 |
Испытания на вибропрочность и виброустойчивость
|
|
|
|
Испытания на вибропрочностьпроводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции при сохранении параметров после механического воздействия в пределах значений, указанных в ТУ или ПИ на изделии.
Испытания на виброустойчивостьпроводят с целью проверки способности ЭС выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах значений ЭС, указанных в ТУ в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений.
Для проверки виброустойчивости выбирают такие параметры испытываемых изделий, по изменению которых можно судить о виброустойчивости, например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала, нестабильность сопротивлений и т.д.
Параметры испытываемых режимов определяются заданной степенью жёсткости, определяемые сочетанием следующих параметров:
Таблица 1
Параметры испытываемых режимов
| Степень жесткости | Диапазон частот, Гц | Амплитуда перемещения, мм | Частота перехода, Гц | Амплитуда ускорения, g |
| I III X ХI V | 10  35
10  55
10  500
10  5000
| -0,5 | -32 | 0,5 |
Испытания ЭС на ВУ и ВП можно осуществлять следующими методами:
- методом фиксированных частот;
- методом качающейся частоты;
- методом случайной вибрации;
Основным условием, позволяющим выбрать наиболее рациональный метод испытаний является знание резонансных частот изделия. Например, если резонансная частота превышает верхнюю частоту диапазона больше чем в 1,5 раза, применяют метод испытаний на одной фиксированной частоте. Если резонансные частоты не установлены, то применяется метод качающейся частоты. Если изделие имеет больше 4-х резонансов в заданном диапазоне частот, применяют метод случайной вибрации. Если необходимо сократить время испытаний при сохранении диапазона частот, используют метод ускоренных испытаний, основанный на следующей закономерности влияния вибрационных нагрузок на долговечность изделия:
|
|
|
где 
, 
- амплитуды виброускорения при ускоренном и обычном режимах;
, 
- продолжительность обычного и ускоренного режимов;
- показатель системы, зависящий от особенностей конструкции и материалов;
, и наиболее жёсткий режим будет при 
, поскольку при таком соотношении продолжительность испытаний будет максимальной.
Проведение испытаний на виброустойчивость
И вибропрочность
Метод испытаний на фиксированных частотах заключается в последовательном воздействии гармонической вибрации определённой частоты и амплитуды на испытываемую аппаратуру. Структурная схема испытаний имеет вид:
Рис. 15. Структурная схема испытаний на фиксированных частотах: 1 - задающий генератор; 2 - усилитель; 3 - вибратор; 4 - изделие; 5 - преобразователь; 6 - виброизмерительная аппаратура.
В ПИ указывается также время выдержки испытываемого изделия в данном режиме. При испытаниях на ВУ оно должно быть не менее 5 мин., а при испытании на вибропрочность от одного до пяти часов при длительном и от двадцати до пятидесяти мин. при кратковременном воздействии.
Метод имеет ограниченное применение в основном, при заводских испытаниях серийно выпускаемых изделий.
При испытаниях методом качающейся частотывибрации частоту плавно изменяют в заданном диапазоне от нижнего до верхнего значений и обратно при постоянстве заданных параметров вибрации. Структурная схема испытаний методом качающейся частоты представлена на рисунке 16
Таким образом, при испытании ЭС методом КЧ любая резонансная частота возбуждается дважды за цикл качания. Частота вибрации меняется по экспоненциальному закону
|
|
|
,
где 
- показатель степени, характеризует скорость качания.
АРУ - автоматический регулятор уровня вибраций.
Рис. 16. Структурная схема испытаний методом качающейся частоты
Скорость качания частоты вибрации при испытаниях должна быть такой, чтобы время изменения частоты в резонансной полосе частот 
удовлетворяло условию:
и 
,
где 
- время нарастания амплитуды вибрации при резонансе до установившегося значения;
- время окончательного установления подвижной части измерителя или регистрирующего прибора.
приблизительно можно определить из соотношения:
,
где 
- резонансная частота;
- коэффициент, учитывающий увеличение времени нарастания амплитуды до установившегося значения.
Уменьшение скорости качания приводит к увеличению продолжительности испытаний, что является экономически невыгодным.
Обычно скорость качания частоты выбирают не более 2 октав/мин. Октавой называется интервал между двумя частотами 
и 
для которых
или 
,
т.е. 
октав/мин или
,
где 
- определено ранее.
Если полученное значение 
будет 
2октав/мин, то следует брать 
октав/мин
Метод широкополосной случайной вибрации (ШСВ)
Рис. 17. График спектральной плотности ускорения
При использовании данного метода производится одновременное возбуждение всех резонансов конструкции, что позволяет выявить их взаимное влияние. При использовании метода ШСВ предусматривается постоянная плотность энергии каждой гармонической составляющей колебательного процесса, для чего на изделие воздействует белый шум и испытание проводят при определенных значениях среднего квадратического ускорения. Программа испытаний задается в виде графика спектральной плотности ускорения (рис. 17):
Структурная схема испытаний имеет вид:
Рис. 18. Структурная схема испытаний методом ШСВ: 1 - генератор шума; 2 - блок фильтров; 3 - усилитель; 4 - вибратор; 5 - изделие; 6 - преобразователь; 7 - виброизмерительная аппаратура; 8 - анализирующее устройство; 9 - регистрирующее устройство
В качестве сигнала возбуждения задающего устройства используется сигнал белого шума, подаваемый на многочисленные узкопленочные фильтры фиксированной частоты, перекрывающие спектры частот сигнала возбуждения.
|
|
|
Степень жесткости испытаний на ШСВ определяется сочетанием следующих параметров: диапазон частот; спектральной плотностью ускорения; продолжительностью испытаний.
Таблица 2
Параметры испытаний
| Степень жесткости | Среднее квадратичное отклонение ускорения, м/с2 | Спектр ускорения  ,
Гц-1
|
| I II III IV | 100(10) 200(20) 300(30) 500(50) | 0,05 0,2 0,2 0,5 |
Осуществление метода ШСВ требует сложного и дорогостоящего оборудования, поэтому он зачастую заменяется более простым по технической реализации методом случайной вибрации со сканированием полосы частот. Случайная вибрация в этом случае возбуждается в узкой полосе частот, центральная частота которой по экспоненциальному закону медленно сканирует по диапазону частот в процессе испытаний от минимального до максимального и наоборот. Т.о. в данном методе реализовано компромиссное решение методов испытаний широкополосным сигналом и синусоидальным с изменяющейся частотой.
Для обеспечения эквивалентности методов испытаний широкополосным сигналом и синусоидальным с изменяющейся частотой должно выполнять условие:
,
где 
- градиент ускорения;
- среднее квадратическое ускорение вибрации в узкой полосе частот;
- центральная частота полосы.
Степень жесткости испытаний определяется сочетанием:
- диапазон частот;
- ширина сканирующей полосы частот;
- градиента ускорения;
- длительность испытаний.
Градиент ускорения определяется:
,
где 
- спектральная плотность ускорения при испытании методом ШСВ.
Длительность испытания
,
где 
- длительность испытаний ШСВ.
Структурная схема испытаний методом случайной вибрации со сканированием полосы частот (рисунок 19).
Рис. 19. Структурная схема испытаний методом случайной вибрации со сканированием полосы частот:
1 - генератор; 2 - полосовой фильтр; 3 - усилитель с автоматическим регулированием уровня; 4 - усилитель мощности; 8 – виброизмерительная аппаратура
|
|
|
