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APS 400

Kugelgelagerter Langhub-Schwingungserreger

ELECTRO-SEIS® Modalerreger mit bis zu 445 N max. Kraft - für die Anregung größerer Strukturen (Gebäudedecken oder Brücken)

ANWENDUNGSBEREICHE

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APS 400
APS 400

Key Features

Anwendung

 Anwendung
  • Bestimmung der Eigenfrequenzen, Formen, Dämpfungsverhältnisse und Spannungsverteilungen
  • Anregung von im Werk hergestellten oder vor Ort installierten Anlagen, um die Einhaltung der seismischen Spezifikationskriterien nachzuweisen

Anwendungsbereich

 Anwendungsbereich
  • Seismische Simulation für Komponenten
  • Prüfung und Kalibrierung für seismische Instrumente
  • Geologische Dienstleistungen, Wissenschaft, Physik und Seismologie

Eigenschaften

 Eigenschaften
  • Sinuswelle, Sweep-Sinuswelle, zufällige oder Impulskraftwellenformen
  • Flexibilität beim Testaufbau – Modi mit festem Körper, freiem Körper, freiem Montagetisch

Produktdetails

  • Kraft, max.: 445 N
  • Hub, max.: 158 mm (Spitze-Spitze)
  • Frequenzbereich: DC...200 Hz
  • Last am Ankerbefestigungspunkt, max.: 9.0 kg
  • Anregungsrichtung: vertikal oder horizontal

 

Detaillierte Angaben siehe aktuelles Datenblatt. Änderungen vorbehalten.

Betriebsarten

Free Body Mode

Hauptmerkmale
  • Für Prüfobjekte in großer Höhe geeignet
  • Angeregtes Erregergehäuse überträgt Reaktionskraft in die Prüfstruktur
  • Messung der eingeleiteten Kraft durch einen Kraftaufnehmer oder anhand der Beschleunigung des Erregergehäuses

Bei vielen Prüfstrukturen liegen die gewünschten Kraftübertragungspunkte in einer beträchtlichen Höhe über dem Boden. Bei Prüfungen an derartigen Objekten können Stützstrukturen des Fixed Bode Mode nicht ohne Weiteres verwendet werden, außerdem ist dies mit hohen Kosten verbunden. In diesen Anwendungsfällen kann der Free Body Mode genutzt werden. In dieser Betriebsart dient das Erregergehäuse als Reaktionsmasse, indem der Erreger oben aufgehängt wird. Außer mit einem Kraftaufnehmer kann die eingeleitete Kraft sehr einfach anhand der Axialbeschleunigung des Erregergehäuses ermittelt werden. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Instrumentierung des Prüfsystems, denn die mit einem Beschleunigungsaufnehmer gemessene Beschleunigung korreliert mit der Strukturantwort.

Fixed Body Mode

Hauptmerkmale
  • (Erzeugte) Erregerkraft wirkt direkt auf die Struktur ein
  • Geringer Einfluss auf die Struktur aufgrund der geringen Armaturmass
  • Messung der übertragenen Kraft durch Kraftaufnehmer oder über Erregerstrom

Im Fixed Body Mode ist der Erregerkörper fixiert, und die Armatur an der Prüfstruktur befestigt.
Damit wirkt die Kraft des Erregers direkt auf die Prüfstruktur ein. In dieser Betriebsart kann die auf die Prüfstruktur einwirkende Kraft gemessen werden, indem ein Kraftaufnehmer in die Schubstange zwischen Armatur und Prüfstruktur montiert wird. Alternativ kann der Erregerstrom als direktes Maß für die erzeugte Kraft genutzt werden. Die erzeugte Kraft entspricht etwa der auf eine resonante Prüfstruktur übertragenen Kraft, da die Armaturmasse im Vergleich zur modalen Masse der meisten großen Prüfstrukturen normalerweise gering ist.

Shaker Table Mode

Hauptmerkmale
  • Tische mit langem Horizontal- und Vertikalhub
  • Robuste Geräteausführung für den Einsatz unter rauen Bedingungen
  • Hohe Nutzlast – max. 20 kg

Horizontale und vertikale Schwingtische nutzen die hohe Belastbarkeit der Armaturführung und der Aufhängungssysteme des APS 113, um einen langen Hub zur Erregung von Prüflasten zu erzeugen. Jeder Schwingtisch beinhaltet bereits eine bestimmte Anzahl von verschiedenen Gewinden mit Spiraleinsätzen, die zur direkten Befestigung der Prüflast oder einer Halterung dafür am Tisch dienen. Die im Arbeitsfrequenzbereich resonante mechanische Eingangsimpedanz kann stark schwanken. Daher zeigt das Beschleunigungsverhalten des Tisches und Prüfobjektunterteils bei Frequenzänderungen die bekannten Maxima und Minima.
Es empfiehlt sich deshalb, das Strukturverhalten mithilfe von Beschleunigungsaufnehmern zu überwachen.

Reaction Mass Mode

Hauptmerkmale
  • Inertial-Schwingungserreger
  • Vertikaler oder horizontaler Betrieb
  • Leicht zu installierende Reaktionsmasse

Bei vielen großen Prüfstrukturen, die horizontale Oberflächen (wie z.B. Böden) aufweisen, müssen vertikale oder horizontale Kräfte an diese Oberflächen angelegt werden, um resonante Schwingungsmodi zu erzeugen. Die APS-Erreger können im vertikalen oder horizontalen Free Armature Mode verwendet werden, indem das Erregergehäuse auf der horizontalen Oberfläche abgestellt wird. Die bewegliche Armatur dient als Reaktionsmasse, die die Übertragung der Erregerkraft über das Erregergehäuse auf die Oberfläche ermöglicht (Inertial-Erreger). Unterhalb einer bestimmten Übergangsfrequenz begrenzt der Hub des Erregers die Beschleunigung der Armatur und somit die maximale Kraft. Mit zusätzlichen Massen, z. B. APS 0112 oder 4001, kann diese Frequenz abgesenkt werden. Die auf die Struktur wirkende Kraft kann durch einen Kraftaufnehmer oder durch Messen der Beschleunigung der beweglichen Massen ermittelt werden.

Performance

Der Hauptzweck des APS 400 ELECTROSEIS®-Shakers besteht darin, die dynamischen Eigenschaften mechanischer Strukturen zu bestimmen. Bei Resonanz ist eine große Menge an Energie in der Struktur enthalten, und der Shaker muss die daraus resultierende Bewegung auffangen. Er muss jedoch nur die tatsächliche mechanische Leistung liefern, die durch Dämpfungsmechanismen innerhalb der Struktur abgeführt wird.
Wenn ein Antriebspunkt an einer Struktur in Resonanz mit einer Geschwindigkeit von 1000 mm/s Spitze schwingt und eine Kraft von 445 N Spitze erforderlich ist, um das Schwingungsniveau aufrechtzuerhalten, liefert der Shaker etwa 220 W RMS an die Struktur.
Eine solche Belastung des Shakers wird als angepasste Resonanzlast bezeichnet und ist rein ohmsch, da die Kraft in Phase mit der Geschwindigkeit ist. Eine solche Belastung des Schwingungserregers wird als angepasste Resonanzlast bezeichnet und ist rein ohmsch, da die Kraft in Phase mit der Geschwindigkeit ist.
Wenn die Resonanzlast nicht 445 N × 1000 mm/s, können nicht die vollen 220 Watt mechanischer Leistung an die Struktur abgegeben werden, da das System entweder kraft- oder geschwindigkeitsbegrenzt ist. Wenn der resultierende maximale Ansprechwert nicht groß genug ist, hat der Anwender die Möglichkeit, den Shaker an einen Antriebspunkt mit einer Impedanz zu verschieben, die näher am angepassten Wert liegt, oder weitere Shaker zu der Anordnung hinzuzufügen, die die Struktur antreibt.
Innerhalb der Grenzen der maximalen Kraft und Geschwindigkeit ist die tatsächlich auf eine Struktur übertragene Leistung eine Funktion der mechanischen Eingangsimpedanz am Antriebspunkt. Bei typischen Modaltests variiert diese Eingangsimpedanz stark in ihrer Größe und ihrem Phasenwinkel. Bei unterschiedlichen Frequenzen kann die Eingangsimpedanz des Antriebspunkts vorwiegend federartig, masseartig oder widerstandsartig erscheinen.
Da das Ziel der Prüfungen darin besteht, Resonanzmodi zu ermitteln, bei denen die mechanische Eingangsimpedanz aller Antriebspunkte resistiv ist, ist die maximale Leistungsfähigkeit des Shakers am aussagekräftigsten in Bezug auf die Kraft und Geschwindigkeit angegeben, die beim Antrieb einer angepassten resistiven Last erreicht werden kann.
Daher wird die Leistung in Form von Grafiken dargestellt, die die Hüllkurven der maximalen Kraft und Geschwindigkeit an eine Resonanzstruktur als Funktionen der Resonanzfrequenz der Struktur anzeigen.
Eine weitere Anwendung ist die Erregung zur Sensorkalibrierung. Beschleunigungskurven des APS 400 ELECTROSEIS®-Shakers mit verschiedenen Massenlasten sind in diesem Diagramm für die Leistung von 445 N dargestellt.

Kraftkurve

Details

Geschwindigkeitskurve

Details

Beschleunigung mit verschiedenen Nutzlasten

Details

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Frank Schulz
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