Einführung in Shaker-Tests und QA

Zu berücksichtigen sind der Frequenzbereich, die Grenzen für Weg und Geschwindigkeit sowie die Genauigkeit der Steuerung. All dies finden Sie für Ihren eigenen Vergleich unter Shaker und Schwingerreger

Wiederholbarkeit, statistische DOF-Verbesserung (Freiheitsgrade), Zuverlässigkeit, Messung, Resonanzgenauigkeit und Steuerung können gegenüber Impulshämmern von Vorteil sein. Trotzdem sind Hämmer billiger, schneller, einfacher zu bedienen und oft genau genug, wenn Sie ein erfahrener Benutzer sind.

Shaker können bei der Validierung von Modellen, die nur den Reifen betrachten, sehr hilfreich sein, wobei Referenzmessungen Übertragungsfunktionen der dynamischen Steifigkeit sind. Diese Messungen können nicht in einem Reifenabrolltest durchgeführt werden, der für den klassischen Stollentest am besten geeignet ist.

Ja. Dies alles ist Teil der Steuerungssoftware und die Anforderungen sind flexibel. Sie können manuell oder automatisch eine gewünschte Frequenz einstellen (innerhalb des Bereichs des Shakers). 

Der tatsächliche Weg/die Bewegung des Ankers unterscheidet sich von System zu System und hängt vom verwendeten Testprofil ab. Informationen zum Weg bieten die Datenblätter, die Sie auf der Website hier finden: Shaker und Schwingerreger.

Bei niedrigen Frequenzen (typischerweise weniger als 20 Hz) ist der Weg groß, da die Beschleunigungsamplitude mehr Bewegung erfordert, um die Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl zu erreichen. Dies kann durch Berechnung bei jeder Frequenz und jeder Amplitude erfolgen. Bei Verwendung von 3-Sigma für Stichproben beträgt der theoretische Spitzenwert das 3-fache des Effektivwerts.

Dies hängt ganz vom Produkt und seinen Werkstoffeigenschaften ab. Es gibt typische Burn-in-Tests, um Schwachstellen an Leiterplatten, Lötstellen und elektrischen Bauteilen festzustellen, die ein Produkt normalerweise bei extremen Temperaturen komplett durchdringen und auch Rauschanregung umfassen können. 

Ein Beispiel für diese Temperatur-Soak-Tests könnte –40 bis +70 °C für handelsübliche Teile oder –54 bis +93 °C für militärische Komponenten sein. Die Zeit unter Temperatureinwirkung ist ebenfalls variabel und hängt von der thermischen Masse des Prüfobjekts ab. Das typische Minimum beträgt 2 Stunden mit einem Maximum von 16 Stunden.

Das digitale Steuerungssystem bietet die adaptive Steuerung für das mechanische nichtlineare Verhalten eines Shakers. Der elektrodynamische LDS-Shaker verfügt über einen Schutz gegen Überhub und die PA umfasst Grenzen für Strom und Spannung, wenn versucht wird, einen Test durchzuführen, der nicht möglich ist. Die Übertragungsfunktion erhält man über die Steuerung; wenn dies nicht möglich ist, stoppt die Steuerung den Test unter Verwendung verschiedener Schutzparameter und Toleranzen. Alle Shaker-Grenzwerte werden in der Steuerung gehalten und melden alle Parameterfehler vor, während und nach einem Test.

Die Umgebungstemperatur führt in Situationen, in denen sich der Verstärker möglicherweise in einer Umgebung befindet, die wärmer ist als normal, ohne Klimatisierung dazu, dass ein Verstärker überhitzt.

Sie müssen den Shaker mit Thermobarrieren schützen. Sie benötigen außerdem temperaturbeständige Beschleunigungssensoren und Kabel. Darüber hinaus erfordert die Kalibrierung der Beschleunigungssensoren die Einbeziehung der Temperatur. Für die Befestigung von Beschleunigungssensoren ist ein isolierter Bolzen zu verwenden. Temperaturschocks nach Ende des Tests sind zu vermeiden und die Umgebung ist vor Betreten des abgeschlossenen Bereichs wieder auf Umgebungstemperatur zu bringen.

Es gibt viele Faktoren für die Gestaltung Ihrer Vorrichtung, die von einem erfahrenen Konstrukteur berücksichtigt werden sollten. Einige Dinge sind zu beachten: 

• Bevorzugte Werkstoffe sind Aluminium- oder Magnesiumlegierungen aufgrund des Verhältnisses von Festigkeit zu Masse und guter Dämpfungseigenschaften
• Geringe Masse, hohe Steifigkeit und eine Mindestdicke von 20 mm 
• Spezifizierte Ebenheitstoleranz und ein gutes Verhältnis/C von G.
• Alle Schnittstellenlochbilder sollten Senkbohrungen enthalten, die eine flache Unterlegscheibe und eine Kopfschraube ermöglichen
• Als Schnittstelle zur Fixiervorrichtung sollten Stahlgewindeeinsätze verwendet werden
• Mindestens 100 mm Lochabstand, wenn möglich in einem quadratischen Muster. Überlegen Sie, wie Sie die Beschleunigungssensoren mit 10/32-Gewindebohrungen steuern und positionieren können

Die Berechnung hierfür ist proprietär und schließt ein dynamisches Setup mit Vorrichtungen und Produkten nicht mit ein. Dies erschwert genaue Berechnungen ohne eine vorherige Messung. Die Spannung ändert sich mit der Drehzahl und der Strom mit der erforderlichen Beschleunigung und Kraft. Die Drehzahl und Beschleunigung ändern sich jedoch auch mit der Charakteristik des Gesamtaufbaus und variieren mit der Frequenz. Es ist am besten, während eines Tests auf ‚niedrigem Niveau‘ zu messen und durch Verwendung eines Proportionalitätsfaktors für zukünftige Tests mit Ihrer Referenz abzugleichen.

Ja, über den Schwingungsregler. PSD (Power Spectral Density - spektrale Beschleunigungsdichte) bezieht sich auf ein Spektrum von Zufallssignalen und wird als Steuerungsprofil im Shaker verwendet. Wenn der Shaker den passenden Frequenzbereich für den Test hat, reagiert er auf das Ansteuersignal und liefert das vom PSD-Profil angeforderte Gesamtspektrum. Die einzigen Einschränkungen sind die Spitzenbegrenzungen Ihres Shakers in Bezug auf D, V, A und Kraft gegenüber der PSD-Anforderung und der gesamten GRMS-Berechnung. 

Im Allgemeinen ist die Masse des Beschleunigungssensors nicht von Bedeutung für einen Balken und wird nur dann zu einem Problem, wenn die Masse des verwendeten Beschleunigungssensors ähnlich groß wird wie die Masse des Balkens. Wenn dieses Verhältnis besser als 10:1 ist, liegt der Fehler deutlich innerhalb der Messunsicherheit, die für die gesamten Testergebnisse angegeben ist.

Dies ist eine Abwägung zwischen Leistung und Kosten, da sie völlig unterschiedlich sind. Wassergekühlte Shaker arbeiten mit einer komplexeren Kühlmethode, unterscheiden sich vom Betrieb her jedoch kaum. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Anker- und Feldspulen überschüssige Wärme entweder über einen Wasser- oder einen Luftstrom ableiten. Unser größter luftgekühlter Shaker bietet 80 kN, für eine bessere Leistung erhöht LDS jedoch die Kühleffizienz durch ein Wasserkühlverfahren.

Dies ist von System zu System unterschiedlich. Alle Details finden Sie in den Datenblättern: Shaker und Schwingerreger.

Dies ist von System zu System unterschiedlich. Alle Details finden Sie in den Datenblättern: Shaker und Schwingerreger

Zur Verdeutlichung werden RoR und SoR in den meisten Testspezifikationen angegeben: Random-on-Random: schmale Rauschbänder auf einem breiteren Band von Zufallsenergie Sine-on-Random: einspurige reine Sinusfrequenzen auf einem breiteren Band von Zufallsenergie.

Die niedrigsten Frequenzen gelten für Solid-Trunnion-Konfigurationen mit 1 Hz und für luftisolierte Konfigurationen mit 5 Hz, sie hängen jedoch auch von der Prüflast ab. Der größte erreichbare Weg hängt von der Größe des Shakers ab, typischerweise liegt jedoch ein luftgekühlter mittlerer Bereich bei ± 25 mm zwischen 5 Hz und 10 Hz.

Ja, aber nur für einen sehr kurzen Zeitraum, da es sonst zu Beschädigungen kommen kann, die die Lebensdauer der Bauteile des Shakers verkürzen können. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, sollten Sie immer bei 80% der Nennkraft bleiben. Dies gilt für alle Shaker auf dem Markt. Darüber hinaus sollten Sie den Shaker so dimensionieren, dass er über dieser Bemessungsgröße liegt, um Probleme zu vermeiden, die durch Messfehler, Dynamikverhalten, Toleranzen der Steuerungspositionen und allgemeine Berechnungsfehler von Praxis gegenüber Theorie verursacht werden. 100% werden im Werk unter strengen Bedingungen erreicht, jedoch sollten unsere Kunden dies nicht versuchen. Die Maximalwerte dienen als Leistungsleitfaden für einen perfekten Aufbau zur Festlegung von Grenzwerten für die 80%-Berechnung. Es besteht typischerweise eine 10%ige Gesamtunsicherheit der Messung, was bedeutet, dass 90% Einschränkungen bereits die tatsächliche Messfähigkeit einschränken.

Ein Fallversuch beschreibt normalerweise einen physischen Sturz auf eine Oberflächenplatte, um Aufprallschäden zu beobachten. Dies ist kein klassischer Schocktest oder mit einem Shaker möglich. Der Shaker-Schock kann mit einer Freifall-Schock-Maschine verglichen werden und steuert erfolgreich verschiedene klassische Impulse.

Sinus-Sweeps werden häufig verwendet, um die Details von Resonanzen zu ermitteln, und können eingesetzt werden, um die Haltbarkeit oder Betriebsfestigkeit eines Produkts im Rahmen des anfänglichen Entwicklungstests zu prüfen.