Ứng dụng và kiểm chứng độ tin cậy của máy phát rung trong thử nghiệm độ bền rung động mô phỏng

Tóm tắt
Trong quá trình vận chuyển, lắp ráp và sử dụng lâu dài, sản phẩm liên tục phải chịu rung động cơ học đa chiều và đa tần, dễ gây ra hiện tượng lỏng lẻo cấu trúc, bong mối hàn linh kiện, hỏng hóc chức năng và các lỗi khác. Là bộ phận kích thích cốt lõi của hệ thống kiểm tra rung động điện động, máy phát rung Phương pháp này dựa trên nguyên lý kích thích điện từ để tái tạo chính xác các điều kiện làm việc rung động thực tế khác nhau, đồng thời định lượng khả năng chống rung, độ ổn định hoạt động và độ tin cậy về tuổi thọ lâu dài của các phụ tùng và sản phẩm hoàn chỉnh. (Lưu ý: Phần cuối cùng không liên quan đến đoạn văn và cần được loại bỏ để đảm bảo ngữ cảnh chính xác và cần được loại bỏ.) LISUN LVD-100KG Sử dụng hệ thống thử nghiệm rung điện động (Tiền chứng nhận) làm phương tiện nghiên cứu, bài báo này trình bày chi tiết cơ chế hoạt động kích thích điện từ, cấu trúc hệ thống và chức năng thử nghiệm của máy phát rung, cũng như các tiêu chuẩn thử nghiệm hỗ trợ. Kết hợp với bảng dữ liệu thông số đo được, khả năng thử nghiệm của thiết bị được phân tích. Giá trị ứng dụng của máy phát rung trong việc kiểm chứng độ tin cậy của các ngành công nghiệp điện tử, ô tô, bao bì và chiếu sáng được tổng kết, cung cấp tài liệu tham khảo tiêu chuẩn hóa cho việc thử nghiệm độ bền rung động môi trường của sản phẩm.

1 Giới thiệu
Các sản phẩm cơ khí, điện tử và bao bì phải chịu môi trường rung động phức tạp trong suốt vòng đời của chúng, bao gồm va chạm ngẫu nhiên trong quá trình vận chuyển đường cao tốc, rung động tần số thấp liên tục trên xe cộ, cộng hưởng tần số cao của thiết bị vận hành, rung động do va đập từ việc xếp dỡ hàng hóa trong kho, v.v. Tải trọng rung động lâu dài sẽ dẫn đến các sợi chỉ bị lỏng, các mối hàn PCB bị nứt, vỏ bị gãy do mỏi, tiếp xúc điện kém và các nguy hiểm tiềm ẩn khác, làm giảm đáng kể tuổi thọ của sản phẩm. Các thử nghiệm điều kiện làm việc thực tế truyền thống có chu kỳ dài, các biến số không thể kiểm soát và độ lặp lại dữ liệu kém, không đáp ứng được yêu cầu tạo mẫu nhanh và xác minh độ tin cậy hàng loạt của sản phẩm mới.

Máy tạo rung chuyển đổi năng lượng điện thành rung động cơ học có thể điều khiển được thông qua chuyển đổi điện từ, có khả năng mô phỏng các điều kiện làm việc rung động toàn dải từ tần số thấp đến cao, hình sin, quét và rung động chu kỳ có thể lập trình trong môi trường phòng thí nghiệm, nhằm đánh giá chính xác hiệu suất chống rung của sản phẩm. LISUN LVD-100KG Hệ thống thử nghiệm rung điện động được trang bị máy phát rung hiệu suất cao, được chia thành hai cấu hình: không gian bốn bậc (LVD-100KG) và không gian sáu bậc (LVD-100KG-6DThiết bị này thực hiện các thử nghiệm rung động đa hướng, bao gồm các hướng thẳng đứng, trước-sau và trái-phải, đáp ứng hàng chục tiêu chuẩn thử nghiệm môi trường trong và ngoài nước, và được sử dụng rộng rãi trong việc kiểm tra rung động trước khi cấp chứng nhận cho các phụ tùng và máy móc hoàn chỉnh. Bài báo này phân tích một cách hệ thống nguyên lý mô phỏng điện từ, các chỉ số kỹ thuật, quy trình thử nghiệm và ứng dụng kỹ thuật của máy phát rung được trang bị trên thiết bị này.

2. Nguyên lý hoạt động của mô phỏng điện từ và cấu tạo hệ thống của máy phát rung.
2.1 Cơ chế kích thích điện từ của máy phát rung
Bộ tạo rung là lõi năng lượng của toàn bộ máy rung, và cơ sở vật lý của nó là định luật Ampere về lực điện từ: dây dẫn cuộn dây chuyển động với dòng điện xoay chiều trong từ trường không đổi sẽ tạo ra lực kích thích xoay chiều tuần hoàn, chuyển đổi năng lượng điện thành dao động cơ học qua lại để thực hiện mô phỏng điện từ các điều kiện rung. Toàn bộ hệ thống tạo thành một hệ thống điều khiển vòng kín gồm bốn phần: bộ tạo rung (thân máy rung), bộ khuếch đại công suất, bộ điều khiển màn hình cảm ứng và mô-đun thu thập dữ liệu:
• Bộ điều khiển nhận các thông số cài đặt sẵn như tần số, biên độ, gia tốc và thời gian thử nghiệm để tạo ra các tín hiệu điện tiêu chuẩn;
• Bộ khuếch đại công suất khuếch đại các tín hiệu và truyền chúng đến cuộn dây kích thích và cuộn dây chuyển động bên trong bộ tạo dao động;
• Xi lanh từ của máy tạo rung tạo ra từ trường DC không đổi, và dòng điện xoay chiều của cuộn dây chuyển động cắt các đường cảm ứng từ để tạo ra lực kích thích, làm cho mặt bàn rung đồng bộ với các mẫu vật;
• Các cảm biến trên mặt bàn thu thập dữ liệu tần số rung và gia tốc theo thời gian thực và gửi chúng trở lại bộ điều khiển để tự động hiệu chỉnh vòng kín, đảm bảo rằng sai số của các thông số rung nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn.

Hệ thống tạo rung điện động LVD 100kg

Máy phát rung phù hợp với LISUN LVD-100KG Thiết bị sử dụng cấu trúc tản nhiệt bằng không khí, không bị tắt máy do quá nhiệt trong quá trình thử nghiệm gia tốc cao kéo dài. Nó hỗ trợ biên độ điều chỉnh liên tục từ 0~5 mm và dải gia tốc đầu ra rộng từ 0~20 g, có thể mô phỏng chính xác hai điều kiện làm việc điển hình: va chạm vận chuyển tần số thấp và cộng hưởng thiết bị tần số cao.

2.2 Sự khác biệt về cấu trúc của LVD-100KG Hệ thống máy tạo rung
Tiêu chuẩn này LVD-100KG Máy tạo rung hỗ trợ rung bốn chiều (thẳng đứng + một hướng ngang), và chỉ có thể chuyển đổi một hướng ngang ngoài hướng thẳng đứng. Phiên bản nâng cấp LVD-100KG-6D Máy tạo rung động không gian sáu bậc tự do tích hợp cơ cấu truyền động ba trục, có thể tự động thực hiện rung động ba chiều theo phương thẳng đứng, trái-phải và trước-sau, tái tạo đầy đủ các tải trọng rung động tổng hợp đa hướng trong quá trình vận chuyển container và xe cộ. Nó phù hợp hơn với môi trường rung động thực tế và thích hợp cho các thử nghiệm rung động bao bì theo tiêu chuẩn ASTM và ISO.

3 Thông số kỹ thuật cốt lõi và bảng hiệu suất của LISUN LVD-100KG Máy tạo rung
LISUN LVD-100KG Máy tạo rung được thiết kế cho các phụ tùng thay thế chịu tải nặng và các sản phẩm hoàn chỉnh trong công nghiệp, với tải trọng mẫu tối đa 100 kg, độ chính xác điều khiển tần số lên đến 0.01 Hz và hỗ trợ quét tần số tuần hoàn lập trình theo từng đoạn. Các thông số hiệu suất cốt lõi được trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Các thông số kỹ thuật chính của LISUN LVD-100KG Máy tạo rung

Từ Bảng 1 có thể thấy rằng máy tạo rung này có ba ưu điểm chính: tải trọng lớn, dải tần rộng và độ chính xác cao. Nó không chỉ có thể hoàn thành mô phỏng vận chuyển tần số thấp mà còn xác định được tần số cộng hưởng tự nhiên của sản phẩm, đáp ứng các yêu cầu kiểm chứng độ tin cậy của nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

4. Các loại thử nghiệm mô phỏng rung động và các tiêu chuẩn thực hiện hỗ trợ của máy phát rung động.
Dựa trên đặc tính kích thích điện từ có thể điều khiển được của máy phát rung, LVD-100KG Hệ thống có thể thực hiện ba bài kiểm tra độ tin cậy rung động cốt lõi, tất cả đều tuân thủ các tiêu chuẩn kiểm tra môi trường trong và ngoài nước hiện hành, và không cần sửa đổi thiết bị bổ sung nào cho các bài kiểm tra trước khi chứng nhận.
• Thử nghiệm rung quét sóng sin: Tự động tăng giảm tần số trong khoảng 1~600 Hz để nhanh chóng xác định tần số cộng hưởng của các bộ phận và kiểm tra độ ổn định cấu trúc dưới điều kiện cộng hưởng liên tục, được thực hiện theo tiêu chuẩn... GB/T2423 và IEC 60068;
• Thử nghiệm độ bền rung ở tần số cố định: Khóa tần số cộng hưởng nguy hiểm để tạo ra rung động liên tục trong thời gian dài nhằm đánh giá tuổi thọ mỏi của các mối hàn và ốc vít, tuân thủ các thông số kỹ thuật kiểm định máy rung cơ học JJG189-97 và GB/T13309;
• Thử nghiệm rung động tuần hoàn có thể lập trình: Tự do kết hợp tần số, gia tốc và thời gian đa phân đoạn để mô phỏng tải trọng rung động tổng hợp trong suốt quá trình vận chuyển, áp dụng cho các tiêu chuẩn ISO 2247, ASTM D4728 về rung động ngẫu nhiên container, và tiêu chuẩn thử nghiệm vận chuyển hàng hóa đóng gói GB/T4857.

Đối với các sản phẩm chiếu sáng, thiết bị điện tử ô tô và thiết bị điện, thiết bị này tương thích đồng bộ với tiêu chuẩn thử nghiệm đèn GB/T 7000.1 và tiêu chuẩn rung động sản phẩm thẳng đứng ASTM D3580, và dữ liệu thử nghiệm có thể được sử dụng trực tiếp để lập báo cáo thử nghiệm sản phẩm. Đối với các thử nghiệm đạt chứng nhận phòng thí nghiệm CNAS, hệ thống máy phát rung động độ chính xác cao LVD-AT10 có thể được nâng cấp.

5. Phương pháp đánh giá độ tin cậy sản phẩm thông qua thử nghiệm mô phỏng điện từ của máy phát rung
Bằng cách tạo ra các tải rung tiêu chuẩn thông qua máy tạo rung, hiệu suất rung của sản phẩm có thể được định lượng theo ba khía cạnh:
• Đánh giá khả năng chống rung: Sau khi hoàn thành thử nghiệm rung ở gia tốc và biên độ định mức, nếu không có hiện tượng nứt vỏ, lỏng ren hoặc rơi khớp nối, thì khả năng chống rung được đánh giá là đạt yêu cầu. Nếu xảy ra biến dạng cấu trúc hoặc bong tróc chi tiết, điều đó cho thấy độ cứng cấu trúc không đủ, và cần tối ưu hóa vỏ bằng cách bổ sung thêm các gân gia cường;
• Đánh giá độ ổn định hoạt động: Liên tục giám sát chức năng bật nguồn của sản phẩm trong suốt quá trình rung. Không xảy ra sự cố mất điện, gián đoạn tín hiệu, nhiễu bất thường hoặc thay đổi thông số cho thấy hiệu suất chống nhiễu ổn định của các linh kiện điện tử. Hiện tượng hàn ảo và ngắn mạch trên bo mạch đòi hỏi phải tối ưu hóa quy trình hàn và thiết kế tấm giảm chấn;
• Đánh giá độ tin cậy về tuổi thọ sử dụng: Rung động theo chu kỳ có thể lập trình mô phỏng sự tích lũy hư hỏng do rung động trong nhiều năm sử dụng, rút ​​ngắn chu kỳ thử nghiệm, phát hiện sớm các khuyết tật do mỏi rung động dài hạn và giảm tỷ lệ hỏng hóc sau bán hàng trên thị trường.
• Lấy bộ điều khiển gắn trên xe làm ví dụ: thiết lập quét tần số 10~200 Hz + kiểm tra cộng hưởng tần số cố định trong 4 giờ với LISUN LVD-100KG Máy phát rung. Nếu quá trình giao tiếp ECU diễn ra bình thường và vỏ máy không bị nứt sau khi kiểm tra, có thể đánh giá là đáp ứng yêu cầu vận hành chống rung của xe; nếu các chân tụ điện bên trong bị gãy, cần điều chỉnh phương pháp cố định các linh kiện.

6 kịch bản ứng dụng kỹ thuật của máy phát rung
• Ngành công nghiệp điện và điện tử: Kiểm tra độ bền rung động cho các bo mạch PCB, mô-đun điều khiển công nghiệp và bộ pin lưu trữ năng lượng để xác minh độ tin cậy của các mối hàn và cấu trúc cố định pin;
• Ngành công nghiệp phụ tùng ô tô: Mô phỏng điều kiện rung động khi lái xe đối với đèn xe, bảng điều khiển, cảm biến xe và các cụm điều khiển điện tử;
• Ngành công nghiệp đóng gói và hậu cần: Mô phỏng rung động vận chuyển tần số thấp đối với các thùng đóng gói thành phẩm và hàng hóa đơn vị để xác minh hiệu suất bảo vệ đệm theo tiêu chuẩn đóng gói ISO và ASTM;
• Ngành công nghiệp thiết bị chiếu sáng: Thử nghiệm độ rung cho tất cả các loại đèn hoàn chỉnh, tuân thủ các yêu cầu thử nghiệm đèn chung theo tiêu chuẩn GB/T 7000.1;
• Ngành công nghiệp phụ tùng cơ khí nói chung: Phát hiện rung động do mỏi của các bộ phận truyền động nhỏ và các cấu kiện kết cấu phần cứng để sàng lọc các cấu trúc yếu dễ bị hỏng.

LISUN LVD-100KG Máy tạo rung đã phục vụ nhiều viện kiểm nghiệm và doanh nghiệp sản xuất trong hơn mười năm. Bộ điều khiển màn hình cảm ứng có thể tự động lưu trữ hàng chục nghìn nhóm dữ liệu thử nghiệm rung, giúp dễ dàng theo dõi sự khác biệt về độ tin cậy giữa các lô sản phẩm.

Kết luận 7
máy phát rung Thiết bị này thực hiện mô phỏng chính xác nhiều điều kiện làm việc khác nhau bằng kích thích điện từ, là thiết bị cốt lõi để kiểm chứng độ tin cậy rung động của phụ tùng và thành phẩm. LISUN LVD-100KG Hệ thống thử nghiệm rung điện động được trang bị máy phát rung với tải trọng lớn và dải tần rộng, có thể thực hiện quét hình sin, thử nghiệm độ bền ở tần số cố định và thử nghiệm rung chu kỳ lập trình đa phân đoạn, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn thử nghiệm tiền chứng nhận trong và ngoài nước bao gồm GB, ISO, IEC và ASTM.

Việc thực hiện các thử nghiệm rung động gia tốc trong phòng thí nghiệm với máy phát rung này có thể phát hiện các khiếm khuyết thiết kế trong cấu trúc sản phẩm, lắp ráp điện tử và bảo vệ bao bì trong một chu kỳ ngắn, định lượng khả năng chống rung, độ ổn định vận hành và tuổi thọ lâu dài, tối ưu hóa thiết kế chống rung của sản phẩm ngay từ khâu nghiên cứu và phát triển, và giảm rủi ro hỏng hóc sản phẩm trong quá trình vận chuyển và sử dụng. Trong hệ thống quản lý và kiểm soát độ tin cậy của máy móc, ô tô, bao bì, chiếu sáng và các ngành công nghiệp khác, hệ thống thử nghiệm rung động mô phỏng điện từ tập trung vào máy phát rung có giá trị kỹ thuật không thể thay thế. Tiếp theo, có thể xây dựng một nền tảng thử nghiệm rung động tổng hợp môi trường toàn diện với buồng nhiệt độ và độ ẩm để nâng cao hơn nữa khả năng kiểm chứng độ tin cậy trong mọi điều kiện làm việc của sản phẩm.