В некоторых случаях важно определить возможные усталостные явления на некоторых дискретных частотах, а также установить общую способность образца противостоять вибрационным нагрузкам. В этих случаях целесообразно проводить сначала возбуждение вибрацией на фиксированных частотах, за которым должно следовать вибрационное возбуждение методом качающейся частоты. В результате требуемая информация относительно усталостных явлений получается в наикратчайший срок.
При испытании элементов небольших размеров и когда есть уверенность в том, что резонансы ниже 55 или 100 Гц отсутствуют, допускается начинать вибрационное возбуждение на этих частотах.
В процессе вибрационного возбуждения аппаратура, которая обычно монтируется с амортизаторами, как правило, испытывается вместе с ними. Если невозможно провести испытание с соответствующими амортизаторами, например в том случае, когда данная аппаратура смонтирована вместе с другой аппаратурой на общем приспособлении для крепления, то аппаратура может испытываться без амортизаторов при определенном уровне вибрации, что должно быть указано в соответствующей НТД. Амплитуда вибрации определяется с учетом характеристик передачи вибрации амортизаторов в направлении каждой оси испытания. Если характеристики амортизаторов неизвестны, то необходимо руководствоваться положениями, указанными в п.А5.1. В соответствующей НТД может быть установлено дополнительное испытание образца со снятыми или блокированными наружными амортизаторами для определения минимальной приемлемой устойчивости аппаратуры к воздействию вибрации. В этом случае степень жесткости, используемая при испытании, должна быть указана в соответствующей НТД.
А4. Степени жесткости испытания
А4.1. Выбор степеней жесткости
Указанные частоты и амплитуды вибрационного воздействия выбраны с тем расчетом, чтобы перекрыть частотные реакции образца в широкой области его применения. Если образец предназначен для использования только в одной области, то степень жесткости вибрации желательно выбирать на основе реальных вибрационных характеристик, если они известны. Если реальные условия вибрации неизвестны, то соответствующие степени жесткости могут быть выбраны из приложения С, где указаны примеры степеней жесткости для элементов в зависимости от условий применения.
Так как значение амплитуды перемещения связано с соответствующим значением амплитуды ускорения таким образом, что уровень вибрации одинаковый на частоте перехода, качание частоты в диапазоне частот можно осуществлять непрерывно, переходя от поддержания постоянной амплитуды перемещения к поддержанию постоянной амплитуды ускорения вибрации и, наоборот, на частоте перехода. В настоящем стандарте представлены частоты перехода в пределах 8-9 и 57-62 Гц. При необходимости имитирования реальных условий (если они известны) могут использоваться другие частоты перехода. Если в этом случае потребуется использовать высокое значение частоты перехода, необходимо обратить особое внимание на технические возможности вибростендов. Важно, чтобы в низкочастотной области выбранная амплитуда перемещения не соответствовала амплитуде ускорения, сравнимой с уровнем остаточного шума вибрационной системы (см. п.5.2).
А4.2. Выбор степеней жесткости для элементов
Выбор степеней жесткости для элементов усложняется тем, что во многих случаях аппаратура, в которой они будут установлены, и нагрузки, которым они будут подвергаться, неизвестны. Даже в тех случаях, когда элементы изготовлены для применения в определенной аппаратуре, необходимо иметь в виду тот факт, что вибрационные нагрузки, воздействующие на элемент, могут быть отличными от расчетных величин вследствие динамических реакций конструкции, аппаратуры, отдельных входящих в нее узлов и т.д.
При выборе степеней жесткости для элементов необходимо учитывать степень жесткости, требуемую для аппаратуры, и обязательно предусмотреть определенный запас прочности для учета воздействия вышеупомянутых динамических реакций.
В том случае, когда элементы устанавливаются в аппаратуре таким образом, чтобы не подвергаться воздействию вибрации, при испытании следует использовать степень жесткости, требуемую для аппаратуры, или даже более низкую.
Одним из методов выбора степеней жестокости для элементов являются их классификация и испытание по степеням жестокости в зависимости от условий применения, что дает возможность разработчику аппаратуры выбирать соответствующие элементы с учетом реальных условий.
Необходимо также учитывать требования приложения В, в котором указаны примеры степеней жесткости для различного применения элементов.
А4.3. Качание
При качании требуется, чтобы частота изменялась во времени по экспоненциальному закону:
, где 
- частота;
- частота;
- нижний предел частоты качания;
- коэффициент, зависящий от скорости качания;
- время. Для данного испытания скорость качания равна 1 октава/мин (см. п.4.1.6) и, следовательно, 
, если время выражено в минутах.
, если время выражено в минутах. Количество октав (
) для цикла качания рассчитывают по формуле
) для цикла качания рассчитывают по формуле  | |
| 325 × 51 пикс. Открыть в новом окне | |
где - нижний предел частоты качания;
- нижний предел частоты качания;
- верхний предел частоты качания. Значения, полученные при использовании вышеуказанной формулы, представлены в таблице А1 и содержат округленные значения времени воздействия вибрации в зависимости от рекомендуемого количества циклов качания и частотного диапазона (см. п.5.3.1).
Таблица А1.Количество циклов качания на каждую ось и связанное с ним время выдержки
| Диапазон частот, Гц | Время выдержки | ||||||
| Количество циклов качания | |||||||
| 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | 100 | |
| 1-35 | 10 мин | 21 мин | 50 мин | 1 ч 45 мин | 3 ч 30 мин | 9 ч | 17 ч |
| 1-100 | 13 мин | 27 мин | 1 ч 05 мин | 2 ч 15 мин | 4 ч 30 мин | 11 ч | 22 ч |
| 10-55 | 5 мин | 10 мин | 25 мин | 45 мин | 1 ч 45 мин | 4 ч | 8 ч |
| 10-150 | 8 мин | 16 мин | 40 мин | 1 ч 15 мин | 2 ч 30 мин | 7 ч | 13 ч |
| 10-500 | 11 мин | 23 мин | 55 мин | 2 ч | 3 ч 45 мин | 9 ч | 19 ч |
| 10-2000 | 15 мин | 31 мин | 1 ч 15 мин | 2 ч 30 мин | 5 ч | 13 ч | 25 ч |
| 10-5000 | 18 мин | 36 мин | 1 ч 30 мин | 3 ч | 6 ч | 15 ч | 30 ч |
| 55-500 | 6 мин | 13 мин | 30 мин | 1 ч | 2 ч | 5 ч | 11 ч |
| 55-2000 | 10 мин | 21 мин | 50 мин | 1 ч 45 мин | 3 ч 30 мин | 9 ч | 17 ч |
| 55-5000 | 13 мин | 26 мин | 1 ч 05 мин | 2 ч 15 мин | 4 ч 15 мин | 11 ч | 22 ч |
| 100-2000 | 9 мин | 17 мин | 45 мин | 1 ч 30 мин | 3 ч | 7 ч | 14 ч |
Примечания:
1.Время выдержки, указанное в таблице, подсчитано для скорости качания 1 октава/мин и округлено. Погрешность расчета времени выдержки не превышает 10%.
2.Подчеркнутые значения взяты из приложений В и С.
А5. Аппаратура, используемая с амортизаторами
А5.1. Характеристики передачи вибрации для амортизаторов
В том случае, когда образец, обычно используемый с амортизаторами, испытывается без последних, а также когда характеристики амортизаторов неизвестны, указанный уровень вибрации необходимо изменить таким образом, чтобы воздействующая на образец вибрация максимально соответствовала реальной. Этот измененный уровень может быть получен с помощью кривых, представленных на рис.А.1:
Обобщенные характеристики передачи вибрации для амортизаторов
 | |
| 334 × 323 пикс. Открыть в новом окне | |
Рис.А1
а)кривая А соответствует нагруженному амортизатору, представленному системой с одной степенью свободы, имеющему собственную частоту не выше 10 Гц и высокую степень упругости;
б)кривая В соответствует нагруженному амортизатору, представленному системой с одной степенью свободы, имеющему собственную частоту в диапазоне 10-20 Гц и среднюю степень упругости;
в)кривая С соответствует нагруженному амортизатору, представленному системой с одной степенью свободы, имеющему собственную частоту в диапазоне 20-35 Гц и низкую степень упругости.
Кривая В получена в результате измерения вибраций на обычной авиационной аппаратуре, закрепленной с помощью крепежного приспособления с высокими демпфирующими свойствами, имеющего собственную частоту около 15 Гц, и которое может быть представлено системой с одной степенью свободы.
Очень ограниченное количество данных получено для амортизаторов, представленных на кривых А и С. Данные были получены методом интерполяции из кривой С с учетом собственных частот 8 и 25 Гц соответственно.
Кривые передачи вибрации рассчитаны по огибающим передаточных характеристик вибрации, включающей в себя несколько видов колебаний, которые могут иметь место в вибрационных установках. Использование этих кривых допускает наличие вибрации определенного уровня на периферийных участках образца вследствие комбинированного воздействия поступательного и вращательного движений.
Необходимо выбрать наиболее подходящую кривую коэффициента передачи вибрации, затем указанные уровни вибрации должны быть умножены на коэффициент передачи вибрации для амортизаторов по всему диапазону частот.
Произведение значений, полученное с помощью двух кривых, может привести к получению уровня испытания, который инженер-испытатель будет не в состоянии воспроизвести в лаборатории. В этом случае инженер-испытатель должен выбрать такие уровни испытания, чтобы максимально использовать возможности испытательного оборудования во всем диапазоне частот. Чрезвычайно важно зарегистрировать фактически полученные результаты.
А5.2. Влияние температуры
Многие амортизаторы содержат материалы, характеристики которых зависят от температуры. Если собственная резонансная частота образца с установленными амортизаторами находится в пределах частотного диапазона, необходимо очень точно определить длительность вибрационного возбуждения. В некоторых случаях может оказаться нецелесообразным подвергать образец длительному вибрационному возбуждению без необходимого периода восстановления. Если фактическое время возбуждения на основной частоте известно, то следует стремиться к его воспроизведению. Если фактическое время возбуждения на основной частоте неизвестно, то следует избегать чрезмерного перегрева образца путем ограничения длительности периодов возбуждения, руководствуясь опытом инженера-испытателя, с учетом положений п.5.3.
А6. Длительность
A6.1. Общие положения (см. п.5.3.1)
Многие существующие НТД определяют фазу вибрационного возбуждения при качании частоты через время воздействия вибрации. Этот факт делает совершенно невозможным сравнение реакции одного резонирующего образца с другим, если их частотные диапазоны испытания отличны, так как количество возбуждений резонансов будет разным. Например, принято считать, что для данного уровня ускорения и длительности испытание будет более жестким при широком частотном диапазоне, чем при узком. Это неправильно. Введение понятия количества циклов качания как параметра вибрационного возбуждения отвечает на вышепоставленный вопрос, так как количество возбуждений резонансов будет одинаково вне зависимости от частотного диапазона.