cuvânt înainte

Obiectivele și principiile standardizării în Federația Rusă sunt stabilite prin Legea federală din 27 decembrie 2002 nr. 184-FZ „Despre reglementările tehnice” și regulile de aplicare a standardelor naționale ale Federației Ruse - GOST R 1.0-2004 „Standardizarea în Federația Rusă. Dispoziții de bază»

Despre standard

1 PREGĂTIT de Societatea pe acțiuni deschise „Centrul de cercetare științifică pentru controlul și diagnosticarea sistemelor tehnice” (JSC „SRC KD”) pe baza propriei traduceri autentice a standardului specificat la paragraful 4.

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 183 „Vibrații și șocuri”

3 APROBAT SI INTRODUS PRIN Ordinul nr. 640 din 18 decembrie 2008 al Agentiei Federale pentru Reglementare Tehnica si Metrologie

4 Acest standard a fost modificat în raport cu standardul internațional IEC 60068-2-80:2005 „Teste de expunere. Partea 2-80. Teste. Testul Fi. Efecte de combinare a vibrațiilor de diferite tipuri" (IEC 60068-2-80:2005 "Testări de mediu - Partea 2-80: Teste - Test Fi: Vibrații - Mod mixt") prin introducerea abaterilor tehnice, a căror explicație este dată în introducere la acest standard.

Titlul acestui standard internațional a fost modificat de la titlul acestui standard internațional pentru a se alinia cu GOST R 1.5-2004 (clauza 3.5)

5 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara

Informațiile despre modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul de informații publicat anual „Standarde naționale”,A textul modificărilor și amendamentelor- în indicii de informare publicati lunar „Standarde naţionale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, un anunț corespunzător va fi publicat în indexul de informații publicat lunar „Standarde naționale”. Informațiile relevante, notificarea și textele sunt postate și în sistemul de informare publică- pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe Internet

Introducere

Acest standard internațional stabilește o metodă de testare pentru rezistența la vibrații și rezistența la vibrații a mașinilor și echipamentelor de toate tipurile care sunt supuse la vibrații în bandă largă de formă complexă în timpul funcționării.

Metoda de testare implică utilizarea sistemelor de control digital pentru a reproduce vibrațiile aleatorii în bandă largă în combinație cu vibrații aleatorii armonice și/sau în bandă îngustă. Pentru implementarea acestei metode se folosesc în principal suporturi de vibrații electrodinamice sau hidraulice.

Rezultatele testelor de vibrații depind de calificarea personalului care le efectuează, de care trebuie să le cunoască atât clientul, cât și executantul testului. Atunci când se elaborează o procedură de testare, efectele vibrațiilor de acele tipuri care corespund condițiilor reale de utilizare a produsului ar trebui să fie indicate ca excitație reproductibilă.

În comparație cu standardul internațional IEC 60068-2-80:2005, acest standard este completat de referințe cu caractere cursive și indicând locul său în setul de standarde GOST 30630, unite prin rubrica grupului comun „Metode de testare a rezistenței la factorii de influență externi de mașini, dispozitive și alte produse tehnice”.

STANDARDUL NAȚIONAL AL ​​FEDERATIEI RUSE

Data introducerii - 2010-01-01

1 domeniu de utilizare

Acest standard se aplică mașinilor, dispozitivelor și altor produse tehnice de toate tipurile (denumite în continuare produse) și stabilește cerințe de testare pentru a verifica capacitatea acestora de a rezista la efectele vibrațiilor în bandă largă de formă complexă.

Scopul încercărilor este de a confirma capacitatea produsului de a rezista la efectele vibrațiilor stabilite de standardele sau specificațiile tehnice pentru produse (denumite în continuare documente de reglementare), fără deteriorarea semnificativă (încercări de rezistență la vibrații) și deteriorarea caracteristicilor sale de performanță. (teste de rezistență la vibrații). Totodata, se recomanda ca la setarea vibratiei reproductibile sa folosesti datele masuratorilor efectuate in conditiile reale de utilizare a produsului.

Testele efectuate în conformitate cu acest standard internațional detectează daune cauzate de oboseală rezultate din expunerea la vibrații de bandă largă de formă complexă pentru a evalua adecvarea produsului. În plus, acest standard internațional poate fi utilizat pentru a demonstra rezistența mecanică a unui proiect de produs.

Acest standard internațional este destinat să fie utilizat atunci când se testează mostre de produse care, în timpul transportului sau exploatării (de exemplu, pe o aeronavă sau o navă spațială), pot fi supuse la vibrații aleatorii în combinație cu alte tipuri de efecte aleatorii sau deterministe, precum și atunci când testarea produselor în container de transport, dacă acesta din urmă poate fi considerat parte integrantă a produsului,

Acest standard se aplică împreună cu GOST 30630.0.0, care stabilește cerințe generale pentru testarea efectelor factorilor externi.

2 Referințe normative

Acest standard folosește referințe normative la următoarele standarde:

3.9.1 control însemnând(strategie de mediere): O metodă de determinare a semnalului de control prin medierea fiecărei componente de frecvență pe toate punctele de testare.

3.9.2 Control De valoare extremă(strategie extremă): O metodă pentru determinarea semnalului de control prin selectarea valorii extreme a parametrului controlat pentru fiecare componentă de frecvență în toate punctele de testare.

3.10 MAX/SUMĂ: O metodă pentru specificarea densității spectrale de accelerație (a se vedea 3.14) pentru vibrațiile aleatorii de bandă îngustă reproduse în condiții de testare pe fundalul vibrațiilor aleatoare de bandă largă.

Notă - MAX înseamnă că densitatea spectrală a accelerației semnalului reprodus este anvelopa densităților spectrale suprapuse ale accelerației semnalelor aleatoare de bandă largă și îngustă; SUMĂ înseamnă că densitatea de accelerație spectrală a semnalului reprodus este suma densităților de accelerație spectrală a semnalelor aleatoare de bandă largă și îngustă.

3.11 factorul de creastă(factor de creastă): raportul dintre valoarea de vârf și valoarea RMS a semnalului.

3.12 strategia de suprapunere(strategie super pozițională): o strategie care definește o metodă de calcul a densității spectrale de accelerație a vibrației reproduse pentru fiecare componentă de frecvență dintr-un semnal armonic dat și a densității spectrale de accelerație a unui semnal aleator.

3.13 minus lățimea vârfului 3 dB(-3 dB lățime de bandă): Lățimea de bandă dintre două puncte de răspuns în frecvență situate la 0,708 din valoarea sa maximă, presupunând că răspunsul în frecvență în această bandă de frecvență descrie un singur vârf de rezonanță.

3.14densitatea spectrală de accelerare (densitatea spectrală de accelerație); SPL: Funcția de frecvență definită ca raportul de limitare a pătratului mediu al valorii semnalului de accelerație după ce acesta a trecut printr-un filtru de bandă îngustă a cărui frecvență medie geometrică este aceeași cu cea specificată, la lățimea de bandă a filtrului, pe măsură ce lățimea de bandă tinde să zero și timpul mediu până la infinit.

3.15 părtinire(eroare de polarizare): Eroarea sistematică în estimarea densității accelerației spectrale a unui semnal aleator sau a amplitudinii unui semnal armonic.

Notă - Pentru un semnal aleator, deplasarea se datorează rezoluției finite a semnalului în frecvență, care este inerentă metodei de procesare utilizată, iar pentru un semnal armonic (amestecat cu zgomot aleatoriu) - caracterul finit al intervalului de mediere.

3.16 densitatea spectrală a accelerației semnalului de control(control acceleration spectral density): Densitatea spectrală de accelerație a semnalului măsurat la punctul de control (real sau imaginar).

3.17 circuitul sistemului de control(bucla sistemului de control): o cale electronică care vă permite să efectuați o combinație a următoarelor operațiuni:

Digitalizarea semnalului la punctul de control;

procedura de procesare a semnalului;

3.20 eroare de reproducere a densității spectrale de accelerație(densitatea spectrală de accelerare a erorii): diferența dintre densitatea spectrală de accelerație dată și densitatea spectrală de accelerație a semnalului de control.

3.21 corecţie(egalizare): o procedură pentru minimizarea erorii în reproducerea densității spectrale de accelerație.

3.22 rulare la frecvențe înalte(panta finală): Graficul unei densități spectrale de accelerație date la frecvențele de mai sus f2(vezi figura 1).

3.23 rezolutie frecventa(rezoluție de frecvență): lățimea intervalului de creștere a frecvenței în termeni de densitate spectrală de accelerație (exprimată în herți).

Notă - Această valoare este invers proporțională cu lungimea înregistrării semnalului utilizat în analiza digitală. Numărul de intervale de increment coincide cu numărul de linii spectrale dintr-un interval de frecvență dat.

3.24 densitatea spectrală de accelerare observată(densitatea spectrală de accelerație indicată): o estimare a densității spectrale de accelerație pe cititorul analizorului, inclusiv eroarea instrumentală, eroarea aleatorie și offset.

3.25 rulare la frecvențe joase(panta inițială): Graficul unei densități spectrale de accelerație date la frecvențe de mai jos f1(vezi figura 1).

3.26 eroare instrumentală(eroare instrumentală): Setul de erori introduse de fiecare dispozitiv analogic din partea frontală a sistemului de control și fiecare dispozitiv analogic din sistemul de control.

3.27 eroare aleatorie(eroare aleatorie): o eroare în estimarea densității spectrale de accelerație care variază de la o măsurare la alta și se datorează unui timp de mediere a semnalului finit și unei lățimi de bandă finite a filtrului.

3.28 înregistrarea semnalului(înregistrare): Un set de probe de proces prelevate la intervale regulate, care este utilizat în implementarea procedurii Fast Fourier Transform.

3.29 reproductibilitatea(reproductibilitate) apropierea rezultatelor măsurătorilor aceleiași mărimi cu aceeași valoare, efectuate:

metode diferite;

Utilizarea diferitelor instrumente de măsurare;

diferiți operatori;

În diferite momente de timp, intervalul dintre care este mult mai lung decât timpul unei măsurători;

Diverse moduri de utilizare a instrumentelor de testare și măsurare disponibile.

Notă - Termenul „reproductibilitate” este folosit și în cazurile în care sunt luate în considerare doar una sau mai multe dintre condițiile de mai sus.

3.30 valoare rms(valoare pătratică medie): rădăcina pătrată a pătratului mediu al funcției pe un interval dat (pentru densitatea spectrală, acest interval este banda de frecvență dintre f1Și f2- cm. ).

Notă - În această metodă de testare, valoarea rms poate fi calculată pentru diferite tipuri de excitație: un proces pur aleatoriu de bandă largă, o combinație de procese aleatoare de bandă largă și armonice ( SoR ) sau un set de două procese aleatorii ( RoR ) - vezi (Anexa B).

3.31 parametru controlat(valoarea semnalului): Valoarea densității spectrale de accelerație pentru componenta aleatorie a procesului reproductibil sau amplitudinea pentru componenta armonică a procesului reproductibil.

3.32 deviație standard(abatere standard): Caracteristică a unui semnal de timp aleatoriu, care pentru un semnal de vibrație este același cu valoarea rms (deoarece valoarea medie a semnalului de vibrație se presupune a fi zero).

3.33 acuratețea statistică(acuratețe statistică): Raportul dintre densitatea spectrală a accelerației reale și cea observată.

Notă - Această caracteristică se aplică numai componentei aleatorii a procesului reproductibil.

3.34 gradul de libertate statistic(grade statistice de libertate): O mărime care caracterizează proprietățile estimării densității spectrale de accelerație obținute din eșantioane aleatorii prin metoda mediei în timp și depinde de rezoluția frecvenței și de medierea în timp.

3.35 ciclu de balansare(frecvențe) (ciclu de baleiaj): deplasați (măturați) pe un interval de frecvență dat o dată în fiecare direcție (de exemplu, de la 5 la 500 Hz și înapoi la 5 Hz).

Notă - Spre deosebire de ciclul de baleiaj, o singură măsurare de frecvență înseamnă deplasarea prin banda de frecvență într-o singură direcție: în sus sau în jos în frecvență.

3.36 viteza de balansare (frecventa)(frecvența de baleiaj): Rata la care se schimbă frecvența unui semnal armonic, măsurată fie în octave pe minut (octavă/min), fie în herți pe secundă (Hz/s).

3.37 densitatea adevărată a accelerației spectrale(densitatea spectrală a accelerației adevărate): densitatea spectrală a accelerației care acționează asupra eșantionului.

4 Cerințe generale de testare

4.1 Generalitățiprevederi

Cerințele specificate pentru echipamentele de testare se aplică tuturor echipamentelor de testare în ansamblu. În cazul unei mașini vibrante de tip electrodinamic sau hidraulic, acest echipament include un amplificator de putere, un agitator cu un suport pentru probă și un sistem de control.

Oscilațiile mesei vibratoare în direcțiile date și transversale trebuie fie verificate înainte de începerea testelor, fie controlate în timpul testelor folosind un canal suplimentar în sistemul de control. În documentul normativ pentru testare, trebuie determinate nivelurile de vibrație reproductibilă și succesiunea acțiunilor în timpul testării.

Metoda de testare standardizată include următorii pași (aplicați excitației în fiecare dintre direcțiile date):

Expunerea probei atunci când este expusă la vibrații într-un mod dat;

Măsurătorile finale pentru a redetermina răspunsul dinamic al probei (vezi ) și a-l compara cu rezultatul obținut în etapa inițială de măsurare pentru a identifica posibile deteriorări mecanice.

Dacă comportamentul dinamic al obiectului testat este bine cunoscut sau nu prezintă interes, atunci documentul normativ poate să nu stabilească cerințe pentru studiul caracteristicilor dinamice sau să le stabilească într-o măsură limitată.

4.2 Sistem de control

Managementul testelor necesită utilizarea unui software special care permite analiza datelor și gestionarea testelor în diferite moduri de excitație.

Vibrațiile reproductibile stabilite prin documentul de reglementare pentru testare în toate punctele de atașare a probei trebuie să fie aproximativ aceleași și translaționale. Dacă condiția de vibrații identice la diferite puncte de atașare nu poate fi îndeplinită, se utilizează controlul de testare în mai multe puncte.

Mișcarea reproductibilă trebuie să aibă o distribuție gaussiană pentru componenta aleatorie și să fie armonică pentru componenta de vibrație periodică.

Vibrația transversală este fie verificată înainte de testare prin excitarea probei cu vibrații aleatorii sau armonice, al cărei nivel este stabilit prin documentul de reglementare, fie controlată în timpul testării folosind un canal suplimentar al sistemului de control.

Valoarea parametrului controlat la fiecare frecvență la fiecare punct de testare și în fiecare dintre direcțiile perpendiculare pe direcția mișcării principale nu trebuie să depășească valoarea setată în intervalul de frecvență peste 500 Hz și în domeniul de frecvență până la 500 Hz. nu trebuie să depășească nivelul care este cu 3 dB sub această valoare setată. Valoarea RMS a accelerației (pe întreaga bandă de frecvență) pentru orice direcție perpendiculară pe direcția de deplasare specificată nu trebuie să depășească 50% din acea valoare pentru direcția de deplasare specificată. De exemplu, pentru mostre de dimensiuni mici, un document de reglementare poate stabili o cerință ca valoarea parametrului controlat al vibrației transversale să nu depășească valoarea aceluiași parametru pentru mișcarea reproductibilă, redusă cu 3 dB.

Pentru specimenele de dimensiuni mari sau mase mari, poate fi dificil să se îndeplinească limitele vibrațiilor transversale pe întreaga gamă de frecvențe de testare. Dificultăți în atingerea limitelor stabilite pot apărea și dacă documentul normativ prescrie testarea într-un interval dinamic larg. În acest caz, în documentul de reglementare ar trebui utilizată una dintre următoarele formulări: „vibrația transversală care depășește un anumit nivel trebuie înregistrată și indicată în raportul de încercare” sau „vibrația transversală nu este monitorizată”.

Proba trebuie fixată pe masa vibrantă în conformitate cu cerințele GOST 30630.0.0 .

4.6 Sistem de măsurare

Caracteristicile sistemului de măsurare ar trebui să prevadă posibilitatea verificării îndeplinirii condiției ca valoarea reală a parametrului de vibrație la punctul de control într-o direcție dată de mișcare să nu depășească toleranța stabilită.

Precizia măsurării este afectată semnificativ de răspunsul în frecvență al circuitului de măsurare, care include un senzor de vibrații, un dispozitiv de potrivire și dispozitive de achiziție și procesare a datelor. Limita inferioară a domeniului de frecvență a sistemului de măsurare nu trebuie să depășească 0,5 f1, o limită superioară - nu trebuie să fie mai mică de 2 f2(cm. ). În intervalul de frecvență indicat, caracteristica amplitudine-frecvență a sistemului de măsurare trebuie să fie constantă în ±5%.

5 Cerințe de vibrații reproductibile

Metoda de încercare specificată în prezentul standard internațional implică supunerea probei la vibrații aleatorii de bandă largă în combinație fie cu vibrații aleatorii de bandă îngustă, fie vibrații armonice sau ambele. Un document de reglementare poate prevedea că excitația prin vibrații aleatoare sau armonice în bandă îngustă se efectuează cu o baleiaj de frecvență într-un interval dat. Atunci când efectuați acest tip de test, trebuie luate în considerare următoarele.

Documentul normativ ar trebui să stabilească o metodă de precizare a gradului de severitate a condițiilor de testare pentru vibrații aleatorii: MAX sau SUM.

Spectrul de accelerație poate fi:

Suprapunerea spectrelor de vibrații aleatorii de bandă largă, vibrații aleatorii de bandă îngustă și componente armonice pentru sistemele de control, în care semnalul armonic este specificat ca o linie spectrală;

Suprapunerea spectrelor de vibrații aleatoare de bandă largă și de vibrații aleatoare de bandă îngustă, precum și oscilații armonice independente pentru sistemele de control în care semnalul armonic este generat continuu în domeniul frecvenței.

Eroare instrumentală în estimarea densității spectrale a accelerației la punctele de control și de testare în intervalul de frecvență de la f1 inainte de f2 nu trebuie să depășească ±3 dB în raport cu densitatea spectrală de accelerație specificată. Această toleranță nu ia în considerare eroarea aleatoare și părtinirea. Caracteristicile de eroare aleatoare pot fi calculate din rezultatele testelor.

Valoarea RMS a accelerației în intervalul de la f1 inainte de f2, măsurată direct sau calculată, nu trebuie să difere cu mai mult de ±10% de valoarea efectivă pentru o anumită densitate spectrală a accelerației. Acest lucru se aplică semnalului atât la punctul de referință real, cât și la cel imaginar.

Aceste cerințe pot fi dificil de îndeplinit la frecvențe individuale sau pentru mostre de dimensiuni mari sau mase mari. În acest caz, documentul de reglementare poate stabili limite de toleranță mai largi.

Scăderea densității spectrale de accelerație la frecvențe joase ar trebui să fie de cel puțin plus 6 dB/octavă, iar la frecvențe înalte - nu mai mult de minus 24 dB/octavă [vezi. (Anexa B)].

Pentru testul de baleiaj în frecvență, toleranțele pentru componentele spectrale care variază în frecvență trebuie să fie aceleași cu cele pentru componentele de vibrație în bandă largă. Cu toate acestea, acest lucru poate să nu fie fezabil la viteze mari de balansare. În acest caz, toleranțele pentru componentele spectrale trebuie stabilite în documentul de reglementare.

Valoarea instantanee a accelerației la punctul de referință ar trebui să fie distribuită conform unei legi apropiate de Gaussian, așa cum se arată în Figura 2. Confirmarea acestui lucru trebuie obținută în timpul calibrării sistemului. Tipul de distribuție a semnalului în prezența unei componente armonice este prezentat în .

σ - deviație standard

Figura 2 - Semnal aleatoriu, aproape de normal, cu un nivel de cutoff dat

Semnalul de întrerupere trebuie să fie de cel puțin 2,5 rms (vezi ). Trebuie să vă asigurați că forma de undă de timp la punctul de testare conține vârfuri care depășesc valoarea RMS specificată de cel puțin 3 ori, cu excepția cazului în care se specifică altfel în documentul de reglementare relevant.

Dacă un semnal la un punct de testare imaginar este utilizat pentru control, cerința de mai sus a factorului de creastă se aplică tuturor punctelor de testare ale căror semnale sunt utilizate pentru a genera semnalul de control.

Densitatea distribuției de probabilitate se calculează din realizarea în două minute a semnalului la punctul de control la începutul, la mijlocul și la sfârșitul testului.

Precizia statistică este determinată de numărul de grade de libertate statistice N dși nivelul de încredere (vezi Figura 3). Numărul statistic de grade de libertate este determinat de formula

Unde În e- rezolutie frecventa, Hz;

T a- timpul mediu efectiv, s.

Sens N d nu trebuie să fie mai mică de 120, cu excepția cazului în care este stabilită o altă cerință prin documentul de reglementare relevant.

Dacă documentul de reglementare stabilește niveluri de încredere care trebuie respectate în timpul testării, datele din Figura 3 ar trebui utilizate pentru a calcula acuratețea statistică.

Figura 3 - Precizia statistică a reproducerii densității spectrale a accelerației în funcție de numărul de grade de libertate pentru diferite valori ale probabilității de încredere

Rezoluție în frecvență Fi, Hz, depinde de frecvența maximă de ceas a controlerului sistemului de control și de numărul de linii din spectrul semnalului P:

Unde f hjgh- frecvența maximă de ceas a controlerului sistemului de control, Hz, care nu trebuie să fie mai mică de două ori f2(cm. );

P este numărul de linii spectrale uniform distanțate pe intervalul de frecvență până la f hjgh .

Rezoluția frecvenței trebuie stabilită printr-un document de reglementare [vezi. Vezi, de asemenea, listarea h)].

1 - semnal pur armonic; 2 - semnale armonice și aleatorii (SPU - 0,1 m 2 / s 3); 3 - semnale armonice şi aleatorii (SPU - 1 m 2 /s 3); 4 - semnale armonice şi aleatorii (SPU - 5 m 2 /s 3); 5 - semnal pur aleatoriu (SPU - 5 m 2 / s 3)

Figura 4 - Distribuția probabilității densității semnalelor armonice (amplitudine 50 m/s 2 , frecvență 120 Hz) și aleatoare (în intervalul de la 20 la 200 Hz), precum și combinațiile acestora

5.1.4.1 Combinație de semnale aleatoare în bandă largă și în bandă îngustă În e sunt alese astfel încât:

Una dintre liniile spectrale a coincis cu f1, iar prima linie spectrală nu a fost situată mai mult de 0,5 f1;

Două linii spectrale au determinat forma scăderii densității spectrale a accelerației semnalului de bandă îngustă.

Dacă cerințele de mai sus dau două valori diferite În e, apoi alegeți-l pe cel mai mic dintre ele.

Notă - Selectare ÎN epresupune un compromis între dorința de a descrie mai bine spectrul de excitație și necesitatea asigurării vitezei sistemului de control. În plus, creșterea vitezei de măturare poate necesita o rezoluție de frecvență mai mare pentru a menține controlul asupra întregului interval de frecvență de măturare.

5.1.4.2 Combinație de semnale armonice și aleatorii

ÎNe sunt alese astfel încât una dintre liniile spectrale să coincidă cu f1, iar prima linie spectrală nu a fost situată mai mult de 0,5 f1.

Măturarea în frecvență a semnalului armonic ar trebui să fie cât mai continuă posibil. Pentru sistemele de control în care frecvența semnalului armonic se modifică treptat, În e nu trebuie să depășească 0,1% f mare.

Când măturați frecvența unei componente armonice reproduse pe un fundal de oscilații aleatorii, un filtru digital de urmărire este de obicei utilizat pentru a estima amplitudinea acesteia. Acest filtru vă permite să tăiați o parte semnificativă a componentei aleatorii. Cu toate acestea, în orice caz, estimarea amplitudinii va conține o fracțiune de zgomot aleatoriu la frecvențe situate în apropierea frecvenței semnalului armonic. În plus, cu cât raportul dintre densitatea spectrală a accelerației unui semnal aleator este mai mare și jumătate din pătratul amplitudinii semnalului armonic (numit și raportul de putere), cu atât va fi mai mare proporția acestei erori aleatoare. Reducerea lățimii de bandă a filtrului de urmărire va reduce eroarea aleatorie, dar aceasta este însoțită de o creștere a numărului de eșantioane peste care se efectuează media.

Dacă eșantionul are o rezonanță ascuțită, cu Q mare, o creștere a numărului de eșantioane duce la o schimbare semnificativă a estimării răspunsului.

Toleranțele pentru amplitudinea componentelor armonice care acționează pe fundalul vibrațiilor aleatorii trebuie să fie mai mari decât eroarea totală, care include eroarea aleatorie, offset, eroarea circuitului de control și eroarea instrumentală.

Studiile răspunsului în frecvență al probei sunt efectuate în întreaga gamă de frecvențe de testare în conformitate cu GOST 30630.1.1.

6 Severitatea condițiilor de testare

Gradul de severitate al condițiilor de testare este determinat de o combinație a următorilor parametri:

Gama de frecvențe de testare;

Valori ale densității spectrale de accelerare a vibrației în bandă largă;

Forma curbei de densitate spectrală a accelerației vibrațiilor în bandă largă;

Intervalele de frecvență ale vibrațiilor aleatorii în bandă îngustă;

Componentele armonice ale vibrațiilor;

Viteza de balansare a frecvenței;

durata expunerii la vibrații.

Acești parametri trebuie să fie determinați de documentul de reglementare relevant în unul dintre următoarele moduri:

Prin alegerea dintre valorile date la 6.1 - ;

Pe baza condițiilor de funcționare cunoscute ale produsului, dacă acestea dau valori semnificativ diferite ale parametrilor.

Notă - La determinarea nivelurilor de vibrație aleatorie sau armonică din înregistrările de observații reale, trebuie acordată atenție faptului că metodele de compresie a datelor utilizate ar putea distorsiona semnificativ raporturile de amplitudine ale semnalelor.

Valorile limită ale intervalului de frecvență de testare, care trebuie determinate de documentul normativ, se recomandă să fie selectate din intervalul .... 1; 2; 5; 10; 20; 50. Valoarea limită inferioară f1 nu trebuie să fie mai mică de 1 Hz, iar valoarea limitei superioare f2 nu trebuie să depășească 5000 Hz.

Valoarea densității spectrale a accelerației în intervalul dintre f1Și f2(vezi) în (m / s 2) 2 / Hz este selectat din seria ... 1; 2; 5; 10. Valoarea minimă este 0,01, cea maximă este 100.

Notă - Dacă densitatea spectrală a accelerației este exprimată în termeni de unitatea de măsură a accelerației gravitaționalegP, apoi în sensul acestui standard iagP = 10 m/s 2 .

Pentru acest test, forma curbei de densitate spectrală de accelerație este definită ca o secțiune superioară plată (vezi ). În cazuri speciale, este permis ca funcția de densitate spectrală de accelerație să aibă o formă diferită. În acest caz, tipul acestei funcții ar trebui definit în documentul normativ. Dacă intervalul de frecvență de testare este împărțit în subdomeni, în fiecare dintre acestea densitatea spectrală de accelerație este dată ca valoare constantă, atunci limitele subdomeniilor și valorile densității spectrale de accelerație trebuie selectate dintre valorile date. în 6.1.1 și 6.1.2. Documentul normativ corespunzător ar trebui să definească, de asemenea, tipurile de curbe pe graficul densității spectrale de accelerație, conectând nivelurile constante ale acestei funcții în subdomenii adiacente.

Durata expunerii la vibrații, în minute (ore sau zile), care trebuie stabilită printr-un document de reglementare, se recomandă alegerea din intervalul ... 1; 2; 5; 10. cu o toleranţă de + 5%.

Regulamentul va specifica numărul de benzi de vibrații aleatorii care trebuie adăugate la vibrația de fundal în bandă largă.

Pentru fiecare bandă, trebuie să setați următoarele:

a) lățimea de bandă (nu trebuie să fie mai mică de 0,5% și nu mai mult de 10% din intervalul de frecvență ale vibrațiilor aleatoare de bandă largă). Limita inferioară a benzii de frecvență nu trebuie să fie sub dublul rezoluției de frecvență;

b) limitele inferioare și superioare ale ciclului de măturare;

c) viteza de baleiaj în octavă/min sau Hz/s sau timpul de finalizare a unui ciclu de măturare;

d) numărul de cicluri de balansare sau durata expunerii la vibrații în bandă îngustă;

e) legea modificării frecvenței: liniară sau logaritmică;

f) direcția inițială de schimbare a frecvenței (în sus sau în jos);

g) valoarea densităţii spectrale de acceleraţie în cadrul benzii;

h) strategia (SUM sau MAX) utilizată în selectarea valorii densității spectrale de accelerație pentru vibrația în bandă îngustă atunci când este combinată cu vibrația în bandă largă.

Documentul normativ ar trebui să stabilească numărul de componente armonice care ar trebui excitate pe fondul vibrațiilor aleatorii de bandă largă. Pentru aceste componente armonice trebuie determinate următoarele:

a) dacă frecvențele lor sunt multiple una pe cealaltă sau nu și care sunt relațiile de fază dintre ele.

Notă - Relațiile de fază sunt determinate pentru semnalul de antrenare și pot diferi de relațiile de fază în semnalul de accelerație din cauza distorsiunilor introduse de funcțiile de transfer ale agitatorului, dispozitivului și proba în sine;

b) limitele inferioare și superioare ale ciclului de măturare;

c) viteza de baleiaj în octavă/min sau Hz/s sau durata ciclului,

d) direcția inițială a modificării frecvenței (în sus sau în jos) și timpii de început și de sfârșit pentru fiecare componentă;

e) dependenţa modificării amplitudinii fiecărei componente de frecvenţă;

f) numărul de cicluri de baleiaj sau durata expunerii la fiecare componentă armonică;

g) legea modificării frecvenței: liniară sau logaritmică;

h) valorile frecvenței atunci când sunt excitate de vibrații armonice la frecvențe fixe;

i) amplitudini ale componentelor la frecvente fixe.

Dacă nu se utilizează măturarea, nu sunt specificați parametrii din b), c), d), f) și g). Documentul de reglementare trebuie să indice ce metodă de excitare prin vibrație armonică este utilizată.

7 Stabilizare inițială

Necesitatea stabilizării inițiale a probei în condiții de excitație prin vibrație și condițiile pentru această excitare ar trebui să fie determinate de documentul de reglementare relevant.

8 Măsurători inițiale

Eșantionul trebuie supus inspecției vizuale, controlului dimensional și testării de performanță, în conformitate cu reglementările relevante.

9 Testare

Testele sunt efectuate în ordinea stabilită de documentul de reglementare și includ următorii pași:

Studiul inițial (dacă este necesar) al răspunsului în frecvență al probei;

Nivel scăzut de vibrație pentru a face setările necesare;

Expunerea în modurile stabilite de excitație a vibrațiilor;

Studiu final (dacă este necesar) al răspunsului în frecvență al eșantionului.

Dacă documentul normativ nu prevede altfel, eșantionul este excitat pe rând în fiecare dintre direcțiile preferate de expunere la vibrații. Ordinea de alegere a direcției de excitare, cu excepția cazului în care este stipulată în mod specific de documentul de reglementare, nu contează. Dacă proba este testată într-o poziție reprezentativă pentru condițiile sale de funcționare, atunci se stabilește metoda de plasare a probei în această poziție.

Semnalul de control trebuie obținut din măsurători la un singur punct de testare pentru controlul într-un singur punct sau la mai multe puncte de testare pentru controlul în mai multe puncte.

În acest din urmă caz, una dintre următoarele metode de control trebuie stabilită prin documentul de reglementare:

După valoarea medie;

Prin valoare medie cu corectie;

După valoarea maximă sau minimă.

Cu orice metodă de control, cursa de control este imaginară.

Dacă un produs destinat funcționării cu izolatoare de vibrații trebuie testat fără acestea, atunci gradul de severitate al condițiilor de testare se modifică în consecință. Documentul normativ poate indica modul de modificare a gradului de severitate a condițiilor de testare efectuate fără izolatori de vibrații.

Dacă regulamentul este necesar, efectuați un studiu de răspuns în frecvență cel puțin într-un punct al eșantionului. Numărul de puncte pentru care trebuie determinat răspunsul în frecvență trebuie specificat în documentul normativ.

Studiul răspunsului în frecvență poate fi efectuat prin excitarea probei cu vibrații armonice sau aleatorii în intervalul de frecvență de testare în conformitate cu GOST 30630.1.1. Nivelul de excitație ar trebui definit în documentul normativ.

Nivelul de vibrație în studiul răspunsului în frecvență este ales astfel încât răspunsul probei să fie mai slab decât atunci când este expus la vibrații în modul principal de testare, dar suficient pentru a detecta frecvențele critice.

Dacă cercetarea este efectuată prin vibrații armonice excitante, atunci rata de schimbare a frecvenței nu trebuie să depășească o octavă pe minut. Pentru a determina mai precis forma răspunsului în frecvență, viteza de baleiaj poate fi redusă. Ar trebui evitată excitația nerezonabil de lungă prin vibrație la o frecvență.

Când se examinează cu excitație aleatorie, ar trebui să se țină cont de faptul că timpul de excitare ar trebui să fie suficient pentru a minimiza variațiile aleatoare ale răspunsului. Rezoluția frecvenței trebuie să fie suficientă pentru a descrie în mod satisfăcător forma vârfului rezonant. Se recomandă să existe cel puțin cinci linii spectrale pe lățime de vârf la minus 3 dB.

Un document de reglementare poate stabili o cerință ca, în timpul studiului răspunsului în frecvență, eșantionul să funcționeze într-un mod dat. Dacă performanța eșantionului interferează cu determinarea caracteristicilor de vibrație, atunci efectuați studii suplimentare ale răspunsului în frecvență cu specimenul inoperant. Ca rezultat al studiului, toate frecvențele critice ale unui eșantion dat ar trebui să fie determinate și reflectate în raportul de testare.

9.3 Nivel scăzut de excitație de vibrație

Înainte de testarea în modul principal, poate fi necesar să excitați proba cu o vibrație aleatorie de un nivel mai scăzut pentru analiza preliminară și corectarea semnalului. În această etapă, este important să se mențină densitatea spectrală de accelerație la un nivel minim.

Durata preexcitației prin vibrații aleatorii poate fi după cum urmează:

La 12 dB RMS accelerație sub valoarea setată: fără limită de timp;

Cu o valoare rms a accelerației 6 - 12 dB sub valoarea setată: nu mai mult de 1,5 ori mai mare decât timpul de expunere setat în modul de testare principal;

Cu o valoare RMS a accelerației de la 0 la 6 dB sub valoarea setată: nu mai mult de 10% din timpul de așteptare setat în modul de testare principal.

Durata preexcitației prin vibrații aleatorii nu trebuie dedusă din durata specificată de expunere la vibrații în modul principal de testare.

9.4.1 Dispoziții generale

Uneori, în condiții reale de funcționare, produsul este supus unor vibrații cvasi-periodice din cauza funcționării mașinilor ale căror componente (pale de rotor, angrenaje, elice, pistoane etc.) realizează mișcare alternativă sau de rotație. Dacă această formă de acțiune este dominantă, atunci se caracterizează prin vibrații aleatorii în bandă largă cu impunerea vibrațiilor în bandă îngustă sau vibrații armonice de un nivel superior.

9.4.2 Excitație prin vibrații aleatorii în bandă îngustă și în bandă largă (SoR)

Excitarea eșantionului este realizată prin vibrația de fundal în bandă largă suprapusă acesteia de una sau mai multe vibrații aleatoare de bandă îngustă cu frecvențe medii geometrice de baleiaj.

Gradul de severitate al condițiilor de testare în acest mod este determinat de parametrii stabiliți în și .

În unele cazuri, excitarea se realizează fără măturare. Apoi testele de acest tip diferă puțin de testele conform GOST 30630.1.9. Necesitatea utilizării frecvenței de măsurare ar trebui specificată în documentul de reglementare.

9.4.3 Excitație prin vibrații aleatorii armonice și în bandă largă (SoR)

Excitarea probei se realizează prin vibrații aleatorii în bandă largă suprapuse acesteia de una sau mai multe oscilații armonice cu oscilarea frecvențelor acestora.

Gradul de severitate al condițiilor de încercare în acest mod este determinat de parametrii specificați la 6.1 și .

În unele cazuri, excitarea se realizează fără măturare. Atunci nu sunt specificați parametrii din 6.3 b), c), d), f) și g). Necesitatea utilizării frecvenței de măsurare ar trebui specificată în documentul de reglementare.

9.4.4 Excitație prin vibrații aleatorii armonice, în bandă îngustă și aleatoare în bandă largă (SoRoR)

Excitarea probei în acest mod este o combinație a condițiilor din 9.4.2 și 9.4.3. În detaliu, metoda de excitare trebuie determinată de documentul de reglementare relevant.

În cazul în care regulamentul impune un studiu inițial al răspunsului în frecvență al eșantionului, poate solicita, de asemenea, ca studii similare să fie efectuate după finalizarea testelor în modul principal pentru a compara rezultatele studiului inițial și pentru a identifica posibilele modificări și daune aduse probă. Studiul final al răspunsului în frecvență se realizează exact în același mod, în aceleași puncte și cu aceiași parametri de excitație ca și cel inițial. Acțiunile care trebuie întreprinse atunci când se identifică o discrepanță între rezultatele studiilor inițiale și cele finale ar trebui să fie determinate de documentul de reglementare relevant.

10 Măsurători intermediare

În cazul în care documentul normativ stabilește că proba trebuie să funcționeze în timpul testării, atunci același document poate stabili necesitatea efectuării de măsurători ale caracteristicilor de performanță ale probei în timpul funcționării acesteia.

11 Stabilizare finală

Poate fi necesar prin reglementare să se acorde eșantionului ceva timp pentru a-și recupera caracteristicile (de exemplu, temperatura) după testare, înainte de a efectua măsurătorile finale.

12 Măsurătorile finale

Eșantionul trebuie supus inspecției vizuale, controlului dimensional și testării de performanță în conformitate cu cerințele documentului de reglementare relevant.

Același document ar trebui să stabilească criteriile de acceptare sau respingere a eșantionului.

13 Informații date în documentul normativ relevant

14 Informații date în raportul de testare

Raportul de testare trebuie să conțină cel puțin următoarele informații:

Notă - Dacă rezultatele testelor urmează să fie înregistrate, de exemplu, în ordine cronologică cu indicarea parametrilor de testare, observațiile făcute în timpul testului, acțiunile întreprinse și tabele de măsurare, atunci în aceste cazuri, de regulă, se ține un jurnal de testare. Jurnalul de testare poate fi atașat raportului de testare.

anexa a
(referinţă)
Informații generale despre teste cu o combinație de diferite tipuri de efecte de vibrație

A.1 General

Metodele de testare pentru vibrațiile aleatoare și armonice sunt stabilite de GOST 30630.1.9 și GOST 30630.1.2 respectiv. Această anexă discută caracteristicile testelor care utilizează o combinație a acestor două tipuri de efecte. Sistemele de control digital disponibile în prezent vă permit să implementați cele mai complexe strategii de control pentru toate combinațiile posibile de semnale aleatoare și armonice. De exemplu, frecvențele diferitelor armonici (precum și frecvențele medii geometrice ale proceselor aleatoare de bandă îngustă) se pot deplasa unele spre altele și se pot intersecta atunci când frecvența este oscilata. Acest lucru complică descrierea matematică a proceselor și îngreunează asigurarea preciziei de control necesare, ceea ce necesită adoptarea unor soluții de compromis.

A.2 Combinație de semnale aleatorii în bandă largă și în bandă îngustă (frecvență medie geometrică fixă).

Vibrația de acest tip, în esență, nu diferă de vibrația aleatoare de bandă largă considerată în GOST 30630.1.9 și nu necesită modificarea metodei de testare.

Toleranțele pentru spectre de bandă îngustă rămân neschimbate. O considerație suplimentară poate necesita doar secțiuni de conjugare a spectrelor de bandă îngustă și de bandă largă. Dacă aceste zone conțin doar una sau două linii spectrale, iar diferența dintre nivelurile de densitate spectrală de accelerație pentru vibrația în bandă largă și în bandă îngustă este mare, atunci pentru a facilita reproducerea vibrației necesare, toleranțele în aceste zone pot fi mărite, ceea ce ar trebui să fie reflectate în raportul de testare.

A.3 Combinație de semnale aleatorii în bandă largă și în bandă îngustă (sweep).

Principala problemă de control în excitația acestui tip de vibrație este necesitatea de a potrivi viteza de balansare și timpul efectiv de mediere în bucla de feedback. Dacă viteza de balansare este mare și timpul de mediere este lung, atunci se observă efectul de estompare a liniilor spectrale, atunci când energia dintr-o linie spectrală „curge” în cele vecine. În acest caz, forma dreptunghiulară a spectrului semnalului de bandă îngustă se pierde, iar sistemul de control poate opri testul datorită faptului că un număr de linii spectrale ies din toleranță.

Sistemul de control, generând o nouă densitate spectrală de accelerație la ieșire, efectuează o medie, de exemplu, exponențială, pe un eșantion de valori din semnalul anterior, ceea ce face posibilă asigurarea stabilității controlului. Numărul de grade de libertate luate în considerare în acest caz depinde de câștigul din circuitul de feedback - cu cât valoarea acestuia este mai mică, cu atât este necesar intervalul de timp mai lung pentru o modificare semnificativă a estimării, de exemplu. cu atât sistemul este mai stabil.

Când măturați un semnal în bandă îngustă, valorile semnalului anterioare incluse în eșantionul utilizat de algoritmul de calcul al estimării pot fi suficient de mari pentru ca estimarea densității spectrale de accelerație să depășească limitele de toleranță, urmată de o oprire a testului. Acest lucru poate fi evitat prin creșterea factorului de feedback, ceea ce este echivalent cu reducerea numărului de valori medii (reducerea timpului efectiv de mediere în bucla de feedback), dar acest lucru poate duce la pierderea stabilității controlului.

Astfel, în fiecare caz concret, în raport cu coeficientul de feedback, este necesar să se determine o anumită valoare de compromis.

Dacă laboratorul dispune de echipamente adecvate, poate fi utilă înregistrarea semnalului de vibrație la punctul de control pentru prelucrare ulterioară folosind diferiți algoritmi de analiză spectrală. Acest lucru, desigur, nu va schimba condițiile testelor care au trecut deja, dar va face posibilă clarificarea exactă a condițiilor de testare implementate cu reflectarea ulterioară a acestor condiții în raportul de testare.

A.4 Combinația unui semnal de bandă largă cu un semnal armonic la o frecvență fixă

Selectarea de către sistemul de control a componentei armonice a unui semnal din amestecul acestuia cu un semnal de bandă largă în general este o sarcină dificilă. Această sarcină va fi mai ușoară dacă raportul dintre amplitudinea semnalului armonic și valoarea RMS a semnalului aleator este mare. Pe măsură ce acest raport scade, precizia extragerii componentei armonice se poate deteriora, așa cum se arată în exemplul următor.

EXEMPLU Trei tipuri de sisteme de control digital au fost utilizate pentru studiu. Parametrii de testare au fost neschimbați în toate cazurile.

Vibrații aleatorii:

- gama de frecvente: 10- 2000 Hz

- nivel de densitate spectrală de accelerație (constant): 0,005; 0,01;0,05 /Hz,

- rezoluție în frecvență (maximum posibil): 1 Hz,

- număr de grade de libertate (maximum posibil): 120,

Vibrație armonică:

- amplitudine: 5 gn,

- frecventa: 20; 160; 380 Hz.

În timpul testelor la o frecvență constantă de vibrație armonică, au fost utilizate excitații la toate combinațiile posibile ale nivelului densității spectrale a accelerației și amplitudinii semnalului armonic timp de 60 s fiecare.

Semnalul de ieșire al sistemului de control a fost aplicat unui înregistrator digital cu o rată de eșantionare de 12,5 kHz. Aceste date au fost transferate pe un computer pentru a calcula densitatea accelerației spectrale. În analiza computerului au fost utilizate următoarele valori ale parametrilor:

- gama de frecvente: 10 - 2000 Hz,

- rezolutie frecventa: 1 Hz,

- număr de grade de libertate: 120,

- durata probei: 60 s.

Exemple de calculare a graficului densității spectrale de accelerație pentru unul dintre sistemele de control și diferite frecvențe de excitare a vibrațiilor armonice sunt prezentate în figurile A.1 și A.2.

Figura A.1 - Semnal armonic la 160 Hz

Figura A.2 - Semnal armonic la 380 Hz

Tabelul A.1 oferă valorile densității spectrale a accelerației la frecvența medie geometrică a intervalului de frecvență pentru toate măsurătorile. Pe baza acestor valori se calculează valorile pătrate-rădăcină ale accelerației, iar ultima coloană arată abaterile acestora, în procente, de la valoarea teoretică. Această abatere poate caracteriza calitatea reproducerii excitației armonice. Deoarece sunt comparate numai valorile RMS, nu se pot trage concluzii cu privire la calitatea reproducerii formei de undă sinusoidală.

Pentru a obține informații despre cât de semnificativă este abaterea de la periodicitatea semnalului armonic excitat, funcția de autocorelare a fost calculată pentru fiecare interval de 5 secunde al semnalului de vibrație. Exemple de astfel de calcule pentru două niveluri aleatorii ale zgomotului de fundal sunt prezentate în Figura A.3.

1 - SPU: 0,01 /Hz; 2- SPL: 0,005 /Hz

Figura A.3 - Funcția de autocorelare pentru un amestec de zgomot aleator cu un semnal armonic la o frecvență de 160 Hz

Tabelul A.1 - Densitatea de accelerație spectrală estimată la frecvența unui semnal armonic în amestecul acestuia cu un semnal aleator de bandă largă

După aceea, pentru fiecare măsurătoare, s-au determinat pătratele amplitudinii pentru timpul 5 Funcția de autocorelare T, unde T- perioada semnalului armonic. Aceste valori sunt date în tabelul A.2. Abaterile, în procente, de la valoarea teoretică sunt date în ultima coloană a acestui tabel.

Tabelul A.2 — Funcția de autocorelare estimată A pentru un amestec de semnale aleatoare armonice și de bandă largă

Astfel de calcule sunt aplicabile numai în cazul în care excitația are loc la o frecvență fixă ​​care coincide exact cu una dintre liniile spectrale. Dacă nu există o astfel de coincidență, atunci se observă scurgerea de putere a vârfului spectral, care poate ajunge la 17% atunci când această frecvență lovește exact în mijlocul dintre liniile spectrale. Cu toate acestea, această eroare este sistematică și poate fi compensată folosind algoritmi corespunzători.

A.5 Combinația unui semnal de bandă largă cu un semnal armonic cu o frecvență de baleiaj

Discuția din secțiunea A.4 se aplică acestui tip de vibrație Mai mult, dacă se modifică frecvența semnalului armonic, poate apărea o eroare suplimentară semnificativă, în principal din cauza algoritmului de mediere a densității spectrale de accelerație, a cărui aplicare se calculează numai pentru un semnal pur aleatoriu. Un astfel de algoritm nu permite estimarea amplitudinii componentei armonice a frecvenței în schimbare. Prin urmare, poate fi necesar să se efectueze o analiză în care extragerea componentei armonice ar fi o etapă separată.

A.6 Combinație de semnale aleatoare în bandă largă și în bandă îngustă cu semnale armonice la frecvențe fixe și variabile

Această formă de excitație este cel mai dificil caz de analiză, deoarece complexitatea suplimentară este dată nu numai de posibilele intersecții ale frecvențelor variabile ale componentelor armonice, ci și de intersecțiile componentelor de bandă îngustă ale semnalului aleator.

Excitarea de acest tip este recomandată a fi utilizată numai în caz de urgență și numai cu participarea specialiștilor experimentați și calificați. În caz contrar, fiabilitatea și reproductibilitatea rezultatelor testelor pot fi puse sub semnul întrebării.

Asigurarea reproductibilității rezultatelor testelor este o provocare. Datorită naturii statistice a semnalului aleatoriu, a răspunsului complex al probei și a erorilor de analiză, nu este posibil să se prezică cu certitudine dacă densitatea spectrală de accelerație reală aplicată probei se va potrivi cu densitatea spectrală de accelerație observată în limitele toleranțelor specificate. Acest lucru necesită o analiză complexă și consumatoare de timp, care nu poate fi efectuată în timp real.

Caracteristicile majorității sistemelor de control digital care pot fi utilizate pentru testarea cu o combinație de efecte de vibrație de diferite tipuri sunt similare între ele. Variind mai mulți parametri selectabili ai sistemului de control, se pot obține estimări ale acurateței statistice a mișcării reproductibile, caracterizate prin diferența dintre densitățile de accelerație spectrală adevărată și cea observată. Alegerea finală ar trebui să permită reducerea acestei diferențe (fără a lua în considerare alte surse de eroare) la minimum.

Corectarea densității spectrale de accelerație inițială este o procedură recurentă implementată folosind bucla de feedback a sistemului de control. În acest caz, timpul efectiv de mediere a semnalului în această procedură depinde de mai mulți factori, cum ar fi compoziția echipamentului, funcția de transfer a sistemului în ansamblu, forma densității spectrale de accelerație specificate, algoritmul de control și parametrii de testare. care trebuie selectate înainte de aceste teste. Acești parametri de testare includ frecvența maximă de analiză, rezoluția frecvenței și nivelul de întrerupere a variației.

Algoritmul de control ale vibrațiilor aleatoare ar trebui să ofere un compromis între precizia controlului și timpul efectiv de mediere a semnalului (viteza buclei de feedback). Precizia ridicată a controlului implică o creștere a numărului de date utilizate în procedura recurentă și, în consecință, o scădere a vitezei buclei de feedback, i.e. încetinind răspunsul la modificările densității spectrale reale a accelerației. Rezoluția de frecvență selectată afectează, de asemenea, precizia controlului și viteza buclei de feedback. De obicei, creșterea rezoluției frecvenței duce la o creștere a preciziei de control, dar reduce viteza buclei de feedback. Pentru a reduce discrepanța dintre densitățile de accelerație spectrală adevărată și cea observată, este necesar să alegeți valorile optime ale parametrilor de mai sus.

Studiile răspunsului în frecvență al probei oferă informații importante despre natura interacțiunii dintre eșantion și agitator. De exemplu, în timpul unui astfel de studiu, se poate constata o creștere excesivă a vibrației de către suportul de probă sau coincidența rezonanțelor probei și suportului.

În această anexă, în primul rând, sunt luate în considerare aspecte legate de componenta aleatorie a excitației. În ceea ce privește conținutul armonic al excitației (sweep, sweep speed, folosirea filtrelor de urmărire), se pot face recomandări GOST 30630.1.2.

B.2 Cerințe de testare

B.2.1 Control într-un singur punct și în mai multe puncte

B.2.1.1 Generalități

Verificarea conformității cu cerințele de testare se realizează pe baza valorilor parametrului controlat obținute ca urmare a procesării semnalului la punctul de testare.

Pentru mostre rigide sau de dimensiuni mici, cum ar fi componentele echipamentelor, și dacă se știe că efectul unei probe fixate rigid pe un agitator asupra dinamicii sistemului în domeniul de frecvență de testare este mic, este suficient să se efectueze măsurători la un punct de testare, care devine astfel punctul de control.

În cazul specimenelor de dimensiuni mari sau de formă complexă cu puncte de fixare larg separate, pentru control se utilizează unul dintre punctele de testare sau un punct de control imaginar. În acest din urmă caz, densitatea spectrală de accelerație este calculată din semnalele din mai multe puncte de testare. Pentru mostre complexe sau mari, se recomandă utilizarea controlului semnalului la un punct de referință imaginar (vezi ).

B.2.1.2 Control un singur punct

Măsurătorile sunt efectuate la un punct de control, iar valoarea parametrului controlat la fiecare frecvență este direct comparată cu valoarea specificată.

B.2.1.3 Control multipunct

B.2.1.3.1 Generalități

Dacă este necesar să se implementeze controlul multipunct, se selectează una dintre cele două strategii de control.

B.2.1.3.2 Control mediu

Această strategie de control presupune calcularea parametrului controlat la fiecare frecvență pentru fiecare punct de testare, după care, pentru valorile calculate la fiecare frecvență, se găsește o medie aritmetică pentru toate punctele de testare.

Valorile aritmetice medii obținute sunt comparate cu valorile specificate ale parametrului controlat la fiecare frecvență.

B.2.1.3.3 Controlul valorii extreme

La alegerea acestei strategii de control, valorile parametrului controlat la fiecare frecvență sunt determinate ca valoare extremă în agregatul acestor parametri obținuți pentru semnalele la toate punctele de testare. Astfel, valorile parametrului controlat, asupra căruia se efectuează controlul, reprezintă ansamblul valorilor parametrului controlat obținut pentru toate punctele de testare.

B.2.2 Caracteristici probabilistice

B.2.2.1 Distribuția valorilor instantanee

Distribuția valorilor instantanee χ a unui semnal aleator trebuie să îndeplinească legea normală descrisă de formulă

Unde p(χ)- densitatea de probabilitate a distribuţiei valorii instantanee a semnalului de conducere;

σ - Valoarea RMS (deviația standard) a semnalului de conducere.

Se presupune că valoarea medie a semnalului de vibrație aleatoare este zero.

Densitatea probabilității de distribuție pentru un set de semnale aleatoare și o combinație de semnale aleatoare de bandă îngustă și bandă largă este prezentată în . Densitatea probabilității de distribuție pentru o combinație de semnale armonice și aleatorii este prezentată în .

B.2.2.2 Factorul de creastă

Factorul de creastă caracterizează distribuția semnalului de excitație ca raport dintre valoarea maximă instantanee a semnalului și abaterea standard (vezi și Figura 2).

Acest parametru poate fi utilizat numai în raport cu semnalul de conducere generat la ieșirea unui sistem digital de control al testului, deoarece neliniaritățile întregului sistem, inclusiv amplificatorul de putere, agitatorul, dispozitivul și proba de testare, pot distorsiona forma de undă la punctul de testare. De regulă, este imposibil să se elimine influența acestor neliniarități într-un domeniu larg de frecvență.

În conformitate cu acest standard, valoarea factorului de creastă trebuie să fie de cel puțin 2,5 (vezi și). Dacă un semnal de comandă distribuit în mod normal are un nivel de tăiere de 2,5 abateri standard, atunci aproximativ 99% din acest semnal va ajunge la amplificatorul de putere fără distorsiuni.

Acest standard presupune că densitatea spectrală de accelerație are o formă dreptunghiulară (partea superioară plată) și toate componentele de frecvență sunt situate în intervalul dintre frecvențe f1Și f2(cm. ). Cu toate acestea, în practică, semnalul excitat are scăderi ale densității spectrale de accelerație în regiunile de joasă și înaltă frecvență. Pentru a menține valoarea RMS cât mai aproape de valoarea țintă, aceste pante trebuie să fie suficient de abrupte. De obicei, panta declinului în regiunea de joasă frecvență este de 6 dB/octavă. Dacă valoarea densităţii spectrale a acceleraţiei în punctul f1 este mare, iar capacitatea instalației de testare pentru deplasări acceptabile este limitată, acest lucru poate necesita o creștere a abruptului declinului în regiunea de joasă frecvență. Calculele mișcării pentru un semnal aleator sunt date în B.2.4.

În mod obișnuit, intervalul dinamic pentru două linii de densitate spectrală de accelerație adiacente folosind un sistem digital de control al testului este de 8 dB. Pentru a obține o deplasare mai abruptă, poate fi necesar să creșteți rezoluția frecvenței (adică, scădeți valoarea În e). Dacă acest lucru nu este posibil și, de asemenea, în cazul în care creșterea abruptului rulării nu permite reducerea valorilor deplasării la un nivel acceptabil, este necesar să se ia în considerare posibilitatea reducerii limitei inferioare a toleranță pentru densitatea spectrală de accelerație la frecvențe joase.

În regiunea de înaltă frecvență, nu există probleme cu asigurarea abruptului dezintegrarii. La frecvențele de mai sus f2 panta ar trebui să fie de minus 24 dB/octavă sau mai puțin.

Valoarea efectivă a accelerației, vitezei sau deplasării în domeniul efectiv al frecvențelor de testare este rădăcina pătrată a sumei rădăcinii pătratelor medii a valorilor acestor mărimi în subdomeniile respective. Fiecare dintre aceste subdomenii este determinată de valoarea densității spectrale de accelerație pentru

Formulele de mai sus sunt valabile dacă, pe un grafic al densității spectrale de accelerație, unde ambele coordonate sunt date pe o scară logaritmică, forma densității spectrale de accelerație este formată din linii drepte. În acest caz, declinul M poate fi determinat prin formula

și valoarea de vârf (indice amp) - conform formulei

Unde CF- factor de creastă, luat de obicei egal cu trei.

B.3 Procedura de testare

Scopul testării vibrațiilor este de a demonstra capacitatea unui produs de a rezista la efectele vibrațiilor și de a funcționa normal la un anumit nivel de excitație a vibrațiilor. O astfel de încercare trebuie continuată doar pentru o perioadă de timp suficientă pentru ca eșantionul să demonstreze capabilitățile specificate în domeniul de frecvență specificat. Durata testelor de vibrație, atunci când se determină capacitatea unei probe de a rezista la efectele cumulate ale expunerii la vibrații, cum ar fi acumularea de oboseală sau deformarea mecanică, ar trebui să fie suficientă pentru a asigura numărul necesar de cicluri de modificări ale tensiunii mecanice, chiar dacă durata probelor nu va îndeplini cerinţele.

La testarea efectelor vibrațiilor, echipamentele care sunt montate pe izolatoare de vibrații în condiții normale de funcționare sunt testate, de regulă, împreună cu izolatoarele de vibrații. Dacă nu este posibilă testarea echipamentelor cu izolatori proprii de vibrații, de exemplu, dacă acest echipament este montat împreună cu alte echipamente folosind un montaj comun, este permisă efectuarea de teste fără izolatori de vibrații, dar cu un grad diferit de severitate de condițiile de încercare, care trebuie specificate în documentul normativ corespunzător. Gradul de severitate al condițiilor de testare este ajustat ținând cont de proprietățile de transfer ale sistemului de izolare a vibrațiilor în fiecare direcție de excitație a vibrațiilor. Dacă nu sunt cunoscute caracteristicile izolatoarelor de vibrații, trebuie urmate recomandările B.4.1.

Reglementările adecvate pot necesita testarea suplimentară a probei cu izolatorii externi de vibrații îndepărtați sau blocați pentru a demonstra conformitatea cu anumite cerințe minime de vibrație. În acest caz, gradul de severitate al condițiilor acestui test trebuie indicat în documentul normativ.

B.4 Echipamente destinate a fi utilizate împreună cu izolatoare de vibrații

B.4.1 Proprietățile de transfer ale izolatoarelor de vibrații

Produsele care sunt instalate pe izolatoare de vibrații în timpul funcționării pot fi testate fără acestea, în special atunci când caracteristicile dinamice ale izolatoarelor de vibrații sunt instabile (de exemplu, se modifică în funcție de temperatură). În acest caz, gradul de severitate al condițiilor de testare trebuie redus, ținând cont de intervalul de modificări ale coeficientului de transmisie al izolatoarelor de vibrații. La corectarea gradului de severitate a condițiilor de testare, se ia în considerare limita inferioară a intervalului pentru fiecare dintre direcțiile de expunere la vibrații.

Dacă nu sunt disponibile date privind proprietățile de transmisie ale izolatoarelor de vibrații, atunci gradul de severitate al condițiilor de testare ar trebui să facă obiectul unui acord între antreprenor și client.

B.4.2 Efectul temperaturii

Multe izolatoare de vibrații conțin materiale ale căror proprietăți depind de temperatură. Dacă frecvența de rezonanță naturală a probei pe izolatoarele de vibrații se încadrează în domeniul frecvențelor de testare, trebuie avută grijă la determinarea timpului de reținere în timpul căruia o anumită excitație va fi aplicată probei. În unele cazuri, nu este practic să se supună eșantionului la excitație prelungită și trebuie prevăzute pauze pentru recuperarea acesteia. Dacă se cunoaște distribuția reală a timpului de excitare a produsului la o anumită frecvență de rezonanță în timpul funcționării, ar trebui să se încerce să o simuleze în timpul testării. Dacă nu se cunoaște o astfel de distribuție, atunci testele trebuie efectuate prin limitarea duratei perioadelor de excitare pentru a evita încălzirea excesivă a probei.

B.5 Gradul de severitate al condițiilor de testare

Intervalele de frecvență de testare specificate, densitățile spectrale de accelerare a vibrațiilor în bandă largă și în bandă îngustă, amplitudinile semnalelor armonice ar trebui să fie alese astfel încât să acopere o gamă largă de condiții pentru aplicarea practică a produsului. Dacă produsul se presupune a fi utilizat în condiții strict definite, este recomandabil să se stabilească gradul de severitate al condițiilor de testare pe baza caracteristicilor reale ale efectului de vibrație în aceste condiții (când astfel de caracteristici sunt cunoscute).

Ori de câte ori este posibil, severitatea condițiilor de încercare ar trebui să fie aleasă, fie în raport cu solicitările la care poate fi supus produsul în timpul transportului sau exploatării, fie cu cerințele de proiectare pentru produs, dacă scopul încercării este evaluarea acestuia. proprietăți de rezistență.

Atunci când se determină gradul de severitate al condițiilor de testare, ar trebui să se evalueze dacă este nevoie de a le atribui „cu o marjă” în comparație cu efectele în condiții reale de utilizare.

LA 6 Caracteristicile echipamentului

Se poate prescrie prin regulament ca eșantionul să funcționeze fie pe parcursul întregii încercări, fie în parte, așa cum s-ar desfășura în mod normal în practică.

Dacă vibrațiile pot interfera cu operațiunile de pornire și/sau oprire, de exemplu prin interferarea cu funcționarea unui releu, ar trebui să se ia în considerare că aceste operațiuni sunt efectuate în mod repetat în timpul testului pentru a se asigura că sunt efectuate în mod fiabil.

Dacă singurul scop al testării este testarea rezistenței produsului la o anumită vibrație, atunci performanța probei este evaluată după finalizarea testelor.

B.7 Măsurătorile inițiale și finale

Măsurătorile inițiale și finale sunt efectuate pentru a evalua modul în care proba a fost afectată de impactul vibrațiilor create în timpul testului.

Pe lângă inspecția vizuală, acești pași pot include măsurarea caracteristicilor electrice și mecanice.

Cuvinte cheie: vibrații, testare la vibrații, rezistență la vibrații, rezistență la vibrații, mașini, instrumente, măsurători, răspuns în frecvență, gradul de severitate al condițiilor de testare, vibrații aleatorii în bandă largă, vibrații aleatoare în bandă îngustă, vibrații armonice

OCTAVE ȘI RATE DE MODIFICARE

Octavele sunt folosite pentru a determina diferența dintre două frecvențe. De exemplu, diferența dintre 10 Hz și 500 Hz este de 490 Hz. Octavele reprezintă această diferență pe o scară logaritmică.

Aproape toți am auzit că conceptul de octave este folosit în muzică. La un pian, diferența de frecvență dintre cele mai apropiate două note cu același nume este doar o octavă. Nota standard internațională pentru acordarea instrumentelor muzicale este nota la, a cărei frecvență este de 440 Hz. Frecvența unei note cu o octavă mai mare este de 880 Hz, iar o octavă mai mică este de 220 Hz. Astfel, vedem că octava are proprietatea de dublare, cu alte cuvinte, este un raport logaritmic.

Pentru a determina numărul de octave dintre două frecvențe, puteți utiliza următoarea formulă:

unde f n este frecvența inferioară, f in este frecvența superioară.

Testul undei sinusoidale glisante folosește o scară de frecvență logaritmică. Acest lucru se face pentru a asigura încărcarea egală a obiectului de testat la frecvențe diferite. Deci, la o frecvență de 10 Hz, au loc 10 cicluri de oscilație într-o secundă. Aceleași 10 cicluri de oscilație durează o sutime de secundă la o frecvență de 1000 Hz. Aceasta înseamnă că pentru a asigura o stare de încărcare egală (un număr egal de cicluri de oscilație) la frecvențe diferite, cu frecvență crescândă, timpul de oscilație la această frecvență trebuie să scadă.

Rata de schimbare a frecvenței cel mai frecvent utilizată este de 1 oct/min. Dacă testul începe la 10 Hz, atunci primul minut va acoperi intervalul 10 Hz - 20 Hz, următorul minut - 20 Hz - 40 Hz și așa mai departe. Pentru intervalul de frecvență 15 Hz - 1000 Hz, numărul de octave este 6,1. La o viteză de 1 octavă pe minut, timpul de testare va fi de 6,1 minute.

CE ESTE VIBRAȚIA RANDOM?

Dacă luăm o structură constând din mai multe fascicule de lungimi diferite și începem să o excităm cu o sinusoidă glisantă, atunci fiecare fascicul va oscila intens atunci când frecvența sa naturală este excitată. Totuși, dacă excităm aceeași structură cu un semnal aleator de bandă largă, vom vedea că toate fasciculele încep să se balanseze puternic, ca și cum toate frecvențele ar fi prezente simultan în semnal. Așa este și în același timp nu este așa. Imaginea va fi mai realistă dacă presupunem că pentru o anumită perioadă de timp aceste componente de frecvență sunt prezente în semnalul de excitație, dar nivelul și faza lor se schimbă aleatoriu. Timpul este punctul cheie în înțelegerea procesului aleatoriu. Teoretic, trebuie să considerăm o perioadă de timp infinită pentru a avea un semnal aleator adevărat. Dacă semnalul este cu adevărat aleatoriu, atunci nu se repetă niciodată.

Anterior, pentru analiza unui proces aleatoriu, s-a folosit echipament bazat pe filtre trece-bandă, care au identificat și estimat componentele individuale de frecvență. Analizoarele moderne de spectru folosesc algoritmul Fast Fourier Transform (FFT). Un semnal continuu aleatoriu este măsurat și eșantionat în timp. Apoi, pentru fiecare punct temporal al semnalului, se calculează funcțiile sinus și cosinus, care determină nivelurile componentelor de frecvență ale semnalului prezente în perioada semnalului analizat. Apoi, semnalul este măsurat și analizat pentru următorul interval de timp, iar rezultatele sale sunt mediate cu rezultatele analizei anterioare. Acest lucru se repetă până când se obține o medie acceptabilă. În practică, numărul de medii poate varia de la două sau trei până la câteva zeci sau chiar sute.

Figura de mai jos arată cum suma sinusoidelor cu frecvențe diferite formează o formă de undă complexă. Poate părea că semnalul de sumă este aleatoriu. Dar nu este așa, deoarece componentele au o amplitudine și fază constante și se modifică conform unei legi sinusoidale. Astfel, procesul prezentat este periodic, repetitiv și previzibil.

În realitate, un semnal aleator are componente ale căror amplitudini și faze se schimbă aleatoriu.

Figura de mai jos arată spectrul semnalului de sumă. Fiecare componentă de frecvență a semnalului total are o valoare constantă, dar pentru un semnal cu adevărat aleatoriu, valoarea fiecărei componente se va schimba tot timpul, iar analiza spectrală va arăta valori medii în timp.

frecventa Hz

Algoritmul FFT procesează semnalul aleator în timpul analizei și determină mărimea fiecărei componente de frecvență. Aceste valori sunt reprezentate de valori RMS, care sunt apoi la pătrat. Deoarece măsurăm accelerația, unitatea de măsură va fi suprasarcina gn rms, iar după pătrat - gn 2 rms. Dacă rezoluția de frecvență a analizei este de 1 Hz, atunci valoarea măsurată va fi exprimată ca mărime de accelerație pătrat pe o bandă de frecvență de 1 Hz și unitatea va fi gn 2 /Hz. În același timp, trebuie amintit că gn este gn bine.

Unitatea gn 2 /Hz este utilizată în calcularea densității spectrale și exprimă în esență puterea medie conținută într-o bandă de frecvență de 1 Hz. Din profilul de testare aleatoare a vibrațiilor, putem determina puterea totală prin adăugarea puterilor fiecărei benzi de 1 Hz. Profilul prezentat mai jos are doar trei benzi de 1 Hz, dar metoda în cauză se aplică oricărui profil.

densitatea spectrală,

g RMS 2/Hz

frecventa Hz

(4 g 2 /Hz = 4g rms 2 în fiecare bandă de 1 Hz)

Accelerația totală (suprasarcina) gn a profilului RMS poate fi obținută prin adăugare, dar, deoarece valorile sunt rădăcină-medie-pătrată, acestea sunt rezumate după cum urmează:

Același rezultat poate fi obținut folosind o formulă mai generală:

Cu toate acestea, profilele de vibrații aleatorii utilizate în prezent sunt rareori plate și mai mult ca o masă de rocă secțională.

densitatea spectrală,

g RMS 2/Hz

(scara logaritmică)

Frecvență, Hz (scara log.)

La prima vedere, determinarea accelerației totale gn a profilului afișat este o sarcină destul de simplă și este definită ca suma rms a valorilor celor patru segmente. Cu toate acestea, profilul este afișat pe o scară logaritmică, iar liniile oblice nu sunt de fapt drepte. Aceste linii sunt curbe exponențiale. Prin urmare, trebuie să calculăm aria de sub curbe, iar această sarcină este mult mai dificilă. Cum să faceți acest lucru, nu vom lua în considerare, dar putem spune că accelerația totală este egală cu 12,62 g RMS.

De ce trebuie să cunoașteți accelerația totală pentru vibrații aleatorii?

În modul de vibrație aleatorie, sistemul de testare a vibrațiilor are o forță nominală de împingere, care este exprimată în N rms sau kgf rms. Rețineți că forța este determinată de valoarea rms, spre deosebire de vibrația sinusoidală, unde este utilizată valoarea amplitudinii. Formula pentru determinarea forței este aceeași: F = m*a, dar întrucât forța are o valoare RMS, atunci accelerația trebuie să fie și RMS.

Forță (N godeuri) \u003d masă (kg) * accelerație (m / s 2 godeuri)

Forța (kgf RMS) = Masă (kg) * Accelerație (gn RMS)

Amintiți-vă că masa se referă la masa totală a tuturor pieselor în mișcare!

Ce se înțelege prin vibrație aleatoare?

Este important pentru noi să cunoaștem deplasarea pentru un anumit profil de testare, deoarece poate depăși deplasarea maximă admisă a vibratorului. Fără a intra în detalii, știm cum să calculăm accelerația rms totală și nu există niciun motiv pentru care să nu determinăm viteza rms și deplasarea rms pentru un profil dat. Dificultățile apar atunci când vrem să trecem de la rms la amplitudine sau la vârf la vârf. Să ne amintim că raportul dintre valoarea amplitudinii și valoarea rms se numește factor de creastă, care pentru un semnal sinusoidal este egal cu rădăcina pătrată a lui 2. Factorii de conversie de la rms la amplitudine și înapoi sunt 1,414 (2) și 0,707 (1/2), respectiv. Totuși, nu avem de-a face cu un semnal sinusoidal, ci cu un proces aleator, în care factorul de creastă teoretic este egal cu infinit, întrucât valoarea amplitudinii unui semnal aleator poate fi egală cu infinit. În practică, valoarea factorului de creastă este luată egală cu 3. Figura prezintă curba de distribuție normală a unui semnal aleator. Conform statisticilor, dacă ne limităm la lățimea intervalului 3, atunci aceasta va acoperi 99,73% din toate valorile posibile ale amplitudinilor unui semnal aleator adevărat.

Probabilitate densitate

curba clopotului

Prin urmare, dacă presupunem că la un factor de creastă de trei, controlerul de vibrații aleatoriu va genera un semnal aleator cu o amplitudine maximă de trei ori valoarea rms, atunci rezultă că deplasarea calculată va fi egală cu deplasarea rms totală înmulțită cu valoarea factorului de creastă și înmulțit cu 2. Această mișcare calculată nu trebuie să depășească mișcarea maximă admisă a vibratorului.

Aspecte practice ale alegerii valorii factorului de creastă

Putem avea controlerul de vibrație aleatoriu să genereze un semnal cu un factor de creastă de 3, care va fi transmis prin vibrator la proba de testare. Din păcate, atât vibratorul, cât și proba sunt în esență sisteme neliniare și au rezonanțe. Această neliniaritate cu rezonanțe va provoca distorsiuni. În cele din urmă, vom vedea că factorul de creastă măsurat pe masa vibratorului sau pe obiectul de testat va fi semnificativ diferit de cel specificat inițial! Controlerele de vibrații aleatorii nu corectează automat acest lucru.

Putere în afara benzii

Trebuie acordată atenție efectului care poate apărea atunci când o probă este excitată cu un semnal aleator, proiectat să funcționeze în domeniul de frecvență, de exemplu, până la 1000 Hz. Semnalul generat de controler poate excita frecvențe de rezonanță mult peste 1000 Hz. Aceste frecvențe sunt excitate de armonici. Prin urmare, este util să controlați puterea semnalului peste intervalul de testare, deoarece poate provoca distrugerea unui eșantion care este operabil într-un interval de frecvență dat (în acest caz, până la 1000 Hz).

Vibrații aleatorii în bandă îngustă

Forța de împingere a vibratoarelor în modul de vibrație aleatorie este măsurată în următoarele condiții:

masa încărcăturii este aproximativ de două ori mai mare decât masa armăturii (partea în mișcare a vibratorului)

profil de testare conform ISO 5344

raportul dintre valoarea amplitudinii și valoarea rădăcină pătrată medie a accelerației este de cel puțin 3.

Sistemele de testare a vibrațiilor au un răspuns neliniar în frecvență (la unele frecvențe eficiența lor este mai mare, la altele sunt mai scăzute), iar procesul aleator la frecvențe sub 500 Hz este reprodus cu o eficiență mai mică. În acest caz, amplificatorul poate să nu aibă suficientă putere pentru a genera forța de împingere necesară. Alegerea unui amplificator mai puternic va rezolva această problemă.

UNITATE DE DENSITATE SPECTRALA

Cele mai frecvent utilizate unități de densitate a spectrului de putere sunt următoarele:

În orice caz, trebuie să rețineți că accelerația este exprimată în valori RMS.

Pentru a converti unitățile de măsură:

CUM AFECTĂ VIBRAȚIA PRODUSUL MEU?

Toate produsele sunt supuse vibrațiilor, despre care știm foarte puține în majoritatea cazurilor. Cauza vibrațiilor sunt condițiile de funcționare ale produsului, transportul acestuia sau produsul în sine. De exemplu, componentele electronice ale unei mașini de spălat sunt expuse la vibrații puternice. Trebuie să înțelegem efectele vibrațiilor pentru a ne ajuta să creăm produse de înaltă calitate și fiabilitate.

Dacă luăm în considerare un radio auto instalat pe bord, atunci acesta este supus vibrațiilor. Sursele de vibrație sunt motorul, transmisia, profilul drumului. Gama de frecvență a vibrațiilor este de obicei în intervalul 1 Hz - 1000 Hz. De exemplu, o turație a motorului de 3000 rpm corespunde unei frecvențe de 50 Hz. Această vibrație este transmisă tabloului de bord chiar dacă motorul este montat pe suporturi antivibrații, care teoretic nu ar trebui să transmită vibrații caroserii mașinii. Deci, avem o sursă de vibrații care excită tabloul de bord și radioul auto.

Bord

Vibrație

Vibrația generată de sursă poate fi mică, dar în momentul în care ajunge la radio, nivelul de vibrație poate crește semnificativ din cauza rezonanțelor caroseriei și bordului mașinii.

Rezonanţă

Un bun exemplu de rezonanță este sunetul pe care îl face un pahar atunci când treceți un deget umed de-a lungul marginii sale. Pereții sticlei încep să oscileze la propria frecvență. Aceste vibrații provoacă undele sonore pe care le auzim. Vibrațiile în sine sunt cauzate de frecarea degetului pe sticlă. Există o poveste celebră despre un cântăreț de operă care a spart un pahar cu vocea. Dacă frecvența vibrațiilor sonore coincide cu frecvența naturală a vibrațiilor pereților sticlei, vibrațiile pot deveni atât de intense încât sticla va sparge.

Marginea paharului la rezonanță

Frecvența de rezonanță a unui obiect este frecvența la care obiectul va vibra în mod natural dacă este dezechilibrat. De exemplu, atunci când o coardă de chitară este ciupită, aceasta va vibra la frecvența sa de rezonanță, iar clopotul va vibra și la frecvența sa de rezonanță după ce a fost lovit.

Fascicul la rezonanță

impact

Câștig = 20

Figura arată cum rezonanța amplifică vibrațiile. În acest exemplu, o deplasare excitantă cu o amplitudine de 1 mm face ca fasciculul să vibreze cu o amplitudine de 20 mm, a cărui magnitudine depinde și într-o anumită măsură de factorul de calitate al fasciculului. Îndoirea excesivă a fasciculului poate duce la defecțiunea prin oboseală a fasciculului.

Claritatea rezonanței, cunoscută sub numele de factor de calitate (criteriul de calitate), este determinată de cantitatea de amortizare. Efectul de amortizare poate fi auzit prin atingerea unui clopoțel care sună cu o mână: mâna își va amortiza vibrația, de exemplu. amplitudinea oscilațiilor și sunetul soneriei se vor schimba și se vor estompa rapid.

Figura de mai jos arată vârful de rezonanță la frecvența f. Cu cât amortizarea este mai mare, cu atât vârful rezonant este mai mic și mai larg. Amortizarea este exprimată în termeni de Q, care definește lățimea curbei de rezonanță la jumătatea nivelului de putere (A/2) sau –3 dB de la A, unde A este amplitudinea maximă. (-3 dB rotunjit, valoarea exactă este -3,0102299957 dB).

Nivel

Frecvență

Cum afectează rezonanța radioul auto?

Slăbirea carcasei (chatter)

ruperea cablului

Lovit

Bord

Deteriora

taxe

Această imagine ilustrează:

Un PCB slăbit se va îndoi și se va crăpa sau se va rupe în timp.

Când placa de circuit rezonează, transmite niveluri ridicate de vibrații componentelor electronice, care pot defecta prematur.

Cablurile și firele se pot rupe în cele din urmă în punctul de atașare la placă din cauza solicitărilor de oboseală.

Dacă întregul dispozitiv nu este securizat corespunzător, acesta poate lovi și alte părți ale planșei de bord, provocând zgomot enervant, dar mai periculos, șocând componentele electronice și provocându-le să rezoneze.

Deoarece radioul auto are un casetofon, vibrația mecanismului de antrenare a benzii poate provoca sunet de urlet și zgomot, deteriorarea benzii.

IZOLAREA VIBRATORULUI

Când se lucrează în poziție verticală, vibratorul creează o forță de împingere îndreptată vertical. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, fiecare acțiune provoacă o reacție. De aici rezultă că, aplicând forță obiectului nostru de testare, acționăm cu aceeași forță pe podea.

Obiect de testare

Forta

Deoarece majoritatea clădirilor au o frecvență naturală de aproximativ 15 Hz, nu sunt excitate doar frecvențele de rezonanță ale obiectelor din jurul vibratorului, ci și frecvențele de rezonanță ale clădirii, iar acest lucru în unele cazuri poate duce la deteriorarea clădirii.

Pentru a evita această problemă, puteți utiliza o masă seismică - de obicei un bloc mare de beton, a cărui greutate trebuie să fie de cel puțin 10 ori forța maximă de împingere dezvoltată de vibrator,

sau utilizați o altă metodă de izolare, cum ar fi suporturi pneumatice sau suporturi din cauciuc.

fitinguri

Mișcarea barelor de armare

Aer de primavara

Mișcarea corpului

Majoritatea vibratoarelor sunt furnizate cu elemente de izolare a vibrațiilor. Cu toate acestea, aceasta ridică o altă problemă asociată cu mișcarea corpului vibratorului. Datorită faptului că corpul vibratorului este izolat de podea cu ajutorul unor „arcuri”, atunci când armătura vibratorului se mișcă în sus cu o sarcină, corpul vibratorului tinde să se miște în jos. Mișcarea corpului vibratorului reduce mișcarea mesei vibratoare față de podea și, în consecință, accelerația mesei, care are o valoare absolută. Cantitatea de mișcare a carcasei este legată de raportul dintre masa totală în mișcare și masa carcasei vibratorului. Cu cât sarcina utilă este mai grea, cu atât mișcarea carenei este mai mare. Mișcarea maximă a mesei față de podea poate fi determinată prin următoarea formulă:

Din păcate, izolatoarele de vibrații au rezonanțe la frecvențe de 2,5 Hz, 5 Hz, 10 Hz sau 15 Hz, în funcție de tipul izolatorului. Dacă vibratorul este operat mare cu mișcare la frecvența de rezonanță a izolatorului, atunci formula de mai sus nu are sens, deoarece obiectul de testat va rămâne staționar în timp ce corpul vibratorului se va mișca.

CUPLUL DE FRUGARE

Există o regulă conform căreia centrul de greutate al obiectului și al echipamentului de testat trebuie plasat pe axa longitudinală a armăturii. Dacă această regulă nu este respectată, atunci puteți:

supraîncărcați obiectul de testat

deteriora vibratorul

Designul vibratorului asigură transferul forței de împingere de-a lungul axei armăturii, astfel încât deplasarea sarcinii utile și a echipamentului de pe axa longitudinală face ca armătura să se „încline”. Această mișcare de înclinare este preluată de ghidajele supapelor și le încarcă, ceea ce în cazuri extreme poate duce la deteriorarea rulmenților de ghidare și a bobinei. Obiectul de testat este, de asemenea, supus unor sarcini transversale, care nu sunt prevăzute de modurile de testare. Dacă sculele nu sunt suficient de rigide, poate avea o rezonanță transversală, în care obiectul de testat este supus unor vibrații necontrolate semnificative. De exemplu, cu o accelerație transversală de 5g, cauzată de deplasarea sarcinii și a echipamentului, care are un factor de calitate la frecvența de rezonanță Q=50, obiectul de testat la această frecvență va avea o accelerație de 250g!

Control

Pentru a preveni această situație, o regulă de bază este să controlezi accelerația laterală. În cazurile în care accelerația laterală nu poate fi neglijată, strategia de control poate reduce mișcarea pe direcție verticală pentru a nu supraîncărca obiectul de testat. Această metodă este utilizată în controlul multicanal, atunci când semnalul de control este generat de reacția obiectului testat în mai multe puncte.

Dacă sculele dumneavoastră sunt rigide, proiectate și fabricate cu atenție, centrele de greutate ale sculei și obiectul de testat se află pe axa longitudinală a mesei vibratoare, atunci momentul de răsturnare va fi minim și poate fi ignorat.

Notă. Atunci când o structură complexă vibrează, poziția centrului său de greutate poate depinde de frecvența excitației, prin urmare, la frecvențe diferite, poziția centrului de greutate va fi diferită.

În părțile vocale Richard des folosit, mai degrabă... , bateristul Ginger brutar, pianistul Johnny... înapoi înăuntru administrate, rock-ul este subdivizat... scene necomplicate ale unui semi-eroic conţinut. Adam Ent, ... prin note, special major vibratie la sfarsitul unei propozitii...

Analiza spectrală este o metodă de procesare a semnalului care vă permite să identificați conținutul de frecvență al semnalului. Sunt cunoscute metode de procesare a semnalului de vibrație: corelație, autocorelație, putere spectrală, caracteristici cepstrale, calculul kurtozei, anvelopă. Cea mai utilizată analiză spectrală ca metodă de prezentare a informațiilor, datorită identificării fără ambiguitate a daunelor și a dependențelor cinematice înțelese între procesele în curs și spectrele de vibrație.

O reprezentare vizuală a compoziției spectrului oferă o reprezentare grafică a semnalului de vibrație sub formă de spectrograme. Identificarea modelului de amplitudini care alcătuiesc vibrația vă permite să identificați defecțiunile echipamentelor. Analiza spectrogramelor de accelerare a vibrațiilor face posibilă recunoașterea daunelor într-un stadiu incipient. Spectrogramele vitezei vibrațiilor sunt utilizate pentru a monitoriza daune avansate. Căutarea daunelor se efectuează la frecvențe predeterminate ale posibilelor daune. Pentru a analiza spectrul de vibrații, componentele principale ale semnalului spectral sunt selectate din următoarea listă.

1. Frecvența rulajului- frecvența de rotație a arborelui de antrenare al mecanismului sau frecvența procesului de lucru - prima armonică. Armonice - frecvențe care sunt multipli ai frecvenței de întoarcere (), care depășesc frecvența de întoarcere de un număr întreg de ori (2, 3, 4, 5, ...). Armonicele sunt adesea denumite superarmonice. Armonicele caracterizează defecțiunile: alinierea greșită, îndoirea arborelui, deteriorarea cuplajului, uzura scaunelor. Numărul și amplitudinea armonicilor indică gradul de deteriorare a mecanismului.

   Principalele motive pentru apariția armonicilor:

   • vibrația dezechilibrată a unui rotor dezechilibrat se manifestă sub formă de oscilații sinusoidale cu viteza de rotație a rotorului, o modificare a vitezei de rotație duce la o modificare a amplitudinii oscilațiilor într-o dependență pătratică;
   • îndoirea arborelui, dezalinierea arborelui - sunt determinate de amplitudinile crescute ale armonicilor pare ale celei de-a 2-a sau a 4-a, apar în direcțiile radiale și axiale;
   • rotirea inelului de rulment pe arbore sau în carcasă poate duce la apariția unor armonici impare - a 3-a sau a 5-a.
2. Subarmonici- părți fracționale ale primei armonice (1/2, 1/3, 1/4, ... ale vitezei de rotație), apariția lor în spectrul de vibrații indică prezența golurilor, complianța sporită a pieselor și suporturilor (). Uneori, conformitatea crescută, golurile în noduri duc la apariția unei armonici și jumătate 1½, 2½, 3½ .... frecvența de viraj ().

   

   

3. frecvențe de rezonanță– frecvențele vibrațiilor naturale ale pieselor mecanismului. Frecvențele de rezonanță rămân neschimbate atunci când viteza arborelui se modifică ().

   

4. Vibrații nearmonice– la aceste frecvențe se produc deteriorarea rulmentului. În spectrul vibrațiilor, componentele apar cu frecvența posibilelor deteriorări ale rulmentului ():
   • deteriorarea inelului exterior f nk \u003d 0,5 × z × f vr × (1 - d × cos β / D);
   • deteriorarea inelului interior f vk \u003d 0,5 × z × f vr × (1 + d × cos β / D);
   • deteriorarea elementelor de rulare f tk = (D × f vr / d) ×;
   • deteriorarea separatorului f c \u003d 0,5 × f vr × (1 - d × cos β / D),

   Unde f BP- frecventa de rotatie a arborelui; z numărul de elemente de rulare; d este diametrul elementelor de rulare; β – unghi de contact (contact între elementele de rulare și banda de alergare); D- diametrul cercului care trece prin centrele elementelor de rulare ().

   

   

   Cu o dezvoltare semnificativă a daunelor, apar componente armonice. Gradul de deteriorare a rulmentului este determinat de numărul de armonici ale unei anumite deteriorări.

   Deteriorarea rulmenților duce la apariția unui număr mare de componente în spectrul de accelerare a vibrațiilor în regiunea frecvențelor naturale ale rulmenților 2000 ... 4000 Hz ().

   

5. Frecvențele notch- frecvențe egale cu produsul dintre viteza arborelui și numărul de elemente (număr de dinți, număr de lame, număr de degete):

   f viraj = z × f viraj,

   Unde z- numărul de dinți ai roții sau numărul de lame.

   Deteriorarea manifestată la frecvența dentară poate genera componente armonice cu dezvoltarea ulterioară a leziunii ().

   

6. Dungi laterale- modularea procesului, apar odată cu dezvoltarea deteriorării roților dințate, rulmenților. Motivele apariției sunt o schimbare a vitezei în timpul interacțiunii suprafețelor deteriorate. Valoarea modulației indică sursa excitației oscilației. Analiza modulației permite aflarea originii și gradului de dezvoltare a daunelor (Figura 110).

   

7. Vibrație de origine electrică observate de obicei la o frecvență de 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz și alte armonice (). Vibrația de frecvență de origine electromagnetică dispare în spectru atunci când energia electrică este oprită. Cauza deteriorării poate fi asociată cu deteriorări mecanice, de exemplu, slăbirea conexiunilor filetate ale statorului la cadru.

   

8. Componente de zgomot, apar la gripare, contacte mecanice sau viteză instabilă. Ele sunt caracterizate printr-un număr mare de componente de diferite amplitudini ().

   

Dacă aveți cunoștințe despre componentele spectrului, devine posibil să le distingeți în spectrul de frecvență și să determinați cauzele și consecințele daunelor ().

a) spectrograma vitezei de vibrație a unui mecanism cu un dezechilibru al rotorului și o frecvență a primei armonice de 10 Hz; b) spectrul de vibrații al unui rulment de rulare cu deteriorare a inelului exterior - apariția armonicilor cu frecvența de rulare a elementelor de rulare de-a lungul inelului exterior; c) spectrograma accelerației vibrațiilor corespunzătoare deteriorării lagărelor de rulare ale axului unei mașini de frezat verticală - componente rezonante la frecvențe de 7000 ... 9500 Hz; d) spectrograma accelerației vibrațiilor în timpul prizei de al doilea fel, o piesă prelucrată pe o mașină de tăiat metal

Reguli pentru analiza componentelor spectrale

1. Un număr mare de armonici caracterizează o deteriorare mare a mecanismului.
2. Amplitudinile armonice ar trebui să scadă pe măsură ce numărul de armonici crește.
3. Amplitudinile subarmonicelor trebuie să fie mai mici decât amplitudinea primei armonice.
4. O creștere a numărului de benzi laterale indică dezvoltarea daunelor.
5. Amplitudinea primei armonice ar trebui să aibă o valoare mai mare.
6. Adâncimea de modulație (raportul dintre amplitudinea armonică și amplitudinea benzilor laterale) determină gradul de deteriorare a mecanismului.
7. Amplitudinile componentelor vitezei de vibrație nu trebuie să depășească valorile admisibile adoptate în analiza nivelului general de vibrație. Unul dintre semnele prezenței unor daune semnificative este prezența în spectrul de accelerare a vibrațiilor a componentelor cu valori de peste 9,8 m/s 2 .

Pentru monitorizarea eficientă a stării tehnice este necesară monitorizarea lunară a analizei spectrale a componentelor vitezei de vibrație. Există mai multe etape în istoria dezvoltării daunelor:

a) stare bună; b) dezechilibru initial; c) nivelul mediu al pagubei; d) daune semnificative

Una dintre defecțiunile caracteristice ale mecanismului după funcționarea pe termen lung (10…15 ani) este neparalelismul suprafețelor de sprijin ale corpului mașinii și fundației, în timp ce greutatea mașinii este distribuită pe trei sau două suporturi. Spectrul vitezei de vibrație în acest caz conține componente armonice cu o amplitudine mai mare de 4,5 mm/s și o armonică și jumătate. Deteriorarea duce la o complianță crescută a corpului într-una dintre direcții și la instabilitatea unghiului de fază în timpul echilibrării. Prin urmare, înainte de echilibrarea rotorului trebuie eliminate neparalelismul suporturilor corpului mașinii și fundației, slăbirea conexiunilor filetate, uzura scaunelor lagărelor, jocul axial crescut al lagărelor.

Variante ale apariției și dezvoltării armonicilor de una și jumătate sunt prezentate în Figura 115. Amplitudinea mică a armonicilor de una și jumătate este caracteristică stadiului timpuriu de dezvoltare a acestei deteriorări (a). Dezvoltarea ulterioară poate avea loc în două moduri:

Necesitatea reparației apare dacă amplitudinea armonicii unu și jumătate depășește amplitudinea frecvenței inverse (r).

a) stadiu incipient de dezvoltare a deteriorării - amplitudine scăzută de o armonică și jumătate; b) dezvoltarea deteriorării - o creștere a amplitudinii unei armonici și jumătate; c) dezvoltarea deteriorarii - aparitia armonicilor 1¼, 1½, 1¾ etc.;
d) necesitatea reparatiei - amplitudinea armonicii si jumatate depaseste
amplitudine de frecvență inversă

Pentru rulmenți, este de asemenea posibil să se distingă spectrogramele caracteristice de accelerare a vibrațiilor asociate cu diferite grade de deteriorare (Figura 116). Starea de funcționare se caracterizează prin prezența unor componente de amplitudine nesemnificativă în regiunea de joasă frecvență a spectrului studiat 10 ... 4000 Hz (a). Etapa inițială de deteriorare are mai multe componente cu o amplitudine de 3,0...6,0 m/s 2 în partea de mijloc a spectrului (b). Nivelul mediu de deteriorare este asociat cu formarea unei „cocoașe de energie” în intervalul 2...4 kHz cu valori de vârf de 5,0...7,0 m/s 2 (c). Deteriorarea semnificativă duce la o creștere a valorilor de amplitudine ale componentelor „cocoașului de energie” peste 10 m/s 2 (d). Înlocuirea rulmenților trebuie efectuată după începutul scăderii valorilor componentelor de vârf. În același timp, natura frecării se modifică - frecarea de alunecare apare în rulmentul, elementele de rulare încep să alunece în raport cu banda de alergare.

a) stare bună; b) stadiul inițial; c) nivelul mediu al pagubei;
d) daune semnificative

Analiza plicului

Funcționarea rulmenților este caracterizată prin generarea constantă de zgomot și vibrații în domeniul de frecvență în bandă largă. Rulmenții noi generează zgomot redus și vibrații mecanice aproape imperceptibile. Pe măsură ce rulmentul se uzează, în procesele de vibrație încep să apară așa-numitele tonuri de rulment, a căror amplitudine crește odată cu dezvoltarea defectelor. Ca urmare, semnalul de vibrație generat de un rulment defect poate fi reprezentat, cu o oarecare aproximare, ca un proces aleatoriu cu modulare în amplitudine ().

Forma anvelopei și adâncimea de modulare sunt indicatori foarte sensibili ai stării tehnice a rulmentului și, prin urmare, formează baza analizei. Ca măsură a stării tehnice în unele programe, se utilizează coeficientul de modulație a amplitudinii:

K m = (U p,max – U p,min) / (U p,max + U p,min).

La începutul dezvoltării defectelor pe „fondul de zgomot”, încep să apară tonuri de rulment, care cresc pe măsură ce defectele se dezvoltă cu aproximativ 20 dB în raport cu nivelul „fondului de zgomot”. În etapele ulterioare ale dezvoltării defectului, când acesta devine grav, nivelul de zgomot începe să crească și atinge valoarea tonurilor de rulment într-o stare tehnică inacceptabilă.

Partea de zgomot de înaltă frecvență a semnalului își schimbă amplitudinea în timp și este modulată de un semnal de frecvență joasă. Acest semnal modulator conține și informații despre starea rulmentului. Această metodă oferă cele mai bune rezultate dacă nu analizați modulația unui semnal de bandă largă, ci mai întâi efectuați filtrarea trece-bandă a semnalului de vibrație în intervalul de aproximativ 6 ... 18 kHz și analizați modulația acestui semnal. Pentru a face acest lucru, semnalul filtrat este detectat și este selectat un semnal de modulare, care este alimentat la un analizor de spectru de bandă îngustă unde este format spectrul de anvelopă.

Micile defecte ale rulmentului nu pot provoca vibrații vizibile la frecvențele joase și medii generate de rulment. În același timp, pentru modularea zgomotului vibrațional de înaltă frecvență, energia șocurilor rezultate este destul de suficientă, metoda are o sensibilitate foarte mare.

Spectrul plic are întotdeauna un aspect foarte caracteristic. In lipsa defectelor, este o linie aproape orizontala, usor ondulata. Când apar defecte, componentele discrete încep să se ridice deasupra nivelului acestei linii destul de netede a unui fundal continuu, ale cărei frecvențe sunt calculate din cinematica și rotațiile rulmentului. Compoziția de frecvență a spectrului învelișului face posibilă identificarea prezenței defectelor, iar excesul de componente corespunzătoare peste fundal caracterizează fără ambiguitate adâncimea fiecărui defect.

Diagnosticarea anvelopei unui rulment face posibilă identificarea defecțiunilor individuale. Frecvențele spectrului anvelopei de vibrații la care sunt detectate defecțiuni coincid cu frecvențele spectrelor de vibrații. Când măsurați folosind un plic, este necesar să introduceți valoarea frecvenței purtătoare în dispozitiv și să filtrați semnalul (lățimea de bandă nu este mai mare de 1/3 de octavă).

Întrebări pentru autocontrol

1. În ce scopuri este utilizată analiza spectrală?
2. Cum se determină frecvența de întoarcere și armonicile?
3. În ce cazuri apar subarmonicele în spectrul de vibrații?
4. Care sunt caracteristicile frecvențelor de rezonanță?
5. La ce frecvențe apar deteriorarea rulmenților?
6. Care sunt simptomele deteriorării angrenajului?
7. Ce este modularea semnalului de vibrație?
8. Ce semne deosebesc vibrațiile de origine electrică?
9. Cum se schimbă natura tiparelor spectrale odată cu dezvoltarea daunelor?
10. Când se utilizează analiza plicului?

La testarea efectelor vibrațiilor, următoarele metode de testare sunt cele mai utilizate:

Metoda vibrației sinusoidale cu frecvență fixă;

Metoda de măturare;

Metoda de vibrație aleatorie în bandă largă;

Metoda de vibrație aleatorie în bandă îngustă.

Uneori, în laborator, se efectuează teste asupra efectelor vibrațiilor reale.

Teste de vibrații sinusoidale cu frecvență fixă realizat prin setarea valorilor specificate ale parametrilor de vibrație la o frecvență fixă. Testele pot fi efectuate:

La o frecvență fixă;

La un număr de frecvențe de rezonanță mecanică;

La un număr de frecvențe specificate în domeniul de funcționare.

Testele la o frecvență fixă ​​f(i) pentru un timp dat t p cu o anumită amplitudine a accelerației (deplasării) sunt ineficiente. Deoarece probabilitatea ca produsul să fie expus la vibrații la o singură frecvență în timpul funcționării sau transportului este foarte mică. Acest tip de test este efectuat în timpul procesului de producție pentru a detecta îmbinările lipite și filetate de calitate scăzută, precum și alte defecte de producție.

Încercări prin metoda frecvenței fixe la frecvențe de rezonanță mecanică. Produsele testate necesită determinarea prealabilă a acestor frecvențe. Elementul testat este supus succesiv la vibrații la frecvențe de rezonanță, menținându-l în fiecare mod o perioadă de timp. Demnitate Această metodă este că testele sunt efectuate la frecvențele cele mai periculoase pentru ES testat. dezavantaj este dificultatea automatizării procesului de testare, deoarece frecvențele de rezonanță se pot schimba oarecum în timpul procesului de testare.

Teste pe un număr de frecvențe specificate în domeniul de funcționare este recomandabil să se efectueze măsurarea caracteristicilor produsului în punctele din intervalul de frecvență de funcționare. Teoretic, intervalul dintre două frecvențe adiacente este ales nu mai mult decât lățimea caracteristicii de rezonanță a elementului structural. Acest lucru se face pentru a nu rata posibila apariție a rezonanței. În cazul detectării unor frecvențe de rezonanță sau frecvențe la care se observă o deteriorare a parametrilor controlați ai produsului, se recomandă o menținere suplimentară la această frecvență pentru a clarifica și identifica cauzele discrepanței.

Test de frecvență măturată sunt efectuate printr-o schimbare continuă a frecvenței vibrației în direcția creșterii acesteia și apoi scad. Principalii parametri care caracterizează metoda frecvenței de baleiaj sunt:

Timpul unui ciclu de balansare T c;

Viteza de balansare n la;

Durata testului T p.

Un indicator important al metodei de măturare a frecvenței este viteza de baleiaj a frecvenței. Pe baza faptului că intervalul de frecvențe de vibrații înalte (1000 ... 5000 Hz) este mult mai larg decât intervalul de frecvențe de vibrații joase (20 ... 1000 Hz), rezultă că atunci când frecvența variază cu o viteză constantă în intervalul de funcționare, regiunea de joasă frecvență va trece în mai puțin timp decât regiunea de înaltă frecvență. Ca urmare, detectarea rezonanțelor la frecvențe joase va fi dificilă. Prin urmare, de obicei, modificarea frecvenței în intervalul de frecvență de funcționare se realizează conform unei legi exponențiale.

f în \u003d f 1 ×e kt,(3)

Unde f în– frecvența vibrațiilor la momentul t, Hz; f1– frecvența inferioară a domeniului de funcționare, Hz; k este exponentul care caracterizează viteza de balansare.

Atunci când alegeți o viteză mare de balansare, evaluarea proprietăților ES-ului testat va fi efectuată cu erori mari, deoarece amplitudinea oscilațiilor rezonante ale produsului va atinge valori mai mici decât la viteză mică și sunt de asemenea posibile sărituri (nedetectarea) rezonanțelor. Dacă este selectată o viteză mică de balansare, o trecere lungă a intervalului de frecvență de operare poate cauza deteriorarea produsului testat la frecvențele de rezonanță și o creștere a duratei testului. Rata de schimbare a frecvenței ar trebui să fie astfel încât timpul de schimbare a frecvenței în banda de frecvență de rezonanță t D f nu a fost mai mic decât timpul de creștere a amplitudinii de vibrație a produsului la rezonanță până la o valoare constantă t afară și momentul stabilirii finale a părții mobile a dispozitivului de măsurare sau de înregistrare Multumesc. Acestea. rata de schimbare a frecvenței va fi limitată de următoarele condiții:

t D f > t out,(4)

t D f > t y .

Timpul de creștere a amplitudinii vibrației la rezonanță la o valoare constantă poate fi calculat aproximativ prin formula:

t nar \u003d k 1 × Q / f 0, (5)

Unde f 0 – frecvența de rezonanță, Hz; Q - factorul de calitate al produsului; k 1 este un coeficient care ia în considerare creșterea timpului de creștere a amplitudinii la o valoare constantă ca urmare a abaterii modificărilor de amplitudine de la o lege liniară.

Având în vedere cele de mai sus, rata de modificare a frecvenței este calculată prin formula:

n la =2000×lg(2×Q+1/2×Q)/t D f ,(6)

Unde t D f - alegeți în conformitate cu condițiile (4). Dacă rata de schimbare a frecvenței găsită de formulă depășește 2 octave / s, atunci este totuși acceptată ca 2 octave / s - aceasta este rata maximă de modificare a frecvenței.

Teste prin metoda vibrației aleatorii în bandă largă.În acest caz, se realizează excitarea simultană a tuturor rezonanțelor produsului testat, ceea ce face posibilă dezvăluirea influenței lor comune. Înăsprirea condițiilor de testare prin excitarea simultană a frecvențelor de rezonanță reduce timpul de testare în comparație cu metoda frecvenței de baleiaj.

Gradul de severitate al testelor prin metoda vibrației aleatorii în bandă largă este determinat de o combinație a următorilor parametri:

gama de frecvente;

Densitatea spectrală a accelerației;

Durata testului.

Nivelurile de severitate sunt prezentate în Tabelul 5.1.

Tabelul 5.1

LA virtuti această metodă poate include:

Apropierea de influențele mecanice în timpul funcționării efective;

Capacitatea de a identifica toate efectele impactului mecanic al diferitelor elemente structurale;

Cea mai scurtă durată de testare.

LA neajunsuri includ costul ridicat și complexitatea echipamentului testat.

Teste aleatorii de vibrații în bandă îngustă. Această metodă este denumită și metoda vibrațiilor aleatorii cu scanare în bandă de frecvență. În acest caz, vibrația aleatorie este excitată într-o bandă de frecvență îngustă, a cărei frecvență centrală, conform legii exponențiale, scanează încet în intervalul de frecvență în timpul testului.

Această metodă implementează un compromis între metodele de testare în bandă largă și unde sinusoidală măturată.

Pentru ca testul de vibrație aleatoriu să fie echivalent cu testul de scanare a benzii de frecvență și testul de vibrație aleatoare în bandă largă, trebuie îndeplinită următoarea condiție:

g=s/(2×pi×f) 1/2 = const,(7)

unde g este gradientul de accelerație, g×с 1/2; s este accelerația medie pătratică a vibrației într-o bandă de frecvență îngustă, măsurată la punctul de control, g; f este frecvența centrală a benzii.

Gradul de severitate a testului în acest caz este determinat de o combinație a următorilor parametri:

gama de frecvente;

Lățimea de bandă de scanare;

Gradient de accelerație;

Durata testului.

Valoarea gradientului de accelerație se găsește prin formula:

g=0,22×S(f) 1/2,(8)

Unde S(f) este densitatea spectrală a accelerației vibrației atunci când este testată prin metoda vibrației aleatoare în bandă largă.

Informații similare.

Metodele de testare pentru vibrații aleatorii în bandă îngustă cu o frecvență medie care variază în timp au devenit larg răspândite. Au următoarele beneficii:

1) posibilitatea de a obține niveluri semnificative de încărcare utilizând echipamente mai puțin puternice;

2) posibilitatea utilizării unor echipamente de control mai simple care necesită personal mai puțin calificat.

Orez. Fig. 8. Schema de gestionare a testelor pentru vibrațiile aleatoare în bandă îngustă: a - densitățile spectrale ale vibrațiilor în bandă îngustă și în bandă largă, b - diagrama structurală a sistemului: 1 - unitatea de scanare a frecvenței, 2 - echipament vibrometric, 3 - senzor, 4 - produs de testare, 5 - excitator de vibrații, 6 - amplificator; 7 - control automat al câștigului, 8 - filtru însoțitor; 9 - generator de zgomot alb

Sarcinile principale sunt de a determina legea modificării frecvenței medii în timp și legea schimbării vibrației în funcție de frecvență. Atunci când se stabilesc aceste legi, ele sunt ghidate de considerentele unor echivalențe ale testelor pentru vibrațiile aleatoare în bandă îngustă și în bandă largă. Se stabilește, de exemplu, pentru încercările de oboseală, care necesită identitatea distribuției sarcinilor maxime și minime pentru vibrații în bandă îngustă și în bandă largă. Instalat

unde este valoarea rms a suprasarcinii de vibrație (prin accelerație în unități cu excitație în bandă îngustă. Dacă ar trebui să fie proporțională cu VI, atunci gradientul de accelerație în timpul testelor pentru vibrația pe axa îngustă este o valoare constantă. Timpul de testare pentru o modificare logaritmică în frecvenţă

În consecință, frecvențele cele mai înalte și cele mai joase ale intervalului în care se efectuează scanarea; timpul de testare pentru vibrații în bandă îngustă și în bandă largă; factor de scară.

Pentru a reproduce condițiile care apar în timpul vibrației în bandă largă cu o densitate spectrală uniformă în banda de frecvență (vezi Fig. 8, a), gradientul de accelerație este calculat prin formula

unde Pe coeficientul mediu de transmisie al sistemului de vibrații; funcția sa de transfer.

În conformitate cu (18) și (19), modul de testare a vibrațiilor în bandă îngustă este determinat de coeficienți.Coeficientul poate varia de la 1,14 (pentru teste simple) la 3,3 (pentru teste accelerate). Coeficientul se modifică în mod corespunzător în interiorul

Pe fig. 8a prezintă densitățile spectrale ale vibrațiilor în bandă îngustă și în bandă largă. Panta liniei punctate, care determină rata de creștere a densității spectrale cu o modificare a frecvenței medii, este egală cu pătratul gradientului de accelerație.

Există un număr mare de sisteme de automatizare industrială pentru testarea aleatorie a vibrațiilor în bandă îngustă. Sunt construite conform schemei prezentate în Fig. 8, b. Un proces aleatoriu de bandă îngustă cu o frecvență centrală care variază în timp este obținut folosind un generator de zgomot alb și un filtru însoțitor, a cărui frecvență centrală este modificată de o unitate de scanare a frecvenței.Viteza de rotație este reglabilă pe o gamă largă. Valoarea RMS a vibrațiilor în bandă îngustă la ieșirea sistemului de vibrații este stabilizată folosind un sistem de control automat al câștigului (AGC). Semnalul de feedback AGC vine de la ieșirea echipamentului vibrometric