山东鲁南机床有限公司 山东省枣庄市滕州市 277500
摘要：机械振动引起的电气系统故障占相当大的比例，通过振动对电气系统进行可靠性试验，可有效改善优化电气系统设计，淘汰寿命较短的电气元件，提高工程机械的可靠性。本文阐述了工程机械电气系统振动台的测试和研究。
关键词：工程机械；电气系统；振动台；测试
工程机械制造的产品和零部件的振动幅度相对较大，但目前的情况是许多厂家的振动测试能力还不够强。随着研究工作的进一步深入，工程机械振动测试的程度将更加密集，因此了解振动测试的具体操作手段，不仅可延长电气元件的使用周期，而且可优化电气应用操作系统。
一、工程机械电气系统振动台概述
振动试验是力学试验的一种，而振动台用于此试验的主要设备。振动是一种物理现象，包括位移、速度、加速度、频率和相位等各种指标。工程机械电气系统是整机的重要组成部分，也是保证整机安全可靠的关键。但实际上，工程机械的电气系统在运行过程中容易发生电气故障。另外，严格地说，工程机械的电气系统包括两部分，即电子系统和电气设备，而电子系统包括多个子系统。由此可见，工程机械电气系统的检测较为复杂和困难。换言之，工程机械的电气系统有着多方面的特征，在相关系统的诊断和检测过程中，应充分结合电气系统的实际特性，采取有针对性的方案和技术，有效提高系统故障的诊断率和系统的操作运行水准，从而确保系统能正常工作。
二、电气操作应用体系振动测试平台的型号选择
1、机械式振动台。机械式振动台可分为不平衡重块式和凸轮式两种类型。不平衡重块式是在不平衡重块旋转过程中出现的离心力激励振动台，其结构简单，成本低廉。然而，其有一个缺陷是它只能在5～100Hz的频率范围内工作，其最大位移为6mm，最大加速度约为10g，不能进行随机振动。而凸轮式振动台的工作频率低于低频，频率上限为20Hz，最大加速度为3g。在加速度中，波形失真情况较为明显，并且总体操作性相对复杂，成本较高，且随机振动较为困难。
2、电液式振动台。电液式振动台的工作原理是伺服阀由一个小的电动振动台驱动，传动装置通过油压旋转。这种振动台产生的振动和位移较为激烈，激励力度达到104 kN，位移可达到2.5m，并且这种巨大的振动可在较低的频率下完成。唯一的制约因素是高频性能相对较低，上限频率很低，失真情况十分严重。在正常情况下，电液式振动台的工作频率在0.1～200Hz之间，而且其结构和组成比较复杂，并要在特定环境下工作，成本较高，通常大多使用在大型结构件和整机的振动测试中。
3、电动式振动台。电动式振动台实际上是激振器的扩展和优化，是现代化振动作业设备，也是目前最常用的振动测试设备。它使用的频率范围区间较大，小型的振动台频率范围为0～10 KHz，大型的振动台频率范围为0～2 KHz，其动态范围相对较宽，便于自动操作或手动控制，具有良好的加速波形，适宜随机波的产生，它可产生相对较大的加速度，并且价格区间也较为合适。在实际应用操作中，主要使用电动式振动台，占实际使用比例的60%以上。
三、电气系统的振动测试
1、振动测试平台介绍。振动测试平台主要由控制装置、功率放大装置、振动台体、冷却系统、信号反馈系统和其它辅助设备等组成。在各种工况下，采集工程机械中待测部件的路谱数据，利用傅里叶变换将路谱数据转换为相应的能量谱数据，通过等效加速试验处理方法，将处理后的数据转换成可由控制器识别的测试基准谱，并直接导入控制仪中。根据参考谱，控制仪产生相应的控制电流信号，该信号由功率放大器放大并直接作用于振动台，振动台产生动作。反馈系统采集振动台的运动信号并反馈给控制仪，控制仪校正控制电流，使振动台的运动参数与参考谱基本一致，让待测部件始终按参考谱的要求进行振动测试。
参考谱是振动试验中等效加速试验的一个过程数据，由于实际试验不可能按照实际工况那样长时间地进行，为了缩短试验时间，把实际测得的数据通过保守因子法，结合实际试验时间和工况的影响，得到一组控制振动台进行运动的数据，作为参考谱。
2、电动式振动台类型选择。根据工程机械电气系统振动台的试验要求和标准，应综合考虑三方面因素：首先，根据激振力和工作频率。计算激振力大小的公式是台面质量、连接轴质量、夹具质量和待测部件质量的总和，乘以试验系统的等效加速度。同时，工作频率范围的选择是基于振动台的上下限频率、加速度、位移等数据。此外，需注意的是，振动台的测试方向必须包括3个方向上的测试，即X、Y和Z。
3、电气系统路谱数据采集。路谱采集时，通常选择两个点，设置为A、B点，这两点根据产品的熟悉程度，选择振动最剧烈的地方，也可以选择多个点，根据实际情况来选定，如电控柜，选择一个或两个电控柜安装支架即可。在参考谱的最终处理中，在加权和叠加后，不管有多少个点，起主要作用的只有其中振动最大的点，这样才能把工况最恶劣的情况包括起来。
5、振动测试。进行测试前，先将某型号振动压路机的电控柜按其在压路机上的实际安装方式，安装在振动台的辅助夹具上，再将夹具和电控柜仪器安装在振动台上，分X、Y、Z3个方向进行试验，Z方向上的振动测试在振动台的台体上完成，X、Y两个方向上的振动测试是分别在振动台的水平滑台上完成（台体向水平滑台一侧旋转90°，与水平滑台连接，驱动水平滑台动作），每个方向分别进行12h的连续振动测试。
6、测试结果。经过现场X、Y、Z3个方向36h的振动测试，最后将测试后的电控柜从振动台上拆卸下来，打开电控箱盖，发现电控柜上方的电路板出现松动，其后方卡子与导轨卡接不牢，左下方一个继电器松动。通电后，各输出端信号正常，其他电气部件正常。振动测试的结果与日常反馈的故障现象基本一致。
四、结语
随着我国制造业的逐步发展，工程机械的智能化、自动化水平也在逐步提高，特别是在工程机械电气系统中，系统化、集成化的工作模式逐渐形成。然而，工程机械电气系统构成较为复杂，在长期运行过程中不可避免地会发生系统故障。因此，加强对工程机械电气系统振动台的测试和研究具有十分重要的意义。
参考文献：
[1]何继贤.工程机械电气系统振动台的测试和研究[J].湖南农机，2013（11）：55-56.
[2]鲍捷.工程机械电气系统的振动测试[J].科技创业家，2013（05）：84.
[3]章尧.工程机械电气系统振动故障的测试分析[J].科技与企业，2013（10）：366.
论文作者:张琳,郝存然,张智,杨岩,李天昊,郭文波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/9
标签：振动台论文; 电气论文; 工程机械论文; 测试论文; 系统论文; 频率论文; 加速度论文; 《基层建设》2018年第28期论文;