ГОСТ 30630.1.8-2002 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие вибрации с воспроизведением заданной акселерограммы процесса

межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации
(мгс)

interstate council for standardization, metrology and certification
(isc)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ

ГОСТ
30630.1.8-
2002

(МЭК 60068-2-57:
1989)

Методыиспытаний на стойкость к механическим внешним
воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий

ИСПЫТАНИЯНА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ С ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕМ ЗАДАННОЙ АКСЕЛЕРОГРАММЫ ПРОЦЕССА

IEC 60068-2-57:1989
Environmental testing - Part 2-57: Test - Test Ff: Vibration -
Time-history method
(MOD)

Москва
Стандартинформ
2007

 

Содержание

Предисловие

Цели, основныепринципы и основной порядок проведения работ по межгосударственнойстандартизации установлены ГОСТ1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандартымежгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственнойстандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕНОткрытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля идиагностики технических систем» на основе собственного аутентичного переводастандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕНГосстандартом России

3 ПРИНЯТМежгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации(протокол № 21 от 30 мая 2002 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по
МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны по
МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Азербайджан

AZ

Азгосстандарт

Армения

AM

Армгосстандарт

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Кыргызстан

KG

Кыргызстандарт

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Российская Федерация

RU

Госстандарт России

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Туркменистан

TM

Главгосслужба «Туркменстандартлары»

Узбекистан

UZ

Узгосстандарт

Украина

UA

Госстандарт Украины

4Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международномустандарту МЭК 60068-2-57:1989 «Испытания на воздействие внешних факторов. Часть2. Испытания. Испытание Ff.Вибрация, задаваемая вформе акселерограммы» (IEC 60068-2-57:1989 ((Environmentaltesting - Part 2-57: Tests - Test Ff: Vibration - Time-history method»).

Степеньсоответствия - модифицированная (MOD). Настоящий стандарт идентичен ГОСТР 51499-99

5Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14июня 2007 г. № 136-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 30630.1.8-2002 (МЭК60068-2-57:1989) введен в действие в качестве национального стандартаРоссийской Федерации с 1 ноября 2007 г.

6Введен впервые

(Поправка,ИУС 5 2008 г.).

(Поправка,ИУС 1 2009 г.).

Информация о введении в действие (прекращениидействия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальныестандарты».

Информацияоб изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальныестандарты», а текст этих изменений - в информационных указателях «Национальныестандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующаяинформация будет опубликована в информационном указателе «Национальныестандарты»

Введение

Настоящийстандарт устанавливает метод испытаний на вибропрочность и виброустойчивостьмашин и оборудования всех видов, которые в процессе эксплуатации могутподвергаться воздействию случайных динамических сил небольшой длительности,типичными примерами которых являются механические напряжения в оборудованиивследствие землетрясений, взрывов и в процессе движения транспорта.

Испытания навибропрочность и виброустойчивость проводят посредством возбуждения образцавибрацией с заданным спектром ответа, характеристики которого должны бытьтакими, чтобы моделировать эффект воздействия динамических сил.

Формавозбуждаемой в процессе испытаний вибрации может быть в виде акселерограммыреального процесса (естественный процесс), в виде выборки случайного процессаили в виде акселерограммы, искусственно созданной на основе заданного спектраответа. Использование возбуждения на основе заданной акселерограммы процессапозволяет воздействовать на образец вибрацией в широкой полосе частот. Это даетвозможность одновременного возбуждения всех мод колебаний образца вдольнаправления (или направлений) возбуждения и позволяет учитывать эффекты,связанные с появлением напряжений в конструкции под действием связанных мод.

В стандартеприведены методы проведения испытаний и измерений вибрации в заданных точках суказанием требований к воспроизводимой вибрации и выбору степени жесткостиусловий испытаний (включая диапазон частот испытаний, форму спектра ответа,число пиков высокой энергии в сигнале отклика и число временных процессов).

Результатывибрационных испытаний всегда зависят от квалификации проводящего их персонала,о чем должны быть осведомлены и поставщик продукции, и ее потребитель.

В целяхсогласования настоящего стандарта с комплексом межгосударственных стандартов«Методы испытаний машин, приборов и других технических изделий на стойкость квнешним воздействующим факторам» в нем опущен ряд разделов и приложений,имеющихся в МЭК 60068-2-57-89, а вместо них приведены ссылки на соответствующиестандарты комплекса. Кроме этого, изменено построение стандарта. В то же времяв настоящем стандарте сохранена вся совокупность требований, установленных вМЭК 60068-2-57-89.

ГОСТ 30630.1.8-2002
(МЭК 60068-2-57:1989)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Методы испытаний на стойкость к механическим внешнимвоздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий

ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИ С ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕМ ЗАДАННОЙАКСЕЛЕРОГРАММЫ ПРОЦЕССА

Test methods forresistance to environmental factors of machines, instruments and otherarticles.
Time-history vibration tests

Дата введения - 2007-11-01

1 Область применения

Настоящийстандарт распространяется на машины, приборы и другие технические изделия всехвидов (далее - образцы) и устанавливает метод испытаний для определенияспособности образца противостоять воздействию вибрации, заданной в форме акселерограммы.

Цельюиспытаний на вибропрочность является определение слабых мест механическойконструкции или ухудшения рабочих характеристик образца и использованиеполученных результатов в соответствии с правилами, устанавливаемыми встандартах и технических условиях на продукцию или методиках испытаний (далее -НД), для принятия решения о его приемке. Должен ли образец в процессе испытанийфункционировать или он подвергается воздействию вибрации в неработающемсостоянии, должно быть определено в соответствующем НД.

Требования кпроведению испытаний с воспроизведением заданной акселерограммы процесса дляоценки сейсмостойкости машин и оборудования - по ГОСТ30546.2.

Стандартприменяют совместно с ГОСТ30630.0.0, в котором установлены общие требования к проведению испытаний навоздействие внешних факторов.

Руководство попроведению испытаний приведено в приложении А.

2 Нормативные ссылки

В настоящемстандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 24346-80Вибрация. Термины и определения

ГОСТ30546.2-98 Испытание на сейсмостойкость машин, приборов и другихтехнических изделий. Общие положения и методы испытаний

ГОСТ30630.0.0-99 Методы испытаний машин, приборов и других технических изделийна стойкость к внешним воздействующим факторам. Общие требования

ГОСТ30630.1.1-99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующимфакторам машин, приборов и других технических изделий. Определение динамическиххарактеристик конструкций.

3 Определения

В настоящемстандарте применяют термины по ГОСТ 24346.

Кроме того, внастоящем стандарте применяют следующие термины и определения1):

1) Дляудобства пользования в настоящем разделе приведены термины, определенные в ГОСТ30630.0.0. В этом случае даны соответствующие сноски.

3.1 критическаячастота: Частота, на которой в зависимости от уровня вибрации появляетсяэффект неправильного функционирования образца или ухудшение егоэксплуатационных характеристик или наблюдаются механические резонансы илидругие эффекты, связанные с вибрацией, например дребезжание.

3.2 допускна сигнал: Характеристика точности воспроизведения заданного процесса,определяемая различием между воспроизводимым и воспроизведенным процессами.

Примечания

1 Допуск на сигнал L, %, определяют выражением

где NF- среднее квадратическое значениевоспроизведенного сигнала; F- среднее квадратическое значениевоспроизводимого сигнала.

2 Воспроизводимыйсигнал получают из реально воспроизведенного сигнала после его фильтрации вцепи управления.

3.3 точкакрепления: Место контакта образца с крепежным приспособлением иливибростолом, соответствующее обычной установке образца на месте эксплуатации.

Примечание -Если для крепления образца используют его собственные крепежные устройства,точками крепления считают точки контакта крепежного устройства, а не самогообразца.

3.4 большиепики отклика: Расчетные пиковые значения отклика осциллятора на входноевоздействие в форме акселерограммы, превышающие заданное пороговое значение(рисунок 1).

Рисунок 1 - Пример типичного откликаколебательной системы, возбуждаемой заданным временным процессом (пороговоезначение 70 %)

Примечания

1 На практике приходится обращаться к анализу отклика,поскольку в исходной акселерограмме эту характеристику выделить сложно.

2 Под пиком сигнала понимают его отклонение от нуля (всторону положительных или отрицательных значений) между двумя последовательнымиточками пересечения сигналом нулевой линии (рисунок 2).

Рисунок 2 - Пример обнаружения пиков отклика,превышающих пороговое значение (70 %)

3.5 измерительнаяточка: Заданная точка, в которой производят сбор данных в процессеиспытаний.

Примечания

1 Измерительные точки бывают двух видов: проверочные иконтрольные.

2 Для изученияповедения образца измерения могут быть проведены в точках внутри образца,однако такие точки в настоящем стандарте в качестве измерительных нерассматриваются.

3.5.1 проверочнаяточка1): Точка, расположенная на крепежном приспособлении, навибростоле или на образце как можно ближе к одной из точек крепления и жесткосвязанная с нею.

1)Соответствует определению ГОСТ30630.0.0.

Примечания

1 Если число точек крепления равно четырем ил и менее,каждую из них следует использовать в качестве проверочной точки. Если числоточек крепления превышает четыре, в соответствующем НД следует определитьчетыре наиболее представительные точки, которые и будут использованы в качествепроверочных точек.

2 В особых случаях, например для больших или сложныхобразцов, когда проверочные точки не могут быть заданы вблизи точек крепления,положение проверочных точек должно быть определено в соответствующем НД.

3 При испытаниибольшого количества образцов небольших размеров, закрепленных на одномкрепежном приспособлении, или при испытании образца небольшого размера,имеющего несколько точек крепления, для получения сигнала управления может бытьвыбрана одна проверочная (она же контрольная, см. 3.5.2) точка. При этом сигналуправления будет иметь отношение к крепежному приспособлению, а не к точкамкрепления образца (образцов). Это допускается только в том случае, если частотанизшего резонанса нагруженного крепежного приспособления намного выше верхнейграницы диапазона частот испытаний.

3.5.2 контрольнаяточка1): Одна из проверочных точек, сигнал с которой используютдля управления испытаниями таким образом, чтобы удовлетворить требованиянастоящего стандарта.

1)Соответствует определению ГОСТ30630.0.0.

3.6 акселерограмма:Запись ускорения как функции времени.

3.7 акселерограммареального процесса: Сигнал ускорения в виде функции времени, записанный вовремя определения физического процесса.

3.8 пауза:Интервал между двумя последовательными воспроизведениями акселерограммы.

Примечание - Длительность паузы Т, с, должна быть такой,чтобы не происходило значительных наложений откликов образца на воспроизведениедвух последовательных акселерограмм, и может быть получена из условия

где f- первая собственная частота, Гц;

d - коэффициент критического демпфирования на частоте f,%.

3.9 предпочтительныенаправления воздействия вибрации1): Три ортогональные оси, воздействиевдоль которых с наибольшей вероятностью приведет к появлению повреждений вобразце.

1)Соответствует определению ГОСТ30630.0.0.

3.10 выборкаслучайного процесса: Выборка из записи случайного движения, видоизмененнаяпо диапазону частот и амплитуде таким образом, чтобы обеспечить воспроизведениезаданного спектра ответа.

3.11 спектрответа2): Графикзависимости от частоты максимального отклика на заданное входное воздействиеансамбля осцилляторов с различными собственными частотами и заданнымкоэффициентом демпфирования.

2) Внаучно-технической литературе наряду с термином «спектр ответа» используюттакже «спектр отклика».

3.12 данныйспектр ответа: Спектр ответа заданной формы, установленный всоответствующем НД.

3.13 частотавыборки: Число дискретных значений, приходящихся на единицу времени (однусекунду), при представлении акселерограммы в цифровом виде.

3.14 значимаячасть заданного спектра ответа: Часть спектра, для которой ускорениеотклика превышает уровень минус 3 дБ пикового значения заданного спектра ответа(рисунок 3).

Рисунок 3 - Типичная огибающая спектра ответа

Примечание -Обычно при сейсмических воздействиях значимая часть спектра ответасосредоточена в нижней трети диапазона частот.

3.15 значимаячасть акселерограммы: Часть акселерограммы между двумя моментами времени,когда сигнал в первый раз достигает уровня 25 % пикового значения и когда он впоследний раз опускается ниже этого уровня (рисунок 4).

Рисунок 4 - Типичная форма акселерограммы

3.16 синтезированнаяакселерограмма: Акселерограмма, созданная искусственно таким образом, чтобыее спектр ответа был всюду не ниже заданного спектра ответа.

3.17 уровеньвибрации: Пиковое значение вибрации, возбуждаемой в процессе испытаний.

3.18 реальныйспектр ответа: Спектр, получаемый аналитически либо при помощи оборудованиядля спектрального анализа, который соответствует реальному движению вибростолав процессе испытаний.

3.19 ускорениенулевого периода: Значение ускорения, к которому асимптотически стремитсякривая спектра ответа в области высоких частот (рисунок 5).

Примечание -Данный термин важен с практической точки зрения, поскольку ускорение нулевогопериода представляет собой пиковое значение (например ускорения)акселерограммы. Не следует путать его с пиковым значением ускорения в спектреответа.

Рисунок 5 - Типичный график заданного спектраответа в логарифмическом масштабе

4 Крепление образца

Образец долженбыть закреплен на вибростоле в соответствии с требованиями ГОСТ30630.0.0, а порядок его установки должен быть указан в соответствующем НД.Отступление от этого порядка допускается только в обоснованных случаях и еслидоказано, что эти отступления не влияют на результат испытаний.

5 Определение частотной характеристики

Исследованиечастотной характеристики образца в заданном диапазоне частот проводят дляопределения его критических частот, если эти частоты не указаны всоответствующем НД.

Измерениячастотной характеристики образца проводят во всем диапазоне частот испытаний поГОСТ30630.1.1.

6 Начальные измерения

Перед началомиспытаний на вибропрочность и виброустойчивость образец должен быть подвергнут визуальномуосмотру, контролю размеров и проверке эксплуатационных свойств в соответствии стребованиями соответствующего НД.

7 Выдержка

7.1 Общиеположения

Если всоответствующем НД не указан другой метод, образец должен быть подвергнутвоздействию вибрации в трех предпочтительных направлениях воздействия вибрации.Порядок возбуждения вдоль той или иной оси (если этот порядок не указан всоответствующем НД) значения не имеет.

Еслиустановлено в соответствующем НД, контроль уровня возбуждаемой вибрации можетбыть дополнен контролем значения вынуждающей силы. В этом случае в НД долженбыть установлен способ определения максимального допустимого значениявынуждающей силы.

При проведениииспытаний на вибропрочность и виброустойчивость в соответствующем НД должнабыть указана степень жесткости условий испытаний, определяемая с учетомположений 7.9.При последовательном воспроизведении акселерограмм они должны быть разделеныпаузой, обеспечивающей отсутствие значительных наложений откликов образца навоздействия каждой акселерограммы.

Всоответствующем НД должно быть установлено число осей, вдоль которыходновременно происходит возбуждение вибрации: одна, две или три.

Если всоответствующем НД предписано проведение испытаний на виброустойчивость, в немдолжен быть определен режим функционирования образца и контроля его рабочиххарактеристик в процессе испытаний.

7.2 Числонаправлений возбуждения вибрации

7.2.1Возбуждение в одном направлении

Воздействиевибрацией осуществляют последовательно вдоль каждого из предпочтительныхнаправлений воздействия. Порядок возбуждения по каждому направлению значения неимеет, если иное не определено в соответствующем НД.

7.2.2Возбуждение в двух направлениях одновременно

В каждой сериииспытаний возбуждение, определяемое двумя акселерограммами, прикладываютодновременно в двух предпочтительных направлениях воздействия для данногообразца. Если эти акселерограммы одинаковы, каждое испытание проводят сначаладля фазового сдвига между акселерограммами, равного 0°, а затем - 180°.

Примечание -Если определено, что возбуждение следует осуществлять одновременно по двумосям, его можно заменить возбуждением по одной, наклонно расположенной оси,однако при этом движение вдоль двух заданных осей будет взаимозависимым. Приэтом реальный спектр ответа для каждой оси должен быть не ниже заданногоспектра ответа.

7.2.3Возбуждение в трех направлениях одновременно

В каждой сериииспытаний возбуждение прикладывают одновременно в трех предпочтительныхнаправлениях воздействия. При данном способе возбуждения его замена навозбуждение вдоль одной или двух осей не допускается.

7.3Воспроизводимое движение

Используемаяакселерограмма может быть получена одним из следующих способов:

а) какакселерограмма реального процесса;

б)синтезирована в форме полигармонического процесса в заданном диапазоне частот.В этом случае синтезированный процесс должен иметь соответствующее разрешение:

- не более 1/12октавы, если коэффициент демпфирования образца меньше или равен 2 %;

- не более 1/6октавы, если коэффициент демпфирования образца находится в диапазоне от 2 до 10% (наиболее распространенный случай);

- не более 1/3октавы, если коэффициент демпфирования образца больше или равен 10 %. Значениекоэффициента демпфирования может быть определено в соответствующем НД илиполучено другим способом, например в ходе исследования частотнойхарактеристики. Обычно это значение принимают равным 5 %.

7.4Ограничения на поперечное движение

Пиковоезначение колебаний в проверочных точках в направлении, перпендикулярномнаправлению воспроизводимой вибрации, не должно превышать 25 % заданногопикового значения акселерограммы, если иное не установлено в соответствующейНД.

В некоторыхслучаях, например для образцов больших размеров или с большой массой или нанекоторых частотах возбуждения выполнение указанного требования может оказатьсязатруднительным (см. А.1). В этом случае всоответствующем НД должно быть оговорено одно из следующих условий:

а) любоепревышение вышеуказанных значений должно быть зафиксировано и указано впротоколе испытаний;

б) поперечноедвижение (для которого известно, что оно не представляет опасности для образца)не контролируют.

7.5Ограничения на угловое движение

Если нарезультаты испытаний большое влияние оказывают паразитные угловые колебания,допуск на них должен быть установлен в соответствующем НД и отражен в протоколеиспытаний.

7.6Область допуска для заданного спектра ответа

Область допускадля заданного спектра ответа должна составлять от 0 до 50 % (см. рисунок 5).

Примечание -Допускаются незначительные отклонения отдельных точек в реальном спектре ответаза пределы области допуска, при условии, что эти точки не соответствуютрезонансным частотам образца. Если это условие не выполняется, уровеньвибрации, полученный на частоте резонанса, должен быть отражен в протоколеиспытаний (см. также А.1).

Контрольреального спектра ответа следует проводить:

- в 1/12октавных полосах для образца с коэффициентом демпфирования меньше или равным 2%;

- в 1/6октавных полосах для образца с коэффициентом демпфирования от 2 до 10 %(наиболее распространенный случай);

- в 1/3октавных полосах для образца с коэффициентом демпфирования больше или равным 10%.

Примечание -В некоторых случаях заданный спектр ответа может иметь столь сложную форму, чтоего не удается воспроизвести в пределах указанного допуска. Это можетпотребовать внесения изменений в соответствующий НД относительно установленныхграниц допуска.

7.7Диапазон частот испытаний

Сигнал вконтрольной точке не должен содержать частотных составляющих выше верхнейграницы диапазона частот испытаний, за исключением тех, которые обусловленыиспытательным оборудованием или самим образцом. Максимальное значение сигнала,выходящего за пределы диапазона частот, появление которого обусловленоиспытательным оборудованием без установленного на нем образца, не должнопревышать 20 % максимального значения заданного сигнала в контрольной точке.Если указанное условие не выполняется, реальное значение составляющей за пределамизаданного диапазона частот должно быть отражено в протоколе испытаний.

Частотныесоставляющие за пределами диапазона частот испытаний не следует принимать вовнимание при вычислении реального спектра ответа.

7.8Вычисление реального спектра ответа

Для того чтобысвести к минимуму погрешность оценки реального спектра ответа, необходимоособое внимание уделить методам выборки и фильтрации сигнала.

Рекомендуется,чтобы частота выборки по меньшей мере в 10 раз превышала верхнюю границу f2,принимаемую во внимание при расчете спектра ответа.

Примечание -При выполнении этого условия оценка отклика осциллятора, которому соответствуетмаксимальная частота f2, будет получена с погрешностью, не превышающей 5 %.Если же частота выборки будет всего в 2,56 раза превышать f2 (чтоявляется обычным при проведении частотного анализа), данная погрешность можетпревышать 60 %.

Для избежанияэффекта наложения спектров перед оцифровкой аналогового сигнала необходимоприменять фильтр низкой частоты. Рекомендуется, чтобы частота на половине спадахарактеристики фильтра нижних частот была равна 1,5f2. Крутизна спада должнабыть не менее 60 дБ/октава. При выполнении этих требований отклик осцилляторана максимальной частоте f2приходится на пологий участок частотной характеристики. Необходимо такжеисключить погрешность оценки откликов осцилляторов в высокочастотной областиспектра вследствие сдвига фаз, происходящего при применении фильтра нижнихчастот.

Дополнительнаяпогрешность может быть в том случае, если сигнал возбуждения или сигналыотклика не успеют полностью затухнуть в пределах выборки. Особенно важноучитывать этот факт для осцилляторов с низким значением коэффициентадемпфирования. Чтобы исключить появление погрешности данного вида, периодвыборки сигнала должен быть достаточно большим.

7.9Степень жесткости условий испытаний

7.9.1 Общиеположения

Степеньжесткости условий испытаний определяется сочетанием следующих параметров:

- диапазоначастот испытаний;

- заданнымспектром ответа;

- числом повторенийи длительностью воспроизводимых акселерограмм (для испытаний навибропрочность);

- числомбольших пиков отклика (см. А.3).

Для каждогопараметра в соответствующем НД должны быть установлены требования с учетомположений 7.9.2-7.9.5.

7.9.2 Диапазон частот испытаний

Диапазон частот возбуждения должен быть определен всоответствующем НД в виде нижней (выбирают из значений, приведенных в таблице1) и верхней (выбирают из значений, приведенных в таблице 2) границ.Рекомендуемые диапазоны частот приведены в таблице 3.

Таблица 1 - Нижняя граница диапазона частот

 

Таблица 2 - Верхняя граница диапазона частот

  

Таблица 3 - Рекомендуемые диапазоны частот

f1, Гц

  

f2, Гц

  

От f1 до f2, Гц

0,1

 

10

 

0,1...10

1

 

20

 

1...35

5

 

35

 

1...100

10

 

55

 

5...35

55

 

100

 

10...100

100

 

150

 

10...150

 

 

300

 

10...500

 

 

500

 

10...2000

 

 

2000

 

55...2000

7.9.3 Заданный спектр ответа

В соответствующемНД должны быть установлены уровень и форма заданного спектра ответа,используемого при испытаниях, включая значение ускорения нулевого периода.Кроме того, если возбуждение вибрации осуществляют не по всем направлениям осейобразца, должны быть указаны используемые направления возбуждения.

Руководство посинтезу заданного спектра ответа в случае, когда реальные условия вибрационноговоздействия на образец неизвестны, приведено в А.2.

7.9.4 Числоповторений и длительность воспроизводимых акселерограмм

7.9.4.1 Числоповторений

Всоответствующем НД должно быть установлено число повторений воспроизводимыхакселерограмм в процессе возбуждения, прикладываемого к образцу вдольсоответствующей оси.

Если всоответствующем НД не установлено иное, число повторений для возбуждения вдолькаждой оси и для каждого уровня вибрации должно быть выбрано из следующего рядазначений: ...., 1, 2, 5, 10, 20, 50,....

При использованииболее одного уровня вибрации, испытания следует начинать с возбуждения вибрациинизшего уровня с последующим подъемом до более высоких уровней.

7.9.4.2Длительность

Всоответствующем НД должна быть установлена длительность каждой акселерограммы,для которой рекомендуется выбирать значения (в секундах) из следующего ряда:..., 1, 2, 5, 10, 20, 50,....

7.9.4.3Длительность значимой части акселерограммы

В некоторыхслучаях в соответствующем НД может быть установлено, что значимая часть акселерограммысоставляет определенную долю ее общей длительности. В противном случае, еслиэто не вступает в противоречие с требованиями 7.9.5, значение доли значимой частиспектра следует выбирать из следующего ряда: 25, 50,75 %.

Выбранноезначение должно быть отражено в протоколе испытаний.

7.9.5 Число больших пиков отклика

Всоответствующем НД может быть установлено число больших пиков отклика,превышающих некоторое заданное пороговое значение (см. А.3).

Большие пикивносят дополнительную нагрузку на образец в процессе испытаний, которуюиспользуют в случае, если собственные частоты образца попадают в значимую частьзаданного спектра ответа. Такие пики выражают в процентах значения заданногоспектра ответа на собственной частоте.

Еслисоответствующим НД не предписано иное, то при коэффициенте демпфирования от 2до 10 % и пороговом значении 70 % число больших пиков отклика должно быть от 3до 20. Положительные и отрицательные пики, следующие друг за другом, должныбыть распределены приблизительно одинаковым образом (см. рисунок 1).

8 Восстановление

Если указано всоответствующем НД, перед проведением заключительных измерений проводят этапвосстановления по ГОСТ30630.0.0.

9 Заключительные измерения

Образец долженбыть подвергнут визуальному осмотру, контролю размеров и проверкеэксплуатационных свойств в соответствии с требованиями соответствующего НД.

В том же НДдолжны быть предусмотрены критерии приемки или отбраковки образца.

10 Сведения, приводимые в соответствующем НД

Если всоответствующем НД установлен метод испытаний с воздействием заданнойакселерограммы процесса, в нем должны быть приведены, при необходимости,следующие данные:

-воспроизводимое движение1);

- поперечноедвижение;

- угловоедвижение;

- допуск насигнал;

- допуски наамплитуду вибрации;

- коэффициентдемпфирования;

- креплениеобразца1);

- диапазон частотиспытаний1);

- заданныйспектр ответа1);

- числоакселерограмм1);

- длительностьакселерограммы1);

- длительностьзначимой части акселерограммы;

- числобольших пиков отклика и пороговое значение;

- условияпредварительной выдержки;

- условияначальных измерений1);

-предпочтительные направления воздействия вибрации;

- ограниченияна вынуждающую силу;

- требования кисследованию частотной характеристики;

- условияконтроля рабочих характеристик и правильности функционирования образца;

- порядок возбуждениявдоль одной, двух или трех осей1);

- условияпромежуточных измерений;

- условиявосстановления;

- условиязаключительных измерений1).

1) Данные,указываемые в НД в обязательном порядке

Приложение А
(рекомендуемое)

Руководство по синтезу акселерограммы

А.1Введение

Длядемонстрации возможностей образца противостоять воздействию различных типоввибрации существует несколько методов испытаний - от возбуждения непрерывнойсинусоидальной вибрацией до воспроизведения сложных временных зависимостей (акселерограмм).Каждый из данных методов соответствует конкретным требованиям, обстоятельствам,условиям эксплуатации.

Методвозбуждения с воспроизведением акселерограммы процесса имеет особое значение вследующих условиях применения:

а) еслиреальные условия воздействия вибрации должны быть воспроизведены с максимальновозможной точностью;

б) еслисведений об образце недостаточно или существуют значительные сложности вопределении слабых сторон образца, например его критических частот.

По сравнению сдругими метод испытания с воспроизведением акселерограмм процесса не имееттенденции к избыточному нагружению образца. Это является следствием того, чтовоспроизводимая в данном методе вибрация близка к возникающей в реальныхусловиях эксплуатации, поэтому вероятность появления избыточных механическихнапряжений и усталостных повреждений меньше, чем это бывает при применениидругих методов.

Спектр ответа,который соответствует реальным условиям эксплуатации, устанавливают приразработке соответствующего НД. Обычно при этом указывают коэффициентдемпфирования, соответствующий реальному демпфированию образца. Данный спектрответа считают заданным спектром ответа. Лаборатория, проводящая испытанияобразца, должна обеспечить условия воспроизведения заданного спектра ответа,однако в процессе испытаний на самом деле возбуждается вибрация, описываемаяреальным спектром ответа. Реальный спектр ответа определяют при обработкезаписи вибрации вибростола, полученной в процессе испытаний на вибропрочность ивиброустойчивость. При расчете реального спектра ответа важно, чтобы записьвходной вибрации (движения вибростола) была сделана с учетом требований 7.8.

Послеполучения оценки реального спектра ответа его сравнивают с заданным спектромответа, чтобы проверить, выполнены ли требования данного метода испытаний.Кривая реального спектра ответа должна лежать не ниже кривой заданного спектраответа. В процессе синтеза реального спектра ответа часто проводят пробныевозбуждения без установки образца на вибростоле. Он может быть замененэквивалентной массой с динамическими свойствами, аналогичными свойствам данногообразца. Это позволяет отрегулировать уровень возбуждения и не перегружатьобразец.

Допуски нареальный спектр ответа должны быть указаны в соответствующем НД, однако еслиотдельные точки выходят незначительно за область допуска (см. рисунок 5),условия испытаний можно считать выполненными. В некоторых случаях при испытанииобразца значительной массы или больших размеров может оказаться невозможнымвоспроизведение вибрации на определенных частотах в пределах заданных допусков.В этом случае в соответствующем НД может быть предусмотрено расширение границдопуска (см. 7.6).

Применениеметода воспроизведения заданной акселерограммы требует использования сложной иточной аппаратуры и оборудования цифровой обработки данных для управленияиспытаниями и анализа. Параметры, указанные в настоящем стандарте, и допуски наэти параметры установлены, исходя из необходимости обеспечить воспроизводимостьрезультатов испытаний при их проведении в различных лабораториях. Установленныеряды параметров, определяющих степень жесткости условий испытаний, дают такжевозможность классифицировать оборудование по категориям в зависимости от ихспособности противостоять вибрационному воздействию.

А.2Рекомендации по синтезу заданного спектра ответа (см. 7.9.3)

Данныерекомендации применяют в случае, если неизвестны реальные условия возбужденияобразца при эксплуатации. Ввиду большого количества различных условийэксплуатации (сейсмические колебания, аэрокосмическая техника, транспорт идр.), данные рекомендации разделены по двум категориям спектров ответа.

А.2.1Категория 1

К даннойкатегории следует обращаться в случаях:

- сейсмическихвоздействий;

- примененияакселерограмм, содержащих большое число частотных составляющих в широкомдиапазоне частот;

- совокупностивременных процессов с различными частотными составляющими;

- необходимостивозбуждения оборудования в широкой полосе частот безотносительно к условиюприменения.

Заданныйспектр ответа категории 1 представлен на рисунке А.1. Для этого заданногоспектра ответа:

Рисунок А.1 - Категория 1. Рекомендуемый вид заданного спектраответа

а) диапазончастот испытаний (от f1до f2)выбирают по таблице 3;

б) значениеускорения нулевого периода (м/с2) выбирают обычно из следующегоряда:...; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200;...;

в) междучастотами f1и 2f2ускорение растет со скоростью 12 дБ/октава.

Примечание -Если выбранная частота f1 меньше 0,8 Гц, частота 2f1 должнабыть зафиксирована на 1,6 Гц и спад характеристики ниже 1,6 Гц должен быть 12дБ/октава;

г)максимальное значение ускорения в диапазоне между 2f1 и 1/3f2 должнопревышать значение ускорения нулевого периода в:

2,24 раза -для коэффициента демпфирования 10 %;

3 раза - длякоэффициента демпфирования 5 %;

5 раз - длякоэффициента демпфирования 2 %;

д) между 1/3f2  и 2/3f2  ускорение спадает по линейному закону (награфике с логарифмическим масштабом по обеим осям) до значения ускорениянулевого периода.

Примечание -Если коэффициент демпфирования образца от 2 до 10 %, рекомендуется при задании спектраответа использовать значение 5 %. Если типичный коэффициент демпфированияобразца меньше или равен 2 %, рекомендуется при задании спектра ответаиспользовать значение 2 %, и, если коэффициент демпфирования больше или равен10 %, рекомендуется при задании спектра ответа использовать значение 10 %.

А.2.2Категория 2

К даннойкатегории следует обращаться в случаях, когда известно, что акселерограммасодержит одну или несколько частотных составляющих в относительно узкой полосечастот.

Заданныйспектр ответа категории 2 представлен на рисунке А.2. Для него должновыполняться следующее:

а) центральнуючастоту диапазона f0выбирают на основе информации о доминирующих частотах в реальных условияхприменения. Рекомендуемые значения для f0, Гц, выбирают из следующего ряда (значения идутс интервалом в 1/3 октавы):...; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50;63; 80; 100; 125; 160;...;

б) междучастотами f0,fa, fb должны выполняться соотношения:

fa = f0/2;  fa = 2 f0;

Рисунок А.2 - Категория 2. Рекомендуемый вид заданного спектраответа

(Поправка,ИУС 5 2008 г.).

Примечание -В некоторых применениях значимая часть спектра ответа должна быть сосредоточенав более узком диапазоне частот; в этом случае рекомендуется использоватьдиапазон в 2/3 октавы (от  до );

в) диапазончастот между fa/2и 3fb допускается корректировать для согласования со значениями,приведенными в 7.9.2;

г) значениеускорения нулевого периода (м/с2) выбирают обычно из ряда:...; 10;20; 50; 100; 200;...;

д) междучастотами fa/2и fa и между частотами fb и 2fb ускорениедостигает значения ускорения нулевого периода по линейному закону (на графике слогарифмическим масштабом по обеим осям) в соответствии с рисунком А.2. Междучастотами f1и fa/2рекомендуется значение спада частотной характеристики 12 дБ/октава; на участкеот 2fb до f2значение ускорения должно быть равно ускорению нулевого периода;

е)максимальное значение ускорения в диапазоне между fa иfbдолжно превышать значение ускорения нулевого периода в:

3 раза - длякоэффициента демпфирования 10 %;

4,5 раза - длякоэффициента демпфирования 5 %;

6,5 раза - длякоэффициента демпфирования 2 %.

Примечание -Если коэффициент демпфирования образца лежит в пределах от 2 до 10 %,рекомендуется при задании спектра ответа использовать значение 5 %. Еслитипичный коэффициент демпфирования образца меньше или равен 2 %, рекомендуетсяпри задании спектра ответа использовать значение 2 % и, если коэффициент демпфированиябольше или равен 10 %, рекомендуется при задании спектра ответа использоватьзначение 10 %. Если допуск на сигнал меньше 5 %, разница между воспроизводимыми реально воспроизведенным сигналами несущественна.

А.3Учет больших пиков отклика (см. 7.9.5)

Воспроизведениевоздействия, оказываемого вибрацией (например вследствие землетрясений иливзрывов) требует моделирования конкретных условий с максимально возможнойточностью с некоторым запасом по параметрам, определяющим степень жесткостивоздействия. Если достаточная информация об условиях применения отсутствует илиже их моделирование сопряжено с трудностями, этот запас выбирают, исходя изнаиболее неблагоприятных возможных условий применения.

Для этого,во-первых, кривая реального спектра ответа не должна быть ниже кривой заданногоспектра. Это обеспечит получение максимально требуемого отклика от каждогоосциллятора.

Во-вторых,длительность значимой части акселерограммы должна быть равна или большехарактерной длительности соответствующего природного процесса.

Однако этихмер недостаточно, поскольку они не в полной степени учитывают воздействиебольших значений вибрации в процессе возбуждения. Такое возбуждение, если онопроисходит на резонансных частотах, может оказать самое неблагоприятноевоздействие на оборудование и привести к появлению пластических деформаций,вызывающих, в результате, повреждение образца.

Анализсигналов, моделирующих определенные природные условия воздействия, позволяетучитывать влияние больших пиков. Этот анализ проводят во время синтезавременного процесса:

а) посредствомконтроля частотного состава синтезированного временного процесса, чтобыубедиться в том, что образец будет возбуждаться на своих собственных частотах(Фурье-анализ);

б) посредствомподсчета числа больших пиков отклика, чьи значения превышают установленныйуровень для осцилляторов с центральными частотами, покрывающих область значимойчасти заданного спектра ответа.

Способностьвозбуждения, используемого в данном методе испытаний, приводить к повреждениямобразца прямо связана с его энергией, а энергия временного процесса, в своюочередь, связана с числом больших пиков отклика осциллятора. Таким образом,если две различных акселерограммы процесса будут вызывать появление одного итого же числа больших пиков в отклике одного и того же осциллятора, им будетсоответствовать одна и та же разрушительная способность вибрации. При этомследует учесть, что степень повреждения образца будет обусловлена не толькочислом больших пиков отклика, но и уровнем этих пиков, т.е. число больших пиковотклика должно быть выбрано с учетом порогового значения.

Посколькувеличина усталостных повреждений быстро падает с понижением амплитуды,достаточно принимать во внимание только большие пики в откликах осцилляторов,собственные частоты которых лежат в значимой части заданного спектра ответа(см. 7.9.5 и рисунки1и 2).

Для всехусловий применения существует соотношение между пороговым уровнем и числомпиков в месте установки образца. Таким образом, уровень порога исоответствующее число пиков должны быть выбраны таким образом, чтобы наиболееточно моделировать накопление усталостных повреждений. С точки зренияолигоцикловой усталости пики с уровнем ниже 50 % оказывают минимальноевоздействие на образец. Пороговый уровень, превышающий 90 %, приведет к тому,что число больших пиков будет исчисляться единицами, а это не позволит получитьпредставление о накоплении усталостных эффектов. Поэтому в качестве пороговогорекомендуется значение 70 %, которое позволит получить представительное числобольших пиков для любых условий применения. Опыт показывает, что присейсмических воздействиях в сигнале должно присутствовать, по крайней мере,пять пиков, превышающих уровень 70 %. Но в любом случае обоснованный выборчисла больших пиков отклика требует от экспериментатора высокой квалификации.

Получениюдостаточного числа пиков в процессе синтеза акселерограммы процесса следуетуделять особое внимание. Опыт показывает, что необходимое число больших пиковотклика можно считать полученным при выполнении следующих условий:

- собственныечастоты образца находятся в пределах значимой части спектра ответа;

- поведениеобразца линейно;

- реальный спектр ответа должен быть всюду выше заданного.

Ключевыеслова: вибрация, вибрационные испытания, вибропрочность, виброустойчивость,машины, приборы, измерения, частотная характеристика, степень жесткости испытаний,акселерограмма, спектр ответа

Stroy.Expert
65,81 75,32