Wie man die erforderliche Erregerkraft für einen Vibrationsrüttler berechnet

• Vibrationsrüttler sind im Allgemeinen nicht für den Dauerbetrieb bei maximaler Anregungskraft ausgelegt.
  Der Betrieb bei oder in der Nähe der maximalen Anregungskraft erhöht das Risiko von Systeminstabilität und Komponentenausfall erheblich. In praktischen Tests werden die Vibrationspegel typischerweise auf etwa 60 % der maximalen Anregungskraft des Rüttlers begrenzt, während die Werkseinstellungen in der Regel auf 85 % der Nenn-Maximalleistung.

Wenn die berechnete erforderliche Anregungskraft nahe an der maximalen Nennleistung des Rüttlers liegt, kann ein Sicherheitsfaktor von 1,2 für die Systemauswahl angewendet werden. Ein Sicherheitsfaktor von 1,3 bietet einen ausreichenden Leistungsspielraum, wohingegen sich der Langzeitbetrieb mit einem Sicherheitsfaktor unter 1,2 negativ auf die Lebensdauer des Vibrationsrüttler.

• Die Auslenkung wird üblicherweise in Zoll angegeben.
  Ein Zoll Auslenkung entspricht ungefähr 25 mm. Die am häufigsten verwendeten Auslenkungsnennwerte sind 2 Zoll (51 mm) und 3 Zoll (76 mm).
  Wenn beispielsweise die erforderliche Auslenkung 40 mm beträgt, ist die Auswahl eines 2-Zoll-Rüttlers (51 mm) im Allgemeinen ausreichend.

• Bei der Berechnung der erforderlichen Kraft für Konfigurationen mit einem horizontalen Gleittisch muss die gesamte bewegte Masse das Gewicht des Gleittisch-Lageradapters umfassen.
  Dies liegt daran, dass der Vibrationsrüttler von einer vertikalen Konfiguration in eine horizontale Konfiguration gedreht wird und eine zusätzliche Lager- und Verbindungsanordnung zwischen dem Rüttleranker und dem Gleittisch installiert wird.
  Daher muss die Masse des Lageradapters in die Gesamtlastberechnung einbezogen werden (wie in der Abbildung zur vertikal-horizontalen Rüttlerumwandlung dargestellt).

Berechnungsbeispiel:

1. Testanforderungen und -parameter

• Probengewicht: 40 kg
• Probenabmessungen: 800 mm * 800 mm (L * B)
• Vorrichtung/Expander: 800 mm quadratischer vertikaler Rütteltisch (70 kg)
• Ankergewicht (bewegliche Spule): 11 kg
• Gesamtmasse (M): 40 + 70 + 11 = 121 kg
• Erforderliche Beschleunigung (A): 5 g

2. Kraftberechnung (Newtonsches zweites Gesetz)

Die theoretisch erforderliche Kraft wird wie folgt berechnet:

F = M x A = 121 kg * 5 g = 605 kgf

3. Sicherheitsmarge und Systembewertung

Um die Langlebigkeit des Systems zu gewährleisten und potenzielle Spitzen oder Signalrauschen zu berücksichtigen, wenden wir einen Sicherheitskoeffizienten an.

• Standardberechnung (20 % Marge):

605 kgf x 1,2 = 726 kgf

• Vorgeschlagene Lösung: SNEV207 Rüttlersystem (Nenn-Sinuskraft: 700 kgf)

4. Technische Schlussfolgerung

Obwohl die berechnete Anforderung mit einem Sicherheitsfaktor von 1,2 (726 kgf) die Nennschubkraft des SNEV207 von 700 kgf geringfügig übersteigt, bleibt die Lösung aufgrund folgender Punkte realisierbar:

• Flexibilität des Sicherheitsfaktors: Während ein Faktor von 1,3 (786 kgf) ideal für Hochleistungszyklen ist, ist ein Faktor von 1,2 oft für Standardtestprofile akzeptabel.
• Überlappung der Marge: Die erforderliche Rohkraft beträgt 605 kgf, was nur 86 % der Kapazität des Rüttlers entspricht. Dies ergibt einen realen Overhead von 14 %.
• Optimierung: Wenn das Testprofil extrem anspruchsvoll ist, empfehlen wir, den Schwerpunkt (CG) zu überprüfen, um sicherzustellen, dass keine zusätzlichen Überhangmomente den Anker belasten.

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