质量监督检验中心(江苏)，江苏 常州 213164
摘要：在民用、军用产品领域中，由于作用的持久性和后果的严重性，振动环境是影响产品可靠性的一个主要环境因数。振动试验用人工模拟振动环境的方法，应用于产品研制的各阶段，对提高产品质量、缩短产品研制周期有着十分重要的作用。随着对产品设备安全性、可靠性和环境适应性要求的不断提高，试验对象已不满足于电子元器件、组件或分机，对大型装备的整机耐振也有了新的更高需求。与此相对应，对振动台的推力提出更高的要求。因此，大推力振动试验系统的发展显得越来越重要。
关键词： 振动；环境试验；夹具
1、引言
任何产品在运送、使用、保存中会产生碰撞、振动，使产品在某一段时间产生不良，严重影响产品的使用和不必要的经济损失，为了避免这事态的发生我们就要提早知道产品或产品中的部件的共振点、耐振动寿命，以便指导在早期开发阶段对产品结构、设计做出改变。随着工业经济的发展，普通小型振动试验台已满足不了对现有大型设备、整机、汽车部件等产品的要求。发展大推力新型振动试验台是今后振动试验发展的新趋势。
振动试验设备的作用
了解产品设计的结构强度；
了解结合物、部件的连接的松脱；
保护材料的磨损；
零部件的破损；
电子组件的接触不良；
电路短路及断续不稳；
各零件之标准值偏移；
提早将不良件筛检；
找寻零件、结构、包装与运送过程间之共振关系；
指导设计避免产品结构共振点；
使用振动试验设备的优点
a. 设计时，可分析破坏点、易不良点。
b. 质量时，可分析每一批产品所产生的不同点和不良点。
c. 生产时，可完全一边振动一边测量，使产品不良率早发现。
d. 耐久测量，让产品耐久使用、使不耐久的组件提早改进。
2、18t振动试验设备特点
2.1振动设备参数
台面尺寸：1500mm*1500mm
额定位移：51mm
额定加速度：380m/s2
频率范围：2～2000Hz
台面质量：210kg
最大负载：3000kg
我们可以看出，与一般振动台大型的振动试验设备台面尺寸、负载更大，空载加速度可以达到380m/s2，常规部件、整机等都可以完成试验。图1为18t振动试验设备。
2.2冷却方式与传统的冷却不同
振动台传统的冷却方式主要有自然冷却、强制风冷方式。自然冷却只适用于功率很小的小型激振器，强制风冷是用于中小型振动台的常用冷却方式，它是利用高压风机将台体内的热空气不断抽出实现冷却的。这种方式冷却时，驱动线圈和励磁线圈的结构比较简单，设备安装方便，成本低，但高压风机工作时噪音非常大，冷却效率相对较低，到一定极限温度产生过热保护。水冷是大中型振动台常用的冷却方式，18t振动台采用绕组内循环水冷、水箱通过冷却塔与空气热交换方式冷却，冷却速度快，冷却效率高且无噪声。图2为内循环系统。
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2.3多方位检测被测样状态
传统振动设备传感器控制、检测通道不多，而18t振动设备传感器通道可达12个，这有利于可以采用多通道平均控制，尤其对于被测样刚性不佳，试验时共振点难以消除（限制于3dB带宽），可以采用多通道平均控制可以实现试验。同时利用传感器可以检测被测样不同部位的响应曲线，可以很直观的显现。
3、振动试验常用标准
GB/T 2423.10-2019 环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc：振动(正弦)
GB/T 2423.59-2008电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/ABMFh:温度(低温、高温)/低气压/振动(随机)综合
GB/T2423.48-2018环境试验 第2部分：试验方法 试验Ff振动 时间历程和正弦拍频法
GB/T 2423.43-2008 ?电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 振动、冲击和类似动力学试验样品的安装
GB/T 2423.58-2008电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fi:振动 混合模式
GB/T 2423.102-2008电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验:温度(低温、高温)/低气压/振动(正弦)综合
GB/T 2423.56-2018 环境试验 第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动和导则
GB/T 2423.36-2005电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/BFc:散热和非散热试验样品的高温/振动(正弦)综合试验
GB/T 2423.35-2005电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Z/AFc:散热和非散热试验样品的低温/振动(正弦)综合试验
GB/T 2423.49-1997电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fe:振动--正弦拍频法
GB/T 21563- 2018轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验
4、18t振动设备对夹具的要求
4.1试验夹具的作用
试验夹具的基本作用是将试验台所产生的机械激励如实的传递给受试样品，并且保证在样品的固定点上满足试验规范的要求；通过夹具的变化，改变样品经受试验的轴线和方向。
4.2试验夹具设计方法
在振动试验环境中，有些产品不能直接振动，所以通过夹具固定在振动台上，从而以满足试验要求，在夹具的制作过程中我们首先要满足一下几点：
1）试验夹具材料的选用
通常在设计时，要对夹具的材料进行分析对比，在设计过程中，要考虑夹具材料的刚度和疲劳性，所以对材料的刚度有很大的要求，刚度不足被测样容易损坏，我们可以用公式：
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公式中：f是响应频率，K为刚度，m为质量，要提高响应频率，就要尽量减轻夹具的质量。所以刚度好、质量轻的材料为最佳材料。
2）夹具的结构设计
在夹具设计过程中，首先要对样品的连接方式进行了解，通常我们用螺纹连接的方式，为了增加连接时的受力面积，让单位面积上承受的力变小，可以在每个孔位加钢垫片使其接触更紧密。如样品是通过悬挂结构放置的，一定要增加悬挂结构的刚性。在设计上，紧固螺钉要与加固杆的方向一致，有利于提高夹具的响应频率。
4.3夹具和传感器的安装放置
夹具和传感器的安装放置也很重要，特别对传递特性不能满足要求的夹具。安装传感器时，我们应选择在样品夹具的连接处附近。
5、结论
工业经济的发展必将带来大型振动设备发展的需求，振动试验不仅仅是测试产品可靠性和耐久性，更重要的是查找设计缺陷，改良产品。同时一个与其匹配的夹具是实现试验的关键，所以我们在设计和测试中分析夹具的本身特性，是否对样品振动时有影响，是否存在放大，放大量级有多大，是否会导致试验出现超差现象，这些都是我们必须要考虑的。
参考文献：
[1]宋宝利，肖建伟. 夹具对振动试验的重要性[J]. 环境技术，2013.
[2]李馨，王树荣. 电子设备振动环境适应性设计[M]. 北京：电子工业出版社，2012.