混凝土振动台国外发展现状
混凝土振动台作为一种重要而广泛使用的振动环境试验仪器,在军事上有着举足轻重的作用,倍受世界各国的高度重视。国外的振动设备厂家在振动台设计生产上取得了巨大的成就,在振动试验上得到了许多的创新发展和应用,引导着国际振动设备的发展方向。其中,丹麦B&K公司旗下的英国LDS公司是国际上赫赫有名的电动振动台生产厂商,其生产的V994-DPA-K型电动振动台,正弦推力可达289kN(65000lbf);美国Ling公司的4522型振动台正弦推力达200kN(45000lbf),UD公司也是全世界最大的振动设备制造企业之一,其T4000型振动台正弦推力181kN(40000lbf),MB公司的C220型推力达159kN(35000lbf),TEAM公司与口本IMV合作生产多轴向振动台,其公司自身的研发实力也很强;德国RMS公司的SW3-20650APP型振动台,其正弦推力为196kN,TIRA公司的559430/AIT840型振动台最大推力为300kN(67443lbf;口本Akashi公司的EDS1354型振动台推力为343kN,IMV公司的K400/SA40M推力为400kN、振研公司的G-0320L推力达196kN。可以看出,目前振动台的先进技术还是掌握在少数发达国家手中。
鉴于振动台的重要军事意义和战略意义,我国在建国不久就开始致力于振动台的设计和制造。由于历史原因和西方国家的技术封锁,电动振动台的发展速度极为缓慢,2000年前国内还没有能力生产3OkN以上的商品化电动振动台。2000年后,得益于改革开放所积累的底蕴,在优越的发展条件下,国内振动事业有了迅猛的发展,涌现出一批新兴的企业,如苏州试验仪器总厂、苏州东菱振动、航天希尔等。目前,国内的电动振动台最大推力可达350kN,其技术指标已达到世界先进水平,甚至超越了国外同行。
我国部分高校和研究院在振动领域中也颇有建树,航天702所拥有完整的振动试验手段,曾高质量地完成了我国所有返回式卫星的振动试验。另外,浙江大学、西北工业大学、核工业部等单位也取得了骄人的成绩,为我国振动试验技术的发展做出了巨大的贡献。
电动振动台仍将是未来振动试验的主要设备,其制造技术会在两个方面有所发展。一是新材料的应用,随着碳纤维复合材料、粉末冶金复合材料、陶瓷材料及大型磁性材料等技术的口益成熟,电动振动台的性能将更加可靠。二是新方法的应用,随着有限元方法的推广,复杂结构的动力特性可以准确、快速的计算出来。又因振动台是小批量生产,这就便于对不同的用户、不同的试件进行专门设计,实现活动系统与夹具的一体化设计,使每一个试验系统都达到最佳性能.
水泥振动台在工作过程中的发热主要有两个原因,一是流过驱动线圈、励磁线圈的电流因导体电阻损耗而发热;二是导体在气隙交变磁场中因涡流损耗而发热。它们产生的热量必须消散,否则会烧坏部件。振动台的额定推力与冷却的效率有关。
冷却的方法有自然冷却和强制冷却。为了更好地利用材料,提高推力,仅靠自然冷却是不可能限制振动台所容许的温升,而应采用强制冷却才是较为有效的方法。一般情况下,小型振动台采用自然冷却,中、大型振动台采用强制冷却。强制冷却又分为风冷和液冷(水冷、油冷)。由于受振动台尺寸和冷却效率的限制,推力<70kN的振动台大多采用风冷结构,超过70kN推力的振动台都采用水冷式。
这里我们仅介绍风冷。
强制风冷,指的是用风机强制空气流过振动台中的发热部件,带走热量,其风的进入和排出方式有下列几种:
1)顶部吹入,底部排出;
2)底部吹入,顶部排出;
3)顶部抽出,底部自由进入;
4)底部抽出,顶部自由进入。
在以上四种形式中,第一种方式具有增加台面下方正压力的优点,有利于试件的支承,但在振动台低频大位移工作时,限制了台面下空气的自由运动,产生抽吸效应,运动受到阻碍,引起风量损失和波形失真。
第二种方式虽然减弱了大位移时台面下的抽吸效应,但冷却空气首先被风机加热,然后又被励磁线圈加热,才进入工作气隙的冷却区域,很不合理。第三种方式最差,很少采用。第四种方式是最好的方法,大位移时空气流可自由进出,而且无风机加热和扰动的影响,空气首先通过最需要冷却的工作气隙,所以磁力振动台大都采用此冷却方式。
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