本部分给出了根据试验要求选择用于振动环境试验的振动发生设备的方法指南。本指南包含了以下方面的选择内容：─- 设备类型；─- 设备规格参数；─- 主要部件（不包括控制系统）。 GB/T 18328.1-2009 振动发生设备选择指南 第1部分：环境试验设备 GB/T18328.1-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS_17. 160
中华人民共和国国家标准
GB/T18328.1--2009/IS010813-1:2004部分代替GB/T18328—2001
振动发生设备选择指南
第1部分：环境试验设备
Vibration generating machines-Guidancefor selection-
Part 1 :Equipment for environmental testing(ISO 10813-1:2004,IDT)
2009-04-24发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会　
数码防伪
2009-12-01实施
GB/T18328.1--2009/IS010813-1:2004前言
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4振动试验要求
4.1振动试验目的
4.2试验方法
5振动发生器的主要类型和特性参数5.1振动发生器的主要类型
5.2主要参数
5.3特性
5.4电动振动发生器、液压伺服振动发生器和机械式振动发生器之间的比较6振动发生器选择的建议
6.1振动发生器类型选择·
6.2设备规格参数的选择….
6.3部件的选择·
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
参考文献
选择的示例
IEC试验方法标推中有关振动严醋程度的规定11
GB/T18328.1—2009/ISO10813-1:2004GB/T18328一2009《振动发生设备选择指南》分为3部分。本部分为GB/T18328—2009的第1部分，其余部分以后制定。本部分等同采用国际标准ISO10813-1：2004《振动发生设备选择指南第1部分：环境试验设备》（英文版）。
本部分等同翻译ISO10813-1：2004以及其勘误ISO10813-1：2004/Cor.1:2006，在标准结构和技术内容上与其完全一致。
为便于使用，本部分编辑性修改内容如下：—-删除了ISO10813-1：2004的前言，重新编写了本部分前言；—将“ISO10813的本部分”一词改为“GB/T18328的本部分”或“本部分”；一用小数点符号“”代替英文中作为小数点的逗号“，”；根据勘误ISO10813-1：2004/Cor.1：2006对相关部分进行了修改；-对ISO10813-1：2004引用的其他国际标准，有被等同采用为我国标准的，用我国标准代替相应的国际标准，未被等同采用为我国标准的直接引用国际标准。本部分是对GB/T183282001《振动台选择指南》部分内容的修订。本部分与GB/T18328—2001相比主要变化内容如下：修改了标准名称；
一调整了标准结构，并在标准技术内容上有很大的变化；—增加了引言；
充实了附录A中的内容；
增加了附录B。
本部分自实施之日起代替GB/T18328的环境试验部分。本部分的附录A和附录B为资料性附录。本部分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会（SAC/TC53)提出并归口。本部分负责起草单位：北京机械工业自动化研究所。本部分参加起草单位：长春试验机研究所有限公司、苏州试验仪器总厂、苏州东菱振动试验仪器有限公司、浙江大学。
本部分起草人：朱晓民、王晓华、栾海英、王学智、武元桢、江运泰、陈章位。本部分所代替标准的历次版本发布情况为：-GB/T18328—2001。
GB/T18328.1—2009/IS010813-1:2004引言
如果进行某些试验需要购买新的试验设备，或者更新已有的装备，或在试验室人员推荐的试验装备之中进行选择，甚至提供服务的实验室自已要完成试验，选择一个合适的振动发生设备是急待解决的问题。如果能够同时考虑到以下各种因索，这类问题就可以很容易地解决了。一试验的类型（环境试验、常规试验、强化试验、动态结构试验、故障诊断、校准等）；试验要求；
一试验条件（单一振动模式或复合振动模式、单纯振动试验或复合试验，例如动力学试验加气候试验)；
试验对象。
本部分只涉及在环境试验中使用的设备并提供了主要是满足环境试验要求的那些设备的选择方法。但是，用户应该谨记的是，特殊的试验条件和试验对象对选择有重大影响。因而，激励一个被安放在振动发生设备台面上的气候实验箱中的试件，或激励具有各方向多谐振的大尺寸和（或）复杂形状的试件，需要的设备要比假设激励相同质量的刚性物体而依据本部分的方法所选定的设备要大。遗懿的是诸如这方面的问题很难被标准化，所以未纳入到本部分中。如果希望试验设备能够用于不同类型的试验，那么在选取设备时宜充分考虑到所有可能的应用。GB/T18328的后续部分将涉及选取的振动发生器既适用于环境试验又适用于动态结构试验两种类型试验这一问题。在本部分中假定所选择的试验系统能够驱动受试试件达到规定的量级。为了能产生所期望的激励，宜使用合适的控制系统。控制系统的选择将在以后其他的标准中予以考虑。这里要强调的是，振动发生系统是相当复杂的机械设备，所以需要具备一定的工程判断能力才能做出正确的选择。因此，当买方选择振动试验设备时，可以借助第三方的帮助。在这种情况下，本部分能够帮助买方确定是否可接受第三方所提供的解决方案。设计者和制造厂商也可以利用本部分来评估市场情况。
1范围
GB/T18328.1—2009/IS010813-1:2004振动发生设备选择指南
第1部分：环境试验设备
GB/T18328的本部分给出了根据试验要求选择用于振动环境试验的振动发生设备的方法指南。本部分包含了以下方面的选择内容：设备类型；
—设备规格参数；
—一主要部件（不包括控制系统）。注：附录A给出了一些选择示例。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过GB/T18328的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GB/T7670电动振动发生系统（设备）性能特性（GB/T7670-2009，ISO5344：2004，IDT）9液压伺服振动试验设备特性的描述方法（GB/T10179—2009，ISO8626：1989，GB/T10179
ISO2041振动与冲击词汇
ISO15261振动与冲击发生系统词汇3术语和定义
GB/T7670、GB/T10179、ISO2041和ISO15261确立的术语和定义适用于本部分。4振动试验要求
4.1振动试验目的
振动试验的目的是考核产品在规定严酷程度的振动负荷下保持其工作特性和完整性的能力。根据任务的不同，试验可以分为功能试验、强度试验和耐振试验。强度试验用来评估产品承受规定的严酷程度振动并在激励卸除后维持正常工作状态的能力。在进行强度试验时，振动可能会导致产品的机械损伤（疲劳），从而可以用来预计产品在承受振动状态下的使用寿命。
耐振试验用来评定产品在振动条件下运行和维持工作参数在可接受范围内的能力。通常在进行耐振试验时，产品在正常工作条件和受振状态下可以工作到规定的时间而不产生机械损伤，产品在运转期间的缺陷和故障宜被记录下来。4.2试验方法
4.2.1概述
试验室振动试验方法可使用各种形式的正弦和多频激励：如定频正弦、扫描正弦、随机（窄带或宽1
GB/T18328.1--2009/IS010813-1:2004带）以及混合式的。除此以外，激励可以是多向的或多点的、或多向多点的。试验规范通常采用下列的波形：定频正弦；
—扫描正弦；
宽带随机；
时间历程；
一正弦拍频。
以上的试验波形在4.2.24.2.5中进行了简要的描述，其主要方面已由国际电工委员会（IEC)予以标准化（见参考文献[1]至[4])，然而，用户宜明了对于特殊的应用场合可以使用其他不同的波形。附录B中给出了由IEC标准规定的有关试验方法对试验激励（从而对试验设备）的要求。4.2.2正弦振动
4.2.2.1定频正弦振动
该激励是在感兴趣的频率范围内，连续施加给试件的一组规定幅值的单频正弦振动过程。手动调整频率和幅值，并由控制系统来保持位移和加速度的幅值。设置的试验条件包括频率范围（频带）、单个的固定频率、试验持续时间和位移、速度或加速度的幅值。4.2.2.2扫描正弦振动
这种激励是在低频段由位移，在高频段由加速度定义的等幅正弦信号。它在感兴趣的频率范围内：连续的从低频限扫到高频限，或反之。交越频率一般位于10Hz～500Hz的范围内。由专门的控制系统来保证位移和加速度的幅值。在扫频期间，试件的机械谐振以及在机和性能上的异常表现都将被观测和识别。要确定的试验条件包括频率范围、位移和加速度幅值、交越频率、扫描率和试验持续时间。4.2.3宽带随机振动
在感兴趣的频率范围内，由近似实际工作条件的加速度谱密度形状所确定的宽带随机激励是在工作台面或试件的控制点处产生的。其试验条件包括试验频带内加速度谱密度的量级。4.2.4时间历程法
该试验是对试件施加一时间历程的激励，这个时间历程是用具有模拟短持续时间随机力作用特征的响应谱来表示的。时间历程可以来源于自然界的事件（自然时间历程），或来自随机取样，或作为一个合成信号（人工时间历程)获得。由于耦合方式的组合效果，它用内含宽带响应谱的单一试验波同时激出试件所有的模态。
该试验适用于在使用中承受短持续时间随机动态力（例如由地震、爆炸或运输引起的动态力）的试件。
要确定的试验条件包括感兴趣的频率范围，所需要的响应谱，时间历程的数值和持续时间，响应的峰值。
4.2.5正弦拍频法
该试验是以预置次数的正弦拍频（见图1)对试件进行定频（其频率可以设为由实际应用得出的经验值或步长改变不超过1/2倍频程的量值)激励。这些固定频率可以是通过振动响应研究确定的临界频率。
要确定的试验条件包括频率范围，试验量级，正弦拍频周期数，正弦拍频次数。控制系统保证其交越频率以下的位移幅值和交越频率以上的加速度辐值。2Www.bzxZ.net
X—时间；
Y振幅；
1——载波(试验频率)；
2—包络线（调制频率）。
GB/T18328.1—2009/IS010813-1:2004图1正弦拍频的典型序列
5振动发生器的主要类型和特性参数5.1振动发生器的主要类型
5.1.1概述
振动发生器是振动发生系统中终端的控制元件，它产生预期的振动并将其传递到被试物体上。振动发生器的类型和性能决定了系统的主要指标，例如产生力的能力，容许负载，位移/速度/加速度幅值，频率范围和精度指标（允差、失真度、横向运动等）。根据它们的设计原理不同，振动发生器被分为电动、液压伺服、机械、电磁、压电、磁致伸缩等类型。在环境试验中最常用的是电动、液压伺服和机械三种类型的振动发生器。
5.1.2电动振动发生器
这种类型的振动发生器是由一个固定磁场和一个交变磁场的相互作用来产生振动力的。该交变磁场是由运动线圈中的交变电流产生的，运动线圈是一个激励器。包含电动振动发生器的振动发生系统被称为电动振动发生系统。它是由功率放大器、输入信号源和控制系统、测量仪器、磁场电源和辅助设备组成，此系统还可以包含一个辅助台。5.1.3液压伺服振动发生器
这种类型的振动发生器利用以预定模式变化的液体压力来产生振动力。在液压伺服振动发生器中，由伺服阀控制的液压作动器(用液体推动的活塞杆)将力和运动传递到试验对象。包含液压振动发生器的振动发生系统被称为液压伺服振动发生系统。它主要由液压源系统、信号发生器、闭环控制系统、测量和辅助设备组成。5.1.4机械式振动发生器
这种类型的振动发生器是利用机械转动能量加以转换来产生振动力的。它又可以分为直接驱动式和反作用式两种类型。
在直接驱动式振动发生器中，试验对象被诸如连杆、曲柄或凸轮等传动机构直接驱动。在反作用式的振动发生器中，不平衡质量的旋转运动（或往复运动)产生离心力。包含机械式振动发生器的振动发生系统被称为机械振动发生系统。5.2主要参数
GB/T7670和GB/T10179分别规定了电动振动发生器和液压振动发生器的性能特性。其中主要特性指标如下：
一额定力；
允许静态负载；
GB/T18328.1—2009/IS010813-1:2004频率范围；
位移、速度、加速度限值；
失真度；
横向运动比；
台面运动的不均匀度；
共振频率。
5.3特性
5.3.1电动振动发生器
电动振动发生器的典型性能参数见表1。制造商会提供振动发生系统额定力值的各种系列或等级。
当用户从某个某厂商处购买或者在自身使用的几套系统中进行选择时，推荐使用实际的规格单。衰1电动振动发生器的性能参数
额定力/
128000
200000
功率放大器
翰出/
32 000
128000
200000
频率范围/
5~13000
5~8000
5~8000
5~7000
5～5000
5~5000
5～4000
5~3500
5~3000
5~2500
5~2000
5~1800
最大位移/
注：不能同时获得各项振动参效的上限值。电动振动发生器的主要特点如下：最大速度/
空载最大
加速度/
最大负载/
任何形式的激励都可以实现：正弦(定频和扫频）、随机（宽带和窄带）等。易于控制(手动和自动）。
运动系统
的质盘/
-频率范围宽：0.5Hz～15000Hz(典型频率范围是5Hz～5000Hz)；通常额定推力越低频率范围的上限越高。
位移较大：最大可达士25mm（典型的可达到士12.5mm）；加速度：最大可达1500m/s（典型的可达到1000m/s）。
-额定力较大：最大可达400kN(典型的可达到200kN）。允许负载较大：最大可达4000kg（典型的可达到1000kg）。-谐波失真度低：约为5%，不包括由于振动发生器和负载之间的谐振而使失真度增大的频带。台面横向运动和不均匀度：约为10%，不包括由于运动系统共振或试验负载偏置而引起非期望振动的频带。
GB/T18328.1—2009/IS010813-1：2004电动振动发生器的个缺点是在其台面上存在磁场。但是利用专门的补偿装置，可以将其减小到大约0.001T。
此外，额定力不是在整个频率范围内都可达到的，在低频段受额定行程限制，在中频段受到额定速度限制，在高频段则受到运动系统共振的限制。所能达到的加速度取决于负载质量的大小。GB/T7670规定了六种试验质量mo、m1、m4、m1o、m2o、m40，其中第一个质量为零即空载，其他的那些分别相应于台面所能产生的最大加速度：10m/s2、40m/s2、100m/s2、200m/s2和400m/s2。图2表示的是电动振动发生器在各种试验质量下其加速度（位移、速度）相对于频率的典型曲线。Y
X-频率,Hz;
Y-—加速度，m/s；
1-—位移限值；
2速度限值;
3—最大加速度。
图2电动振动发生器的典型额定性能曲线10000X
对于随机振动，其随机激振力的额定值按其加速度功率谱密度Φ.（f)来定义，单位为（m/s2）2（Hz）（见GB/T7670）。
f<20Hz,Φ.(f)=0;
20Hzf>2000Hz@（f)<Φ。（2000/f)*或10-4@。。图3表示的是电动振动发生器加速度功率谱密度曲线。波峰因数(峰值与有效值之比)不宜小于3。5
GB/T18328.1—2009/IS010813-1：2004x
X-频率,Hz;
Y—加速度功率谱密度d。。
10002000
图3电动振动发生器的加速度功率谱密度曲线（引自GB/T7670）5.3.2液压伺服振动发生器
液压伺服振动发生器的典型性能参数由表2所示，制造商会提供振动发生系统额定力值的各种系列或等级。当用户从制造商那里购置一套系统或者从用户自已的几套系统中进行选择的时候，建议使用实际的规格参数图表。
表2液压振动发生器的特性参数
额定力/
10 000
20 000
100000
200000
500000
1000000
频率范围/
最大位移/
液压伺服振动发生器的主要特点如下：任何形式的激励都可能实现。
最大速度/
最大加速度
(m/s2)
运动系统的质盘/
易于控制（手动和自动）。
GB/T18328.1-2009/ISO10813-1:2004一频率范围往下可延伸至d.c.，高频限制为800Hz(典型的不超过100Hz)。位移非常大，最大可达200mm；加速度大，最大可达1000m/s；速度大，最大可达10m/s（典型的达到2m/s）。
一额定力非常大，最大可达10MN(典型的达到1MN)。一允许负载非常大，最大可达到几吨。一横向运动小，约为5%～10%。
一工作台面无磁场。
一对负载偏置的敏感性低。
在低频范围(作动器的固有频率以下)的谐波失真度大，最大可达15%或更大。一在固有频率以上频率段的谐波失真度低，在5%的量级之内。液压伺服振动发生器的额定性能曲线见图4。该性能曲线与电动振动发生器相似，不同的是在高频段其振动力（加速度)急剧下降。其随机振动的额定值与电动振动发生器的近似。额定力由其加速度功率谱密度Φ（f)[单位为(m/s2)2/Hz]或者位移功率谱密度?(f)[单位为（m/s2)2/Hz]定义。f(,0() = ;
ff2Φ,@(f)
fffsSo(f) = fuyfio;
,o(f) = (fsfufaf)
(f4fs)2
f>f6,Φ(f) = 0,@(f) = 0。
其中：
fi-频率范围的下限值；
f2——等位移和等速度范围间的交越频率；fs等速度和等加速度范围间的交越频率；f.-对应第一段功率谱密度限值的频率；fs——-对应第二段功率谱密度限值的频率；fs———频率范围的上限值；
。 = Φ (2 f,)。
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