模擬運輸試驗是醫用電氣產品環境試驗中機械環境試驗的一項重要試驗項目，那醫用(yong)電氣產(chan)品為什么(me)都選擇(ze)振動試驗(yan)臺(tai)來做(zuo)模擬運輸(shu)試驗(yan)？下面小編給大家相信分析下！運輸試驗屬于隨機的疲勞累積損傷試驗。為達到等效模擬，通常采用載重汽車實地試驗驗證，，或使用專用的模擬運輸臺進行試驗。但是，當遇到一些產品質量超過500 kg的大型設備，普通承載能力運輸臺無法滿足試驗要求，實現模擬運輸試驗較為困難。為了能夠更好地完成模擬運輸試驗，節約人力、物力成本，現分析采用振動試驗臺替代模擬運輸試驗的可行性，

 

 

模擬運輸試驗是醫用電氣產品環境試驗中機械環境試驗的一項重要試驗項目，運輸試驗屬于隨機的疲勞累積損傷試驗，主要用于驗證醫用電氣設備在頻繁運輸過程中對振動與沖擊的防護能力。為達到等效模擬，可采用實地汽車運輸考核，但從人力、物力、時間角度考慮，實現難度大，因此，一些設備商研制了模擬運輸臺。但是，對于一些產品質量超過500 kg的大型設備，普通承載能力運輸臺無法滿足試驗要求，模擬運輸試驗實現起來較為困難。為了能夠更好地完成模擬運輸試驗，節約人力、物力成本，本研究通過試驗分析論證采用振動試驗臺替代模擬運輸試驗的可行性。試驗樣品選擇較有代表性的中型生化分析儀產品，樣品重量約100 kg，采用木包裝。

 

 

1、模擬運輸(shu)臺(tai)原(yuan)理分析

1.1  工作原理

 

 

GB/T 14710-2009《醫用電器環境(jing)要求及(ji)試驗方法》[1] 中對運輸試驗的要求為(wei)：設備為(wei)正常出(chu)廠包裝(zhuang)，行(xing)(xing)車路(lu)(lu)面為(wei)三級公路(lu)(lu)，行(xing)(xing)車距離為(wei)200 km ；行(xing)(xing)車速度為(wei)30~40 km/h。試驗可以(yi)使用載重汽車以(yi)及(ji)運輸試驗裝(zhuang)置進行(xing)(xing)。 

公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)等級的定義(yi)在《JTG B01-2003公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)工程技術標準(zhun)》[2]中描(miao)述如下：（1）高速公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)為(wei)專供(gong)(gong)汽(qi)(qi)車(che)分向(xiang)分車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛(shi)并應全(quan)部控制(zhi)出入的多(duo)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)；（2）一級公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)為(wei)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)車(che)分向(xiang)分車(che)道(dao)(dao)行(xing)駛(shi)并可根據需要(yao)控制(zhi)出入的多(duo)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)；（3）二級公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)為(wei)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)駛(shi)的雙(shuang)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)；（4）三級公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)為(wei)主要(yao)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)駛(shi)的雙(shuang)車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)；（5）四(si)級公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)為(wei)主要(yao)供(gong)(gong)汽(qi)(qi)車(che)行(xing)駛(shi)的雙(shuang)車(che)道(dao)(dao)或單車(che)道(dao)(dao)公(gong)(gong)(gong)(gong)路(lu)(lu)(lu)。 

模(mo)(mo)擬運輸(shu)試驗(yan)臺(tai)絕大多數(shu)是(shi)針對三(san)級公(gong)路運輸(shu)而研制的，其用于模(mo)(mo)擬實際汽(qi)車(che)運輸(shu)過程中給產(chan)品(pin)帶來的疲勞損傷，并按概(gai)率與(yu)統計隨機振動條件相(xiang)同的原理(li)，使振動能量按線性范圍對加速度(du)值提高一定的倍數(shu)，從(cong)而縮短(duan)試驗(yan) 時間而進行(xing)試驗(yan)。

模擬(ni)運輸(shu)臺(tai)的(de)設計參數主要(yao)依據《QJ/T 815.2-94產品公路運輸(shu)加(jia)速模擬(ni)試驗方法》[3]設定(ding)。該標(biao)準(zhun)中規定(ding)了模擬(ni)運輸(shu)臺(tai)的(de)關鍵技術(shu)指標(biao)，見表1。

 

 

 

表(biao)1　模(mo)擬運輸臺技術指標

 

 

 

模擬運輸(shu)試驗振動加速因(yin)子α的計算公式如(ru)下：

根據公式代入相關值進行(xing)計算，可(ke)以得出，產品(pin)在模(mo)擬運(yun)輸測試中(zhong)，如(ru)果需(xu)要完成實際(ji)200 km的(de)路程運(yun)輸，需(xu)要在模(mo)擬運(yun)輸臺上進行(xing)1.5 h的(de)試驗。

 

 

 

1.2  模(mo)擬運輸臺頻譜采集 

 

 

 

為了能夠更(geng)好地采(cai)(cai)集(ji)模擬運(yun)輸臺的(de)(de)頻(pin)(pin)譜，我們在設置(zhi)頻(pin)(pin)譜分析儀(yi)的(de)(de)時候頻(pin)(pin)譜采(cai)(cai)集(ji)設定了每隔(ge)2 s采(cai)(cai)集(ji)以及頻(pin)(pin)譜加速度超過0 g2/Hz采(cai)(cai)集(ji)。 

模擬運(yun)輸臺(tai)的(de)測試時間(jian)為(wei)90 min，在完成測試后，停(ting)止(zhi)頻譜分(fen)析(xi)儀，將其中的(de)數(shu)據導出后進行分(fen)解。其中X軸為(wei)模擬運(yun)輸臺(tai)行駛的(de)左右方向(xiang)，Y軸為(wei)模擬運(yun)輸臺(tai)的(de)行駛方向(xiang)，Z軸為(wei)運(yun)輸臺(tai)的(de)上下顛(dian)簸(bo)方向(xiang)。 

 

 

 

1.3  模擬運(yun)輸臺頻譜分解

 

 

 

隨著公路等(deng)級(ji)的(de)(de)(de)提(ti)高，車(che)(che)輛(liang)在公路上行駛的(de)(de)(de)速度提(ti)高，汽車(che)(che)產生的(de)(de)(de)振動頻(pin)(pin)率(lv)(lv)也(ye)隨之變(bian)(bian)快。一般汽車(che)(che)在公路上行駛的(de)(de)(de)主要頻(pin)(pin)率(lv)(lv)為1~200 Hz。我們在分解頻(pin)(pin)譜圖(tu)像時(shi)遵循以下幾個(ge)(ge)原則：（1）剔(ti)除超出(chu)200 Hz的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)，留下1~200 Hz 的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)點(dian)；（2）如(ru)在200 Hz后(hou)段(duan)(duan)出(chu)現較大尖(jian)峰(feng)，需要留下該(gai)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)點(dian)的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)譜密度值；（3）對(dui)于較平滑的(de)(de)(de)功(gong)率(lv)(lv)譜密度變(bian)(bian)化(hua)不大的(de)(de)(de)線(xian)段(duan)(duan)，相近的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)點(dian)功(gong)率(lv)(lv)譜密度不變(bian)(bian)；（4）對(dui)于出(chu)現波峰(feng)和波谷的(de)(de)(de)曲(qu)線(xian)段(duan)(duan)，直接選取該(gai)條曲(qu)線(xian)段(duan)(duan)功(gong)率(lv)(lv)譜密度最大以及最小頻(pin)(pin)率(lv)(lv)點(dian)進行記錄。 

依照以上原則(ze)對3個軸(zhou)向(xiang)的頻譜(pu)圖進行分解，最終得出了3個軸(zhou)向(xiang)的頻率(lv)以及功率(lv)譜(pu)密度，見表2~4。

 

 

 

表(biao)2　運輸臺X軸(zhou)向(xiang) 

表3　運輸臺Y軸(zhou)向

表4　運輸(shu)臺Z軸(zhou)向

 

 

 

2、振(zhen)動試驗臺(tai)與模擬運輸臺(tai)的振(zhen)動頻譜對比分析

 

2.1  測試方法 

 

 

 

使用帶外(wai)包裝的(de)測試樣(yang)品(pin)在(zai)振動試驗臺上分(fen)別進行模擬運輸臺的(de)3個軸向(xiang)測試。將(jiang)樣(yang)品(pin)放置在(zai)振動試驗臺中心位置上，用鐵桿(gan)將(jiang)其(qi)四周圍住，控制(zhi)傳感器固定在(zai)振動臺面上。依(yi)據(ju)測試條(tiao)件(jian)，分(fen)別將(jiang)模擬運輸臺的(de)3個軸向(xiang)測試條(tiao)件(jian)按表2~4的(de)數據(ju)輸入到振動試驗臺的(de)控制(zhi)程序中。 

 

 

 

2.2  測試過程(cheng) 

2.2.1  Z軸振動 

 

 

 

輸(shu)入運(yun)輸(shu)臺Z軸(zhou)測試條(tiao)件，得出Z軸(zhou)的(de)振動(dong)(dong)加(jia)速(su)度均方根值約0.68 g2/Hz，振幅約2.17 mm。目測振動(dong)(dong)量(liang)級與模(mo)擬運(yun)輸(shu)臺相差不多。主要能量(liang)集中在3~7 Hz頻段，與模(mo)擬運(yun)輸(shu)臺設計的(de)振動(dong)(dong)頻率相符。 

 

 

 

2.2.2  X軸振動(dong)

 

 

輸(shu)(shu)入運輸(shu)(shu)臺X軸(zhou)測試條(tiao)件(jian)，得出X軸(zhou)的振動加速(su)度(du)均方根值約0.28 g2/Hz，振幅約0.17 mm。由于(yu)X軸(zhou)方向(xiang)為汽車行(xing)駛方向(xiang)的左右方向(xiang)，從測試曲線來看，我們依據振動試驗中疲勞關系的計算公式： 

計(ji)算后得出(chu)：Tx=34.78Tz。X軸(zhou)的疲勞強度相比Z軸(zhou)太小(xiao)，因此(ci)可以忽略X軸(zhou)的振(zhen)動(dong)測(ce)試。 

 

 

 

2.2.3  Y軸振動(dong)

 

 

輸(shu)入(ru)運輸(shu)臺(tai)Y軸測試條(tiao)件(jian)，得出(chu)Y軸的(de)振動加速度(du)均方(fang)根值約0.32 g2/Hz，振幅約1.19 mm。根據(ju)測試曲線，我(wo)們依據(ju)振動試驗中疲勞關系的(de)計算公式：

 

 

 

計算后(hou)得出TY=20.39TZ。Y軸(zhou)的疲勞強度(du)相(xiang)比Z軸(zhou)太小(xiao)，因此可(ke)以忽略Y軸(zhou)的振動測試。

 

2.3  模(mo)擬運(yun)輸振(zhen)動頻(pin)譜(pu)測試小結

 

 

從上(shang)述分(fen)析可以(yi)看出(chu)，X軸(zhou)和Y軸(zhou)雖然也存在(zai)一定程度的振(zhen)(zhen)動(dong)，但振(zhen)(zhen)動(dong)量級(ji)很小，不管是從接(jie)觸感覺(jue)還是實際量值(zhi)，均遠遠小于Z軸(zhou)，考慮到大型樣品實際運輸(shu)的安(an)裝情況，振(zhen)(zhen)動(dong)來源(yuan)主要(yao)為(wei)Z軸(zhou)，即上(shang)下方向，因此(ci)，后續如果進行模(mo)擬運輸(shu)臺的振(zhen)(zhen)動(dong)試驗，只需要(yao)針對Z軸(zhou)測試，X軸(zhou)、Y軸(zhou)振(zhen)(zhen)動(dong)帶來的影響可以(yi)近似忽略。

 

 

 

 

3、試驗結論

 

 

 

分析對(dui)比(bi)(bi)模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)輸試驗振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻(pin)譜(pu)，可(ke)以得出以下幾個結論：（1）模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)輸振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)試驗的(de)X軸、Y軸所產生的(de)疲勞(lao)系數相比(bi)(bi)Z軸較(jiao)低，只(zhi)需進行(xing)Z軸的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)測試即可(ke)，無需進行(xing)X軸以及Y軸的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)試驗；（2）使用振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)試驗臺(tai)(tai)模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)輸試驗相比(bi)(bi)使用模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)輸臺(tai)(tai)試驗，其疲勞(lao)系數、振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻(pin) 譜(pu)基本相同(tong)，在(zai)重點考查(cha)三級公路運(yun)輸試驗時，可(ke)以替代其完成模(mo)(mo)擬(ni)運(yun)輸測試。 

綜上所述，必要時可通過使用振動試驗臺的隨機振動試驗替代模擬運輸試驗，試驗中選擇Z軸振動試驗進行測試，這樣可以節約公路測試的費用，提升測試的便捷性及可操作性。 

 

【參考文(wen)獻(xian)】

［1］中(zhong)(zhong)華人民共和國(guo)國(guo)家質量(liang)監督檢驗(yan)檢疫總(zong)局，中(zhong)(zhong)國(guo)國(guo)家標準化管(guan)理委員會. GB/T 14710-2009 醫用(yong)電器(qi)環(huan)境要求及試驗(yan)方法[S].北京：中(zhong)(zhong)國(guo)標準出版(ban)社，2010.

［2］中華人民共和國交通(tong)部.JTG B01-2003 公(gong)路工程技術標準(zhun)[S].北京：人民交通(tong)出版社，2004.

［3］中(zhong)國航(hang)天工業(ye)總(zong)公司.QJ/T 815.2-94產品公路運輸加速模(mo)擬(ni)試(shi)驗方法(fa) [S].北(bei)京(jing)：中(zhong)國航(hang)天工業(ye)總(zong)公司第七〇八研究(jiu)所，1994.