Учебно-методический комплекс по учебной дисциплине Контроль и испытания продукции для направления специальности 1-54 01 01-01 Метрология, стандартизация и сертификация (машиностроение и приборостроение)

271

Шестая группа – пыль (песок), аэрозоль с твердой дисперсной фазой в виде пыли или песка имеет два вида – статическое состояние и динамическое.

Седьмая группа – солнечное излучение, которое может быть интегральным и ультрафиолетовым. По сути дела это лучистый теплообмен,

т.е. обогрев Земли вследствие поглощения попадающего на нее излучения Солнца.

Восьмая группа – поток воздуха (ветер), движущийся с различной скоростью, но не менее 0,6 мс–1 массы воздуха, содержащего кинетическую

энергию.

Девятая группа – среда с коррозионной активностью, содержит три вида. Среда с коррозионно-активным агентом атмосферы (сернистый газ,

хлориды), т.е. коррозия происходит при нахождении и воздействии на

предмет (изделие) атмосферного воздуха. Среда, в которой находится

коррозионно-активный агент морской воды: хлориды, сульфаты, карбонаты,

и снежного покрова.

Третий класс – биологические ВВФ (табл. 4.4) – состоит из трех

групп.

Первая группа – растения (бактерии, плесневые грибы, лишайники,

обрастатель, высшие растения).

Вторая группа – беспозвоночные животные (губки, моллюски,

членистоногие, иглокожие).

Третья группа – позвоночные животные (рыбы, земноводные,

пресмыкающиеся, птицы, млекопитающиеся).

Таблица 4.4 – Биологические ВВФ

Четвертый класс –радиационные ВВФ (табл. 4.5) – состоит из одной

группы – ионизирующие излучения, содержащей два вида.

Таблица 4.5 – Радиационные ВВФ

Квантовое (электромагнитное) излучение. К этому виду относятся гамма лучи и рентгеновские лучи. Гамма лучи имеют очень короткую длину

Рентгеновские лучи можно получить при бомбардировке быстрыми электронами положительного электрода рентгеновской трубки

(электровакуумный прибор), кроме того, источником рентгеновских лучей могут быть некоторые радиоактивные изотопы, синхротроны и накопители электронов. Эти лучи вызывают люминесценцию (свечение) некоторых веществ, обладают большой проникающей способностью.

Нейтронные, электронные и протонные излучения. Нейтрон – электрически нейтральная элементарная частица. Протон – стабильная элементарная частица с единичным положительным элементарным электрическим зарядом. Протоны являются основным компонентом первичных космических лучей. Нейтроны и протоны входят в состав всех

273

атомных ядер. Нейтроны вызывают различные ядерные реакции, в частности,

цепные. Электрон – стабильная элементарная частица с единичным

отрицательным элементарным электрическим зарядом. Электроны входят в состав всех атомных ядер и молекул и играют важнейшую роль в строении

Первая группа – электромагнитное поле, – одно из физических полей,

посредством которого осуществляется взаимодействие электрически заряженных частиц или частиц, обладающих магнитным моментом. Частные случаи электромагнитного поля – чистое электрическое поле, создаваемое электрическими зарядами, и чистое магнитное поле, создаваемое неподвижными проводниками с постоянными токами или постоянными магнитами. Электрическое и магнитное поля являются первым видом группы – электромагнитное поле.

Второй и третий вид группы различают в зависимости от частоты поля – низкочастотное и низкочастотное, включая лазерное излучение.

Вторая группа –электрический ток, – содержит виды: постоянный ток,

неизменяемый во времени ни по силе, ни по направлению; переменный ток,

периодически изменяющийся по силе и направлению; электрический

274

импульс – кратковременное изменение электрического напряжения или силы тока.

Шестой класс –ВВФ специальных сред (табл. 4.7) это среда (кроме воздуха) внешняя по отношению к продукции (изделию) или заполняющая его внутренний объем. Класс содержит четыре группы.

Таблица 4.7 – ВВФ специальных сред

ВВФ специальных сред

- неорганические соединения – любые химические элементы и их соединения, без соединений углерода (кроме некоторых наиболее простых),

к их числу относятся кислоты, соли, оксиды, сульфиды, нитриды, карбиды,

галогениды и др.;

- органические соединения – это соединения углерода, имеющего способность соединяться с большинством элементов и образовывать молекулы самого различного состава и строения, в частности, это различные кислоты, спирты, синтетические красители и т.д.

275

Вторая группа – масла и смазки, состоящая из двух видов: на основе нефтепродуктов (минеральные масла) и синтетические, получаемые синтезом из органических соединений.

Третья группа – топливо также имеет два вида: на основе нефтепродуктов (бензин, лигроин, керосин и др.) и компоненты ракетного топлива (жидкий водород, тетраоксид азота, жидкий кислород и т.д.).

Четвертая группа – специальные среды (название аналогично наименованию класса) – содержит пять видов.

Первый вид – это испытательная среда, т.е. специальная среда,

воздействующая на изделие при проведении испытаний в процессе его изготовления и приемки. К специальным средам в автомобилестроении можно отнести тормозные жидкости, антифриз и др.Ко второму виду относятся рабочие растворыспециальные среды, представляющие собой раствор органических или неорганических веществ, применяемых для дезинфекции, дезактивации, стерилизации и дегазации. Третий вид – рабочее тело – это специальная среда для передачи энергии или преобразования одного вида энергии в другую. Четвертый вид – отравляющие вещества, т.е.

ядовитые (токсичные) соединения, которые при применении вызывают массовое поражение живой силы. Это могут быть отравляющие вещества:

нервно-паралитического действия, обще ядовитые, кожно-нарывные,

удушающего, раздражающего, психохимического действия. Пятый вид – радиоактивные аэрозоли. Аэрозоль – коллоидная система, состоящая из газовой среды, в которой взвешены твердые или жидкие частицы.

Радиоактивные аэрозоли образуются при ядерных взрывах, при добыче и переработке ядерного топлива.

Седьмой класс –термические ВВФ (табл. 4.8) – содержит две группы:

первая – тепловой удар и вторая – нагрев.

276

Таблица 4.8 – Термические ВВФ

Тепловой (термический) удар – резкое (обычно однократное)

температурное воздействие (быстрый нагрев или быстрое охлаждение),

которое может привести к высоким температурным напряжениям,

вызывающим деформацию и разрушение. Тепловой удар имеет только один

вид ВВФ – тепловое излучение взрыва. Известно, что взрыв – процесс

освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. В результате взрыва вещество, заполняющее объем, превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением, при

этом в окружающей среде образуется и распространяется волна, несущая

и тепловой удар.

Вторая группа – нагрев – состоит из четырех видов.

Первый вид – аэродинамический нагрев – нагрев поверхности

летательного аппарата (самолета, ракетоносителя спускаемого аппарата,

космического корабля и др.) при движении в атмосфере. Аэродинамический

тормозящего атмосферой, в тепловую энергию газа, обтекающего аппарат.

Второй вид – нагрев трением, т.е. нагрев из-за внешнего механического взаимодействия между твердыми телами, которое возникает в местах их соприкосновения. Кинематическое трение, а иначе трение между движущимися деталями машин, вызывает нагрев трущихся частей механизма. Третий вид – тепловой поток – это поток энергии (тепловой),

переносимый в процессе теплообмена (лучистого или конвективного).

277

Четвертый вид – пламя – видимый результат горения. Горение – сложное

быстропротекающее химическое превращение, сопровождающееся

выделением теплоты и света.

4.4.2 Испытания на воздействие механических ВВФ

Основными видами механических испытаний являются испытания:

●на обнаружение резонансных частот;

●на виброустойчивость;

●на вибропрочность (длительное и кратковременное);

●на ударную прочность;

●на ударную устойчивость;

●на воздействие одиночных ударов;

●на воздействие линейных (центробежных) нагрузок;

●на воздействие акустических шумов.

Испытание на обнаружение резонансных частот проводят:

●для определения отсутствия резонансных частот в заданном

диапазоне;

●для определения возможности применения и выбора методов ускоренных испытаний на вибропрочность;

●при необходимости включения сведений о резонансных частотах

вдокументы по применению или справочники.

Испытание на воздействие вибрации и удара проводят при воздействии фактора в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений по отношению к изделию. Испытание на виброустойчивость допускается совмещать с испытанием на вибропрочность, проводя его в начале и конце испытания на вибропрочность. При этом скорость изменения частоты вибрации должна быть достаточной для проверки и регистрации пара метров изделия, контролируемых в процессе испытания на виброустойчивость.

278

Механические испытания проводят при нормальных климатических условиях. Допускается повышение температуры окружающего воздуха при

отдельных деталей и узлов. Если испытание на обнаружение резонансных

частот совмещают с испытанием на виброустойчивость, то величина

ускорения должна быть равной величине, установленной для испытания на

виброустойчивость. Резонансные частоты определяют с помощью

виброметров (рис. Д.1 приложения Д) или визуально при помощи микроскопа, стробоскопа и т.п. или по измерению выходных параметров изделий.

Изделия, имеющие собственные амортизаторы, испытывают без амортизаторов при жестком креплении. Изделия, к которым предъявлено

требование по воздействию вибрационных нагрузок, испытывают

в диапазоне от 5 Гц до верхней частоты заданного диапазона вибрационных

нагрузок. Изделия, к которым предъявлено требование по отсутствию

резонансных частот в заданном диапазоне, но не предъявлено требование в отношении вибрационных нагрузок, испытывают в диапазоне от 5 Гц до верхней частоты диапазона, в котором должны отсутствовать резонансы.

Если испытание на обнаружение резонансных частот совмещают с испытанием на виброустойчивость, то величина ускорения должна быть равной величине, установленной для испытания на виброустойчивость.

Поиск резонансных частот производят путем плавного изменения частоты при поддержании постоянного ускорения (в пределах 1–5 g) или амплитуды. В обоих случаях амплитуда перемещения не должна превышать

1,5 мм. Скорость изменения частоты при этом должна быть такой, чтобы обеспечить возможность обнаружения и регистрации резонансов.

279

Резонансные частоты определяют с помощью виброметров или визуально при помощи микроскопа, стробоскопа и т.п. или по измерению выходных параметров изделий.

Пример: Испытания на обнаружение резонансных частот изделий электронной техники проводят согласно ГОСТ 20.57.406. Испытание по определению резонансных частот конструкции допускается проводить на отдельных типах (типоразмерах, типономиналах) изделий, имеющих одинаковую конструкцию. При этом резонансные частоты конструкции изделий, не подвергнутых данному испытанию, определяют расчетным или графическим путем. Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделий в заданном диапазоне частот при определении соответствия изделий заданным требованиям не проводят, если соответствие изделий требованиям по отсутствию резонансных частот в заданном диапазоне частот обеспечивается их конструкцией, о чем должно быть указано в стандартах и ТУ на изделия. Испытание на проверку отсутствия резонансных частот конструкции изделий в заданном диапазоне частот допускается совмещать с испытанием на виброустойчивость. Данный метод используется при разработке новых конструкций перед испытаниями на воздействие вибраций. Такие испытания служат для проверки механических свойств изделий и получения исходной информации при выборе методов механических испытаний и длительности действия ударного ускорения.

Резонансные частоты ЭС или их элементов определяются в трех перпендикулярных направлениях.

При определении резонансных частот аппаратура в выключенном состоянии подвергается воздействию гармонической вибрации при пониженных ускорениях в диапазоне частот. Поиск резонансных частот производят путем плавного изменения частоты при поддержании постоянной амплитуды ускорения или смещения (менее 1,5 мм). Результаты испытаний используют при выборе других методов механических испытаний. Так, если расчетная резонансная частота изделия foн > 1000 Гц, то из механических

280

испытаний можно исключить испытания на ударопроность; если

fон > 2000 Гц – то исключают испытания на удароустойчивость, foн ≥ 2fB – то исключают испытания на виброустойчивость.

Структурная схема устройства для определения резонансных частот пьезоэлектрическим методом имеет вид, представленный на рис. 4.1. Данный метод наиболее отработан и широко используется на практике

иобеспечивает высокую точность измерений при условии, когда размеры

имасса испытываемого изделия в 10 и более раз превышает размеры и массу пьезопреобразователя. При невозможности установки вибропреобразователя на изделии или с целью повышения точности измерений применяют

безотказные методы измерения параметров вибрации, осуществляемых с помощью оптических или емкостных методов измерения.

Рис. 4.1. Структурная схема устройства для определения резонансных частот пьезоэлектрическим методом:

1 – стол вибростенда; 2 – приспособление для крепления изделия; 3 –

испытываемое изделие; 4, 10 – пьезопреобразователь; 5, 9 – согласующее устройство; 6, 8 – измерительное устройство; 7 – регистрирующее устройство

Испытание на виброустойчивость и вибропрочность.Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции при сохранении параметров после механического воздействия