8.2.2.Воздействие вибрации на фиксированных частотах
Образец подвергают воздействию вибрации на частотах:
а)выявленных при исследовании поведения образца при воздействии вибрации, как указано в п.8.1, или
б)заранее заданных, установленных в соответствующей НТД.
Испытание должно быть проведено при амплитудах и длительностях, установленных в соответствующей НТД (п.A3.2 приложения А).
В случае использования частоты, выявленной при исследовании поведения образца при воздействии вибрации, частота возбуждения должна всегда поддерживаться на уровне реальной критической частоты.
Примечания:
1.Если реальная критическая частота не определяется точно, например в случае дребезжания или когда несколько изделий испытываются одновременно, может оказаться целесообразным проводить качание в ограниченном диапазоне в области критической частоты для более полного изучения исследуемого явления.
2.При испытании образца, монтируемого на амортизаторах, в соответствующей НТД должно быть указано, следует ли проводить испытание на воздействие вибрации на резонансных частотах, определенных на образцах с установленными амортизаторами или без них (разд.А5 приложения А).
9.ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Если проведение промежуточных измерений установлено в соответствующей НТД, то характеристики образца должны быть проверены в состоянии функционирования образца при воздействии вибрации в течение определенной доли полного времени воздействия вибрации (п.А3.2 и разд.А8 приложения А).
10.ВОССТАНОВЛЕНИЕ
В некоторых случаях, если установлено в соответствующей НТД, может быть предусмотрен промежуток времени после воздействия вибрации с целью достижения образцом того же состояния, в котором он находился при первоначальных измерениях, например в отношении температуры.
11.ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Измерение электрических параметров и проверку механических характеристик образца проводят в соответствии с требованиями соответствующей НТД (разд.А9 приложения А).
12.ДАННЫЕ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ УКАЗЫВАТЬ В СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ НТД
Если это испытание включено в соответствующую НТД, то по мере необходимости должны быть приведены следующие данные. Разработчик соответствующей НТД должен представить данные в соответствии с нижеприведенными, обращая особое внимание на пункты со знаком "*", которые должны заполняться в обязательном порядке.
| Номер раздела или пункта | |
| а) Измерительные точки | 3.2 |
| б) Поперечное движение | 4.1.2 |
| в) Искажения | 4.1.3 |
| г) Формирование контрольного сигнала | 4.1.4.1 |
| д) Допуски в проверочных точках | 4.1.4.2 |
| е) Крепление образцов | 4.2 |
| ж) Диапазон частот* | 5.1 |
| з) Амплитуда вибрации* | 5.2 |
| и) Особое значение частоты перехода | 5.2 |
| к) Характер и длительность воздействия вибрации* | 5.3 |
| л) Предварительная выдержка | 6 |
| м) Первоначальные измерения* | 7 |
| н) Направления воздействия вибрации | 8 |
| о) Ограничение возбуждающей силы | 8 |
| п) Этапы испытания и их последовательность* | 8, 8.1, 8.2 |
| р) Функциональные проверки* | 8.1 и 9 |
| с) Меры, которые необходимо предпринять после исследования реакции образца на вибрационное воздействие | 8.1 |
| т) Меры, которые необходимо предпринять в случае изменения критической частоты, если проводят заключительное исследование реакции образца на вибрационное воздействие | 8.1 |
| у) Заранее заданные частоты | 8.2.2 |
| ф) Выдержка на резонансных частотах образца на амортизаторах | 8.2.2 |
| х) Заключительные измерения* | 11 |
ПРИЛОЖЕНИЕ А Рекомендуемое. РУКОВОДСТВО ПО ИСПЫТАНИЮ Fc
А1. Введение
Это испытание предусматривает метод, посредством которого нагрузки, имеющие место в реальных условиях, могут быть сравнимы с нагрузками в лабораторных условиях. Основным назначением испытания не является имитация реальных условий.
Параметры вибрационного воздействия должны быть стандартизованы и выбраны соответствующие допуски с целью обеспечения идентичности результатов испытания при их проведении в различных испытательных центрах разным обслуживающим персоналом. Стандартизация испытательных параметров позволяет также классифицировать элементы на категории в соответствии с их способностью противостоять воздействию вибрации с определенными степенями жесткости, приведенными в настоящем стандарте.
Обычным методом испытания на воздействие вибрации является выявление резонансов и затем проведение испытания на воздействие вибрации на резонансных частотах в течение установленного промежутка времени. Обычными методами определения трудно провести четкую границу выявления резонансов, которые являются причиной выхода образцов из строя, и резонансов, не оказывающих вредного воздействия на образец, даже когда образец подвергается воздействию вибрации в течение длительного времени.
Кроме того, такие методики испытания часто совершенно неприемлемы для большей части современных испытываемых изделий. Непосредственное наблюдение почти невозможно при оценке характеристик вибрации любого герметичного изделия или современных миниатюризированых узлов аппаратуры. Применение измерительных преобразователей вибрации часто приводит к изменению распределения масс и жесткости узлов аппаратуры. Если измерительные преобразователи могут быть применены, успех проведения испытания будет целиком зависеть от квалификации и опыта инженера-испытателя при выборе соответствующих измерительных точек на испытываемом узле аппаратуры.
Предлагаемая здесь методика испытания методом качания частоты исключает необходимость выявления значительных или разрушающих резонансов. Принятие этой методики обусловливается необходимостью установить методы испытаний, которые обеспечивали бы точность, соответствующую современному уровню техники испытаний на воздействие внешних факторов, и которые уменьшили бы зависимость результатов испытания от квалификации инженера-испытателя до минимума. Выдержка при качании частоты задается количеством циклов качания, которые представляют собой количество знакопеременных нагрузочных циклов.
Эта методика в некоторых случаях может привести к нежелательному увеличению длительности выдержки, когда необходимо, чтобы длительность выдержки была достаточной для гарантии сопротивления усталости в течение требуемого срока службы или неограниченного сопротивления усталости при вибрационных нагрузках, близких к реальным. Поэтому предлагаются другие методы испытания, включая выдержку на фиксированных частотах, которые или заранее определены, или выявлены в результате исследования реакции изделия на воздействие вибрации. Выдержка на фиксированных частотах применяется в том случае, когда при исследовании реакции изделия на вибрационное воздействие количество выявленных резонансных частот в каждом направлении невелико и не превышает четырех. Если резонансных частот больше четырех, то желательно использовать метод качающейся частоты. Может оказаться целесообразным проводить испытание двумя методами: методом качающейся частоты и методом воздействия на фиксированных частотах. Следует учитывать, что использование метода с применением выдержки на фиксированных частотах требует высокой инженерной квалификации. Для любой заранее определенной частоты выдержка должна быть указана в соответствующей НТД.
В случае критических частот выдержка при испытании методом возбуждения на фиксированных частотах определяется временем воздействия вибрации. Это время часто определяется оценкой количества знакопеременных циклов. Вследствие большого разнообразия материалов весьма затруднительно определить единую реальную цифру количества знакопеременных циклов нагрузки. Предполагается, что величина 10
является практически вполне приемлемой экстремальной величиной, которую следует указывать для обычного испытания на воздействие вибрации. Превышать эту величину нет необходимости (см. пп.5.3.2.1 и 5.3.2.2). Если известно, что в реальных условиях изделие, в основном, будет функционировать в условиях случайной вибрации, то в том случае, где это экономически оправдано, следует пользоваться испытанием на воздействие случайной вибрации. Это особенно целесообразно при испытании аппаратуры. При испытании образцов типа "элемент" простой конструкции обычно вполне приемлемо испытание на воздействие синусоидальной вибрации. Испытание на воздействие случайной вибрации изложено в МЭК 68-2-34 (ГОСТ 28220), МЭК 68-2-35 (ГОСТ 28221), МЭК 68-2-36 (ГОСТ 28222), МЭК 68-2-37 (ГОСТ 28223).
является практически вполне приемлемой экстремальной величиной, которую следует указывать для обычного испытания на воздействие вибрации. Превышать эту величину нет необходимости (см. пп.5.3.2.1 и 5.3.2.2). Если известно, что в реальных условиях изделие, в основном, будет функционировать в условиях случайной вибрации, то в том случае, где это экономически оправдано, следует пользоваться испытанием на воздействие случайной вибрации. Это особенно целесообразно при испытании аппаратуры. При испытании образцов типа "элемент" простой конструкции обычно вполне приемлемо испытание на воздействие синусоидальной вибрации. Испытание на воздействие случайной вибрации изложено в МЭК 68-2-34 (ГОСТ 28220), МЭК 68-2-35 (ГОСТ 28221), МЭК 68-2-36 (ГОСТ 28222), МЭК 68-2-37 (ГОСТ 28223). А2. Измерение и управление вибрационным воздействием
А2.1. Измерительные точки
В разд.3 определены два основных типа измерительных точек. Однако в процессе испытания может оказаться необходимым измерение локальной реакции на вибрационное воздействие внутри образца для того, чтобы быть уверенным, что вибрация в этих точках не превышает допустимой. В некоторых случаях может даже оказаться необходимым подавать сигналы от таких измерительных точек в цепь управления для предотвращения нежелательного ухудшения характеристик образца. Следует отметить, что эта методика не рекомендована в настоящем стандарте, так как ее невозможно стандартизовать (см. п.3.2.1).
А2.2. Погрешности, вызванные искажениями
В тех случаях, когда искажения велики, измерительная система будет регистрировать уровень вибрации, не соответствующий фактическому, так как помимо требуемой частоты в него будут входить высшие нежелательные гармоники. В результате амплитуда на требуемой частоте будет ниже указанной. Такая ошибка допустима только в заданных пределах допусков искажений, указанных в п.4.1.3; при искажениях выше указанного значения может появиться необходимость восстановить амплитуду на основной частоте до значения, равного заданному. Этого можно добиться несколькими способами, но рекомендуется пользоваться следящим фильтром. Если значение основной частоты будет восстановлено, образец будет подвергаться на требуемой частоте воздействию требуемых испытательных нагрузок. Однако уровень нежелательных гармоник тоже станет выше, что приведет к дополнительным нагрузкам при испытании. Если испытательные нагрузки станут слишком высокими, то может оказаться целесообразным отказаться от требований на уровни искажений, которые указаны в настоящем стандарте (см. п.4.1.3).
А2.3. Формирование сигнала управления
Для получения сигнала управления применяют несколько методов.
Если рекомендован усредненный сигнал управления многих проверочных точек, т.е. сигнал, полученный методом среднего арифметического усреднения, то одним из методов получения управляющего сигнала является метод, при котором усредненный сигнал получается путем обработки импульсов постоянного напряжения, пропорционального пиковым значениям уровня ускорения в каждой проверочной точке.
Когда применяют метод усреднения сигнала управления с разделением каналов во времени, то частота опроса мультиплексора каждой проверочной точки не должна превышать частоту возбуждения с целью гарантии того, что по крайней мере будет опрошен один период каждого сигнала от проверочной точки. Например, если используются четыре датчика, возбуждаемых частотой 100 Гц, то частота опроса каждой проверочной точки не должна превышать 25 Гц.
В том случае, когда система выборочных данных используется вместе со следящим фильтром, появляются определенные технические трудности, вследствие чего в этом случае необходимо предпринять специальные меры предосторожности.
Использование системы выборочных данных может оказаться затруднительным в том случае, когда испытание управляется сигналом с постоянной амплитудой перемещения, так как сигнал ускорения, интегрируемый дважды, не будет пропорциональным амплитуде перемещения вследствие искажения, вызванного различием фаз выборочных сигналов (см. п.3.3.2).
Важно, чтобы вся вибрационная установка имела низкий остаточный уровень шума, так, чтобы большинство допусков, указанных выше, могло быть обеспечено (см. п.4.1.4.1).
A3. Методика испытания
А3.1. Исследование реакции образца на воздействие вибрации (см. п.8.1)
Исследование реакции образца на воздействие вибрации наиболее целесообразно в тех случаях, когда имеется достаточная информация относительно эксплуатационных условий окружающей среды. Оно также оправдано в том случае, когда известно, что образец будет подвергаться воздействию значительной периодической вибрации, которая имеет место на кораблях, на винтовых самолетах, во вращающихся машинах. Исследование реакции образца на вибрационное воздействие также целесообразно, когда необходимо оценить динамические свойства образца, а также его усталостные характеристики.
Исследование реакции образца на воздействие вибрации до и после испытания на вибрационное воздействие может быть использовано для определения изменения резонансной частоты и других явлений, вызванных воздействием вибрации. Изменение резонансной частоты может свидетельствовать о появлении усталости и, следовательно, о возможности непригодности образца к работе в условиях эксплуатации.
Если в соответствующей НТД указывается необходимость исследования изделия на вибрационное воздействие, в них должно быть установлено, какие меры следует предпринять как во время выдержки, так и после нее. Например, увеличение динамического усиления свыше определенного предела может вызвать необходимость использования испытания на воздействие вибрации методом качающейся частоты, изменение уровня реакции выше допустимых пределов, возникновение электрического шума, изменение частоты.
Важно, чтобы все меры, предпринятые для обнаружения результатов воздействия вибрации на внутренние детали испытуемого образца во время исследования реакции образца на вибрационное воздействие, не оказывали существенного влияния на динамическое поведение образца в целом. При исследовании реакции системы на воздействие вибрации следует иметь в виду, что в случае нелинейных резонансов реакция образца будет различной в зависимости от направления воздействия вибрации во время каждого цикла качания.
Факт использования амортизаторов является вопросом первостепенной важности, если исследование реакции изделия на воздействие вибрации включено в требования соответствующей НТД. При использовании амортизаторов первое исследование реакции системы на вибрационное воздействие проводят со снятыми или блокированными амортизаторами для того, чтобы определить критические частоты самого образца. Второе исследование проводят с установленными амортизаторами для определения их влияния на изделие. На этих двух стадиях могут быть использованы различные амплитуды вибрации, учитывая передаточные характеристики амортизаторов.
При отсутствии амортизаторов необходимо руководствоваться положениями п.A5.1.
А3.2. Вибрационное возбуждение (см. п.8.2)
Для имитации воздействий, которым подвергается образец во время эксплуатации, наиболее целесообразно вибрационное возбуждение методом качания частоты (см. п.8.2.1).
Вибрационное возбуждение на фиксированных частотах целесообразно для ограниченного вида образцов, которые работают в местах, подвергающихся воздействию со стороны машин, или устанавливаются на определенный вид наземного или воздушного транспорта. В этом случае доминирующие частоты обычно известны или их можно предусмотреть. Вибрационное возбуждение на фиксированных частотах может быть использовано для быстрого накопления усталостных нагрузок для демонстрации эффекта усталости, возникающего, например, вследствие возбуждений, создаваемых движущимся наземным транспортом (см. п.8.2.2).