| A seleção de um sistema de teste de vibração deve começar pelo cálculo da força dinâmica necessária e, em seguida, verificar se o vibrador atende aos requisitos de deslocamento, velocidade, aceleração, faixa de frequência, tamanho da carga útil e eixos do perfil de teste. Sistemas refrigerados a ar são adequados para testes de baixa força e testes gerais em laboratório, enquanto sistemas refrigerados a água são geralmente escolhidos para testes de vibração de alta força, carga útil pesada, automotivos, aeroespaciais e de baterias. A configuração final também deve estar em conformidade com normas relevantes, como IEC 60068, ISO 16750, MIL-STD-810, UN 38.3, ISTA ou procedimentos de teste de confiabilidade específicos do cliente. |
O que é uma Sistema de teste de vibração?
Projetado e validado sob a supervisão técnica de Jimmy Liu, veterano com 12 anos de experiência em Automação Laboratorial (ex-Líder Técnico no Centro de Testes de Certificação da Foxconn e Huawei).
Um sistema de teste de vibração é uma plataforma de teste laboratorial usada para simular vibração mecânica, estresse de transporte, ressonância, fadiga e condições de choque. Um sistema completo de teste de vibração eletrodinâmica normalmente inclui um corpo vibratório, amplificador de potência, controlador de vibração, sistema de refrigeração, acelerômetros, dispositivos de fixação e acessórios opcionais, como um expansor de cabeçote, mesa deslizante horizontal ou câmara de teste ambiental.
O sistema é amplamente utilizado para testes de confiabilidade de baterias, peças automotivas, componentes aeroespaciais, eletrônicos de consumo, dispositivos médicos, embalagens e equipamentos industriais. Dependendo da necessidade do teste, o sistema pode realizar testes de vibração senoidal, vibração aleatória, busca e permanência em ressonância, choque clássico, vibração senoidal sobreposta a aleatória, vibração aleatória sobreposta a aleatória ou testes combinados de temperatura, umidade e vibração.
Figura 1. Configuração completa do sistema de teste de vibração em laboratório, incluindo agitador, estação de trabalho do controlador, gabinete do amplificador, cabos e dispositivo de teste montado.
Lista de verificação de seleção rápida
Antes de escolher um sistema de teste de vibração, confirme os seguintes parâmetros:
- Normas de teste: IEC 60068, ISO 16750, MIL-STD-810, UN 38.3, ISTA, ASTM ou perfil específico do cliente.
- Massa da carga útil: peso do produto em teste
- Massa do dispositivo de fixação: peso do dispositivo de montagem, expansor de cabeçote ou interface da mesa deslizante.
- Massa da armadura: massa móvel do vibrador
- Aceleração necessária: aceleração máxima ou RMS em g
- Faixa de frequência: frequência mínima e máxima de teste
- Requisito de deslocamento: especialmente importante para vibrações de baixa frequência.
- Requisito de velocidade: importante para testes de choque de alta energia e baixa frequência.
- Direção do teste: somente vertical, somente horizontal ou teste em três eixos
- Método de resfriamento: resfriado a ar ou resfriado a água
- Modo de controle: senoide, aleatório, choque, busca de ressonância, permanência, SoR, RoR ou controle de curtose.
- Condições de laboratório: fornecimento de energia, carga do piso, ruído, água de refrigeração e espaço.
Como calcular a força necessária do agitador
O passo mais importante é calcular a força dinâmica total exigida pelo perfil de teste.
| F = (Mp + Mf + Ma) × A × S |
Onde:
- F = força dinâmica necessária
- Mp = massa da carga útil
- Mf = massa da peça móvel do dispositivo de fixação, expansor de cabeçote ou mesa deslizante
- Ma = massa da armadura do vibrador
- A = aceleração necessária
- S = fator de segurança, normalmente 1.25 ou superior
Muitos erros de compra ocorrem porque apenas o peso do produto é considerado. Em testes reais de vibração, o dispositivo de fixação, o expansor da cabeça, a mesa deslizante e a massa da armadura também consomem a força do vibrador. Um sistema que parece suficiente no papel pode se mostrar subdimensionado quando toda a massa móvel é incluída.
Figura 2. Diagrama de cálculo de força para seleção do sistema de teste de vibração: massa da carga útil, massa do dispositivo de fixação, massa da armadura, aceleração e fator de segurança.
Resfriamento a ar vs. Resfriamento a água Sistema de teste de vibração
Os sistemas de vibração refrigerados a ar são geralmente adequados para testes de força pequena a média, eletrônica em geral, embalagens e testes de confiabilidade em laboratório. São mais fáceis de instalar e manter, mas o ruído do ventilador e a dissipação de calor devem ser levados em consideração.
Os sistemas de vibração refrigerados a água são geralmente escolhidos para testes de alta força, cargas pesadas, baterias, automotivos, aeroespaciais e de longa duração. Eles oferecem melhor controle térmico e menor ruído próximo ao vibrador, mas exigem circulação de água, troca de calor e maior planejamento de instalação.
| Fator de seleção | Sistema de refrigeração a ar | Sistema de refrigeração a água |
| Aplicação típica | Eletrônica, componentes pequenos, embalagens | Bateria de veículo elétrico, automotivo, aeroespacial, carga útil pesada |
| Faixa de força | Baixo para médio | Médio a alto |
| Instalação | Mais simples | Requer sistema de refrigeração a água |
| Ruído | Maior devido ao ventilador | Área de teste próxima à parte inferior |
| Manutenção | Mais facilidade | Requer manutenção da qualidade da água e do permutador de calor. |
| Destaques | Testes padrão de confiabilidade em laboratório | Testes de alta força e longa duração |
Figura 3. Comparação de sistemas de teste de vibração refrigerados a ar versus refrigerados a água para testes gerais de laboratório, testes de alta força e aplicações com cargas pesadas.
Quando você precisa de uma mesa deslizante horizontal?
Uma mesa deslizante horizontal é necessária quando o produto precisa ser testado nos eixos X ou Y sem ser girado lateralmente. Isso é comum para produtos grandes, baterias, módulos automotivos, produtos que contêm fluidos e equipamentos que precisam permanecer em sua orientação normal de operação durante os testes.
Para testes em três eixos, a configuração comum é:
- Vibração vertical: armadura vibratória ou expansor de cabeçote
- Vibração horizontal no eixo X: mesa deslizante
- Vibração horizontal no eixo Y: gire o produto ou utilize outra configuração de mesa deslizante.
Figura 4. Sistema de teste de vibração em mesa deslizante horizontal para testes no eixo X com módulo de bateria, agitador e controlador de vibração.
Matriz de Seleção por Setor
| Expertise | Padrões Comuns | Foco na seleção principal | Configuração recomendada |
| Bateria EV | ONU 38.3, ISO 12405, IEC 62660, ECE R100 | Carga útil pesada, segurança, vibração de longa duração | Agitador de alta força + resfriamento a água + mesa deslizante horizontal |
| Partes automotivas | Normas ISO 16750, GMW 3172, VW, Ford, Toyota | Vibração multiaxial, ambiente combinado | Agitador + mesa deslizante + câmara de temperatura |
| Indústria aeroespacial | MIL-STD-810, RTCA DO-160 | Alta aceleração, choque, vibração aleatória | Agitador de alta potência + controlador avançado |
| Eletrônicos de consumo | IEC 60068, ISTA | Alta frequência, pequena carga útil, alta taxa de transferência | Agitador refrigerado a ar + expansor de cabeçote |
| Embalagens | ISTA, ASTM D999 | Simulação de transporte | Sistema de agitador de força média + dispositivo de fixação |
| Dispositivos médicos | IEC 60068, procedimentos de validação de transporte | Segurança e confiabilidade do produto | Controlador de precisão + dispositivo personalizado |
Erros comuns na escolha de um sistema de teste de vibração
- Calculando apenas o peso do produto e ignorando a massa do dispositivo de fixação.
- Escolher a classificação de força sem verificar os limites de deslocamento, velocidade e aceleração.
- Ignorando os requisitos de deslocamento de baixa frequência.
- Selecionar vibração vertical somente quando forem necessários testes horizontais.
- Comprar um shaker sem verificar as funções do software de controle.
- Subestimar as necessidades de fornecimento de energia, carga do piso e refrigeração do laboratório.
- Utilizando um dispositivo genérico que cause ressonância ou movimento transversal ao eixo.
- Selecionando um sistema refrigerado a ar para um teste de alta força de longa duração.
- Ignorando a expansão futura, como a integração de câmaras ambientais.
- Comparar apenas o preço em vez da capacidade e confiabilidade totais dos testes.
Por que trabalhar com a KINGPO?
A KINGPO oferece suporte personalizado na configuração de sistemas de teste de vibração para laboratórios, fabricantes e instituições de teste. Com base no peso do produto do cliente, norma de teste, perfil de vibração, direção do eixo, requisitos de fixação e condições do laboratório, os engenheiros da KINGPO podem auxiliar na seleção de um agitador, amplificador, controlador, sistema de refrigeração, mesa deslizante, dispositivo de fixação e solução combinada de teste ambiental adequados.
Para projetos que envolvam baterias, componentes automotivos, peças aeroespaciais, eletrônicos, embalagens ou equipamentos médicos, a KINGPO pode fornecer consultoria técnica, configuração de sistemas, suporte à instalação e recomendações de soluções de teste.
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- Completo 24 páginas
- Matriz MIL-STD-810 / UN 38.3
- Diagramas de alta resolução incluídos
