ГОСТ 28231-89 (СТ МЭК 68-2-47-82) Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Крепление элементов, аппаратуры и других изделий в процессе динамических испытаний, включая удар (Ea), многократные удары (Eb), вибрацию... стр. 3

Жесткость материала является функцией его физических свойств и зависит от диапазона используемых материалов, а именно: от металлов до пластиков. Для данного материала жесткость изменяется в зависимости от размеров, средств крепления (например балка, закрепленная с одной или двух сторон) и в меньшей степени от способа конструирования. Некоторые материалы имеют более выгодное соотношение жесткость/масса. Это дает возможность изготовления более жесткого крепления для одной и той же массы, что всегда более желательно в большинстве практических случаев.
Другой характеристикой материала является его способность гасить вибрацию (демпфирование), что также является функцией свойств материала. Например, коэффициент демпфирования алюминия в четыре раза больше, чем стали. Демпфирование оказывает некоторое влияние только на характеристики крепления при вибрации. Основной целью конструирования крепежного приспособления является обеспечение отсутствия резонансов в рассматриваемом диапазоне частот. Если этого достичь невозможно, то нарушается точность передачи вибрации от испытательной установки к испытываемому изделию. Степень нарушения точности передачи вибрации непосредственно связана с демпфированием. В конечном итоге следует иметь в виду, что демпфирование большинства металлов, изменяясь в зависимости от вида металла, имеет относительно небольшое влияние на общую характеристику крепежного приспособления, но при некоторых обстоятельствах этот фактор должен быть принят во внимание.
Еще одним важным параметром, особенно при испытании на воздействие удара с крутым нарастанием фронта ударного импульса или при испытании на воздействие вибрации на высоких частотах, является скорость звука в выбранном материале. Путь распространения звуковой волны в крепежном материале между точкой крепления и виброгенератором, по возможности, должен быть меньше четверти длины волны. Для расчета длины волны  необходимо принять во внимание направление воздействия вибрации, имеющее место при самой низкой скорости звука. Обычно в этом случае имеет место воздействие вибрации в поперечном направлении.
Пример. Крепежное приспособление из алюминия для испытания при частоте до 2000 Гц.
Скорость звука в алюминии:
6300 м/с - для продольных волн;
3200 м/с - для поперечных волн.
Длину волны ( ) в метрах вычисляют по формуле
.
Максимальный путь распространения звука ( ) в метрах вычисляют по формуле
.
Крепежное приспособление необязательно должно быть изготовлено только из одного материала. Иногда может оказаться необходимым по различным причинам (например, электрическая или тепловая изоляция, увеличение демпфирования) использовать крепежное приспособление, изготовленное из комбинации материалов, таких, как металл и пластмасса или из металла и керамики.
А3.5. Способ конструирования
Используются различные способы конструирования крепежных приспособлений. Они включают в себя использование резьбовых соединений, клепочных, сварных соединений, литья, применение различных клеющих веществ и т.д. Выбор способа конструирования крепежного приспособления определяется теми трудностями, которые могут иметь место при удовлетворении требований испытания, используемого материала и т.д. Используемое крепежное приспособление должно быть как можно проще, например, наиболее удачным вариантом являются монолитные блоки. Следует отметить, что болтовые соединения не обеспечивают необходимую жесткость по сравнению с другими видами конструкций крепежных приспособлений. Этот фактор становится особенно важным при конструировании крепежных приспособлений больших размеров и (или) воздействии высоких частот.
Все соединяющие поверхности должны быть, по возможности, плоскими, для того чтобы обеспечить надежный механический контакт. Кроме того, следует использовать максимальное количество отверстий на поверхности крепежного приспособления, что определяется размером крепежного приспособления.
Следует отдать предпочтение таким конструкциям крепежных приспособлений, которые могут быть использованы многократно и для различного вида образцов. При использовании отверстий с резьбой и таких материалов, у которых может иметь место излишний износ, рекомендуется применение стальных вставок. При применении стальных вставок следует обратить внимание на их надлежащую заделку и на тот факт, чтобы их применение не ухудшало механических свойств крепежного соединения. При использовании болтовых соединений последние должны иметь высокую механическую прочность на растяжение.
При креплении образца к крепежному приспособлению не должна возникать деформация как образца, так и крепления. Если это имеет место, то этот фактор указывает на недостаточную жесткость крепления и на то, что может иметь место неправильное воздействие уровней испытания на точки крепления испытываемого образца.
Все болтовые соединения должны быть, по возможности, затянуты до максимально допустимого значения крутящего момента. Если коэффициент демпфирования является значительным, необходимо учитывать, что внутреннее демпфирование болтового или клепочного соединения гораздо больше, чем внутреннее демпфирование сварного соединения.
А4. Балансирование
Балансирование обычно является чрезвычайно важным при испытании на воздействие вибрации и линейного ускорения, но в некоторых случаях может быть рассмотрено и при испытании на воздействие удара и многократных ударов.
А4.1. Вибрация
При испытании на воздействие вибрации необходимо предусмотреть, чтобы центр тяжести крепежного приспособления при закрепленных на нем образцах, которые должны находиться на нем как можно ниже, находился на линии, проходящей через центр тяжести подвижного элемента виброгенератора и был бы также перпендикулярен к поверхности элемента. В некоторых случаях не всегда можно дать гарантию того, что центр тяжести образца и крепежного приспособления совпадает с осью возбуждения вибрационного генератора. Это приводит к появлению изгибных видов колебаний, стоячим волнам вследствие их прохождения и сталкивания по крепежному приспособлению, что ограничивает используемый диапазон частот и не дает возможности удовлетворить требования испытания в точках крепления испытываемого образца. Следовательно, может появиться необходимость балансировки, хотя ее использование является нежелательным и может быть оправдано в исключительных случаях. По мере увеличения частоты образец и, возможно, крепежное приспособление могут резонировать, и если это явление имеет место, то наблюдается относительное смещение "динамического центра тяжести", причем это смещение непрерывно движется. Такое состояние становится особенно критическим, если была проведена балансировка. Таким образом, из такой ситуации в настоящее время практически нет выхода. В определенных пределах это явление может быть допустимым, но если оно нежелательно, то необходимо использовать вибрационный генератор больших размеров или большой мощности при условии соблюдения требований соответствующей НТД на испытания.
Очень часто с вибрационным генератором используют скользящие столы, особенно в том случае, когда образец чувствителен к положению центра тяжести и требуется сложное крепежное приспособление.
А4.2. Линейное ускорение
При испытании на воздействие линейного ускорения обычно используют центрифугу. В этом случае важно сбалансировать образец и крепление по отношению к испытательной установке как в статическом, так и в динамическом состоянии для предотвращения разрушения подшипников центрифуги. Изготовитель обычно оговаривает допустимый уровень разбаланса.
А5. Положение акселерометров
Конструкция крепежного приспособления должна предусматривать возможность крепления акселерометров в тех положениях, которые требуются для испытания. Крепление акселерометров может быть проведено различными способами, рекомендуемыми обычно изготовителем акселерометров, и может включать использование резьбовых соединений, применение специальных клеев и т.д. В некоторых случаях может оказаться целесообразным при испытании на воздействие вибрации использование дополнительного акселерометра для исследования динамической характеристики крепежного приспособления.
А6. Проверка характеристик крепежного приспособления
Прежде чем приступить к испытанию на воздействие вибрации, необходимо проверить, соблюдаются ли требования испытания в заданных точках в случае, когда крепежное приспособление не нагружено, нагружено моделью образца или нагружено реальным образцом. В последнем случае может быть рекомендована проверка характеристики крепежного приспособления при уровне вибрации меньшем, чем уровень испытания.
Может оказаться уместным проведение вышеуказанной проверки и для других динамических испытаний, приведенных в настоящем стандарте.
А7. Большие и (или) сложные образцы
Определить термины "большой" и "сложный" чаще всего трудно. Крепежное приспособление, изготовленное для единичного образца аппаратуры, может оказаться слишком большим для испытательной лаборатории, предназначенной для испытания элементов. Однако это не тот случай, который рассматривается в данном разделе стандарта. Термин "большой" предназначен для определения сочетания "образец-крепление", которое в лаборатории, занимающейся испытанием аппаратуры, вызывает трудности при установке и вследствие большой массы (образец-крепление), физических размеров, сложности крепления или указанного частотного диапазона и требует решения, осуществить которое не позволяет современное состояние техники.
Случаи использования таких креплений неизбежны. Может оказаться, что требования испытания не могут быть выполнены при применении обычных средств из-за резонансных явлений в образце и креплении, при этом образец оказывается вне контроля. После тщательного изучения другой испытательной техники, включая использование параллельной работы вибрационных генераторов, решено было сделать ссылку в тексте методики испытания на то, какие меры необходимо предпринять. Обычно методика испытания в таких случаях требует, чтобы все полученные значения различных параметров были зарегистрированы и соответственно согласованы между заказчиком и изготовителем.
Примеры обычных средств крепления
Вид крепленияНаименование элемента
Элементы, снабженные обычными средствами крепления, например, диоды, электролитические конденсаторы, выпрямители, переключатели, соединители, реле, трансформаторы, мощные транзисторы
140 × 131 пикс.     Открыть в новом окне
171 × 108 пикс.     Открыть в новом окне
Рис.1Примеры крепления элементов только за выводы
Вид крепленияНаименование элемента
Элементы, такие как транзисторы, интегральные схемы, реле и другие, у которых расстояние до крепления ограничено конструкцией
Резисторы, конденсаторы
Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диод
Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, транзисторы. Примечание. Необходимо, чтобы в соответствующей НТД оговаривалось, касается ли элемент поверхности крепления
Рис.
Рис.2 Примеры крепления элементов только за корпус
Вид крепленияНаименование элемента
Трубчатые элементы с хрупким покрытием, например, мощные резисторы
Транзисторы, диоды
Интегральные схемы
Рис.3 Примеры крепления элементов за корпус и выводы
Вид крепленияНаименование элемента
Конденсаторы, реле. Дополнительное крепление корпуса, например, с помощью скобы, обусловленное весом или жесткостью образца
Транзисторы, закрепленные на радиаторе
170 × 145 пикс.     Открыть в новом окне
Транзисторы, дроссели
Реле
Рис.4
_____________________________________________