| ควรเลือกใช้ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนโดยเริ่มจากการคำนวณแรงไดนามิกที่ต้องการก่อน จากนั้นตรวจสอบว่าเครื่องเขย่าสามารถตอบสนองความต้องการด้านการเคลื่อนที่ ความเร็ว ความเร่ง ช่วงความถี่ ขนาดของน้ำหนักบรรทุก และแกนของโปรไฟล์การทดสอบได้หรือไม่ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศเหมาะสำหรับแรงต่ำและการทดสอบในห้องปฏิบัติการทั่วไป ในขณะที่ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำมักถูกเลือกใช้สำหรับแรงสูง น้ำหนักบรรทุกมาก การทดสอบการสั่นสะเทือนในอุตสาหกรรมยานยนต์ การบินและอวกาศ และแบตเตอรี่ การกำหนดค่าสุดท้ายควรเป็นไปตามมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง เช่น IEC 60068, ISO 16750, MIL-STD-810, UN 38.3, ISTA หรือขั้นตอนการทดสอบความน่าเชื่อถือเฉพาะของลูกค้า |
ก. คืออะไร ระบบทดสอบการสั่นสะเทือน?
ออกแบบและตรวจสอบความถูกต้องภายใต้การกำกับดูแลทางเทคนิคของจิมมี่ หลิว ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการที่มีประสบการณ์ 12 ปี (อดีตหัวหน้าฝ่ายเทคนิคที่ศูนย์ทดสอบรับรองของ Foxconn และ Huawei)
ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนเป็นแพลตฟอร์มการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่ใช้จำลองการสั่นสะเทือนทางกล ความเครียดจากการขนส่ง การสั่นพ้อง ความล้า และสภาวะการกระแทก ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนแบบอิเล็กโทรไดนามิกที่สมบูรณ์โดยปกติจะประกอบด้วยตัวเครื่องเขย่า เครื่องขยายกำลัง ตัวควบคุมการสั่นสะเทือน ระบบระบายความร้อน เครื่องวัดความเร่ง อุปกรณ์ยึด และอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม เช่น ตัวขยายหัว โต๊ะเลื่อนแนวนอน หรือห้องทดสอบสภาพแวดล้อม
ระบบนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการทดสอบความน่าเชื่อถือของแบตเตอรี่ ชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนอากาศยาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์ทางการแพทย์ บรรจุภัณฑ์ และอุปกรณ์อุตสาหกรรม ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการทดสอบ ระบบอาจทำการทดสอบการสั่นสะเทือนแบบไซน์ การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม การค้นหาและการคงอยู่ของเรโซแนนซ์ การกระแทกแบบคลาสสิก การสั่นสะเทือนแบบไซน์บนแบบสุ่ม การสั่นสะเทือนแบบสุ่มบนแบบสุ่ม หรือการทดสอบแบบผสมผสานอุณหภูมิ ความชื้น และการสั่นสะเทือน
รูปที่ 1. ชุดอุปกรณ์ทดสอบการสั่นสะเทือนแบบครบชุดในห้องปฏิบัติการ ประกอบด้วย เครื่องเขย่า สถานีทำงานควบคุม ตู้ขยายสัญญาณ สายเคเบิล และอุปกรณ์ยึดชิ้นงานทดสอบ
รายการตรวจสอบการเลือกด่วน
ก่อนเลือกใช้ระบบทดสอบการสั่นสะเทือน โปรดตรวจสอบพารามิเตอร์ต่อไปนี้:
- มาตรฐานการทดสอบ: IEC 60068, ISO 16750, MIL-STD-810, UN 38.3, ISTA, ASTM หรือมาตรฐานเฉพาะของลูกค้า
- มวลบรรทุก: น้ำหนักของผลิตภัณฑ์ที่กำลังทดสอบ
- มวลของอุปกรณ์ยึด: น้ำหนักของอุปกรณ์ยึด หัวขยาย หรือส่วนต่อประสานโต๊ะเลื่อน
- มวลแกนหมุน: มวลที่เคลื่อนที่ได้ของเครื่องเขย่า
- อัตราเร่งที่ต้องการ: อัตราเร่งสูงสุดหรืออัตราเร่ง RMS ในหน่วย g
- ช่วงความถี่: ความถี่ทดสอบต่ำสุดและสูงสุด
- ข้อกำหนดเรื่องระยะการเคลื่อนที่: สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ
- ข้อกำหนดด้านความเร็ว: สำคัญสำหรับการทดสอบแรงกระแทกพลังงานสูงและความถี่ต่ำ
- ทิศทางการทดสอบ: แนวตั้งเท่านั้น, แนวนอนเท่านั้น, หรือการทดสอบแบบสามแกน
- วิธีการระบายความร้อน: ระบายความร้อนด้วยอากาศ หรือ ระบายความร้อนด้วยน้ำ
- โหมดควบคุม: ไซน์, สุ่ม, ช็อก, ค้นหาเรโซแนนซ์, พัก, SoR, RoR หรือการควบคุมความโค้ง
- สภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ: แหล่งจ่ายไฟ น้ำหนักบรรทุกบนพื้น เสียงรบกวน น้ำหล่อเย็น และพื้นที่
วิธีคำนวณแรงเขย่าที่ต้องการ
ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดคือการคำนวณแรงไดนามิกทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับโปรไฟล์การทดสอบ
| F = (Mp + Mf + Ma) × A × S |
ที่ไหน:
- F = แรงไดนามิกที่ต้องการ
- Mp = มวลของน้ำหนักบรรทุก
- Mf = มวลของอุปกรณ์จับยึด หัวขยาย หรือชิ้นส่วนเคลื่อนที่ของโต๊ะเลื่อน
- Ma = มวลของแกนหมุนเครื่องเขย่า
- A = อัตราเร่งที่ต้องการ
- S = ปัจจัยด้านความปลอดภัย โดยปกติคือ 1.25 หรือสูงกว่า
ความผิดพลาดในการเลือกซื้อหลายครั้งเกิดขึ้นเพราะพิจารณาเฉพาะน้ำหนักของผลิตภัณฑ์เท่านั้น ในการทดสอบการสั่นสะเทือนจริง อุปกรณ์ยึด หัวขยาย โต๊ะเลื่อน และมวลของตัวสั่นก็มีส่วนในการสร้างแรงสั่นด้วยเช่นกัน ระบบที่ดูเหมือนจะเพียงพอในทางทฤษฎีอาจมีขนาดเล็กเกินไปเมื่อรวมมวลที่เคลื่อนที่ทั้งหมดเข้าไปด้วย
รูปที่ 2 แผนภาพการคำนวณแรงสำหรับการเลือกใช้ระบบทดสอบการสั่นสะเทือน: มวลของน้ำหนักบรรทุก มวลของอุปกรณ์ยึด มวลของตัวเหนี่ยวนำ ความเร่ง และปัจจัยด้านความปลอดภัย
ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ เทียบกับ ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ ระบบทดสอบการสั่นสะเทือน
ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศมักเหมาะสำหรับการทดสอบแรงขนาดเล็กถึงขนาดกลาง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป บรรจุภัณฑ์ และการทดสอบความน่าเชื่อถือในห้องปฏิบัติการ ติดตั้งและบำรุงรักษาง่ายกว่า แต่ควรพิจารณาถึงเสียงรบกวนจากพัดลมและการระบายความร้อนด้วย
ระบบสั่นสะเทือนแบบระบายความร้อนด้วยน้ำมักถูกเลือกใช้สำหรับการทดสอบที่มีแรงสูง น้ำหนักบรรทุกมาก แบตเตอรี่ ยานยนต์ อวกาศ และการทดสอบที่มีระยะเวลานาน ระบบเหล่านี้ให้การควบคุมอุณหภูมิที่ดีกว่าและมีเสียงรบกวนน้อยกว่าบริเวณใกล้กับตัวสั่น แต่ต้องมีการหมุนเวียนน้ำ การแลกเปลี่ยนความร้อน และการวางแผนการติดตั้งที่ซับซ้อนกว่า
| ปัจจัยการคัดเลือก | ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ | ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ |
| โปรแกรมทั่วไป | อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนขนาดเล็ก บรรจุภัณฑ์ | แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า ยานยนต์ การบินและอวกาศ การบรรทุกหนัก |
| ช่วงแรง | ต่ำถึงปานกลาง | ปานกลางถึงสูง |
| การติดตั้ง | เรียบง่ายขึ้น | ต้องใช้ระบบน้ำหล่อเย็น |
| สัญญาณรบกวน | สูงขึ้นเนื่องจากพัดลม | บริเวณใกล้จุดทดสอบด้านล่าง |
| ซ่อมบำรุง | ง่ายดาย | จำเป็นต้องมีการตรวจสอบคุณภาพน้ำและการบำรุงรักษาเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน |
| เหมาะสำหรับ | การทดสอบความน่าเชื่อถือของห้องปฏิบัติการมาตรฐาน | การทดสอบด้วยแรงสูงและระยะเวลานาน |
รูปที่ 3 การเปรียบเทียบระบบทดสอบการสั่นสะเทือนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศกับแบบระบายความร้อนด้วยน้ำ สำหรับการทดสอบในห้องปฏิบัติการทั่วไป การทดสอบแรงสูง และการใช้งานที่รับน้ำหนักมาก
คุณต้องการใช้โต๊ะเลื่อนแนวนอนเมื่อใด?
จำเป็นต้องใช้แท่นเลื่อนแนวนอนเมื่อต้องทดสอบผลิตภัณฑ์ในแกน X หรือ Y โดยไม่ต้องพลิกผลิตภัณฑ์ไปด้านข้าง ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ ชุดแบตเตอรี่ โมดูลยานยนต์ ผลิตภัณฑ์ที่มีของเหลว และอุปกรณ์ที่ต้องคงอยู่ในตำแหน่งการทำงานปกติระหว่างการทดสอบ
สำหรับการทดสอบแบบสามแกน การกำหนดค่าทั่วไปมีดังนี้:
- การสั่นสะเทือนในแนวตั้ง: แกนสั่นหรือตัวขยายหัวสั่น
- การสั่นสะเทือนตามแกน X ในแนวนอน: โต๊ะเลื่อน
- การสั่นสะเทือนตามแกน Y ในแนวนอน: หมุนผลิตภัณฑ์หรือใช้การตั้งค่าโต๊ะเลื่อนแบบอื่น
รูปที่ 4 ระบบทดสอบการสั่นสะเทือนแบบโต๊ะเลื่อนแนวนอนสำหรับการทดสอบแกน X พร้อมโมดูลแบตเตอรี่ เครื่องเขย่า และตัวควบคุมการสั่นสะเทือน
ตารางคัดเลือกตามอุตสาหกรรม
| Industry | มาตรฐานทั่วไป | จุดเน้นในการคัดเลือกที่สำคัญ | การกำหนดค่าที่แนะนำ |
| แบตเตอรี่ EV | สหประชาชาติ 38.3, ISO 12405, IEC 62660, ECE R100 | รับน้ำหนักได้มาก ความปลอดภัย การสั่นสะเทือนเป็นเวลานาน | เครื่องเขย่าแรงสูง + ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำ + โต๊ะเลื่อนแนวนอน |
| ชิ้นส่วนยานยนต์ | มาตรฐาน ISO 16750, GMW 3172, VW, Ford, Toyota | การสั่นสะเทือนหลายแกน สภาพแวดล้อมแบบผสมผสาน | เครื่องเขย่า + โต๊ะเลื่อน + ห้องควบคุมอุณหภูมิ |
| การบินและอวกาศ | MIL-STD-810, RTCA DO-160 | ความเร่งสูง แรงกระแทก การสั่นสะเทือนแบบสุ่ม | เครื่องเขย่าแรงสูง + ตัวควบคุมขั้นสูง |
| อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค | IEC 60068, ISTA | ความถี่สูง, น้ำหนักบรรทุกน้อย, อัตราการส่งข้อมูลสูง | เครื่องเขย่าระบายความร้อนด้วยอากาศ + ตัวขยายหัวเขย่า |
| บรรจุภัณฑ์ | ISTA, ASTM D999 | การจำลองการขนส่ง | เครื่องเขย่าแรงปานกลาง + ระบบยึดจับ |
| อุปกรณ์การแพทย์ | IEC 60068 ขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องในการขนส่ง | ความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ | ตัวควบคุมความแม่นยำสูง + อุปกรณ์จับยึดแบบกำหนดเอง |
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการเลือกใช้ระบบทดสอบการสั่นสะเทือน
- คำนวณเฉพาะน้ำหนักของผลิตภัณฑ์โดยไม่คำนึงถึงมวลของอุปกรณ์ยึด
- การเลือกพิกัดแรงโดยไม่ตรวจสอบขีดจำกัดการเคลื่อนที่ ความเร็ว และความเร่ง
- ละเลยข้อกำหนดการเคลื่อนที่ความถี่ต่ำ
- เลือกการทดสอบการสั่นสะเทือนในแนวตั้งเฉพาะเมื่อต้องการทดสอบในแนวนอนเท่านั้น
- ซื้อเครื่องปั่นโดยไม่ตรวจสอบฟังก์ชันซอฟต์แวร์ของตัวควบคุมก่อน
- ประเมินความต้องการด้านแหล่งจ่ายไฟของห้องปฏิบัติการ การรับน้ำหนักของพื้น และระบบระบายความร้อนต่ำเกินไป
- การใช้ตัวยึดแบบทั่วไปที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนหรือการเคลื่อนที่ข้ามแกน
- การเลือกใช้ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับการทดสอบแรงสูงเป็นเวลานาน
- โดยไม่คำนึงถึงการขยายตัวในอนาคต เช่น การบูรณาการห้องควบคุมสภาพแวดล้อม
- เปรียบเทียบเฉพาะราคาโดยไม่พิจารณาความสามารถในการทดสอบและความน่าเชื่อถือโดยรวม
ทำไมต้องร่วมงานกับ KINGPO?
KINGPO ให้บริการสนับสนุนการกำหนดค่าระบบทดสอบการสั่นสะเทือนแบบกำหนดเองสำหรับห้องปฏิบัติการ ผู้ผลิต และสถาบันทดสอบ โดยพิจารณาจากน้ำหนักผลิตภัณฑ์ มาตรฐานการทดสอบ โปรไฟล์การสั่นสะเทือน ทิศทางแกน ข้อกำหนดของอุปกรณ์จับยึด และสภาพแวดล้อมของห้องปฏิบัติการ วิศวกรของ KINGPO สามารถช่วยเลือกเครื่องเขย่า เครื่องขยายสัญญาณ ตัวควบคุม ระบบระบายความร้อน โต๊ะเลื่อน อุปกรณ์จับยึด และโซลูชันการทดสอบสภาพแวดล้อมแบบครบวงจรที่เหมาะสมได้
สำหรับโครงการที่เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ ชิ้นส่วนยานยนต์ ชิ้นส่วนอากาศยาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ KINGPO สามารถให้คำปรึกษาทางเทคนิค การกำหนดค่าระบบ การสนับสนุนการติดตั้ง และคำแนะนำเกี่ยวกับโซลูชันการทดสอบได้
ต้องการสำเนาแบบออฟไลน์หรือไม่?
ดาวน์โหลดไฟล์ PDF ความละเอียดสูงฉบับเต็ม เพื่อรับสูตรทางวิศวกรรมที่คำนวณไว้ล่วงหน้าทั้งหมด ($F = (m_1 + m_2 + m_3) \cdot a$) และแผนผังการเดินสายห้องรวม
- ครบ 24 หน้า
- เมทริกซ์ MIL-STD-810 / UN 38.3
- รวมไดอะแกรมความละเอียดสูงไว้ด้วย
