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)

281

в пределах значений, указанных в ТУ или ПИ на изделии. Испытания на виброустойчивость проводят 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.Изделие устанавливают на вибростенд и включают его питание. Испытания проводят путем плавного изменения

вибрационных нагрузок. При обнаружении у изделий частот, на которых наблюдается нестабильность работы или ухудшение параметров, производят дополнительную выдержку на этих частотах в течение не менее 5 мин. Если испытание проводят методом качающейся частоты, дополнительную выдержку в этом случае не производят. Испытанию на вибропрочность подвергают те же образцы изделий, которые были испытаны на

параметров перед испытанием на вибропрочность не проводят. Общая продолжительность испытания должна поровну распределяться между положениями изделия, при которых проводят испытания. Допускается испытывать изделия в одном наиболее опасном для них положении без сокращения продолжительности испытаний. При испытании допускаются перерывы, но при этом должна сохраняться общая продолжительность воздействия вибрации. По окончании испытания на вибропрочностьпро водят испытания на виброустойчивость (для изделий, проверяемых на виброустойчивость) в том же диапазоне частот.

При испытаниях применяют один из следующих методов:

●метод качающейся частоты;

282

●метод фиксированных частот;

●комбинированный метод;

●метод, реализующий воздействие случайной вибрации.

При испытании методом качающейся частоты непрерывно изменяют частоту во всем диапазоне от нижнего значения до верхнего и обратно по линейному логарифмическому закону. В диапазоне частот от 10 Гц до частоты перехода поддерживают постоянное ускорение, соответствующее заданной степени жесткости испытаний. В общем случае диапазон час тот вибрации, амплитуда, частота перехода, ускорение, время цикла качания частоты, количество циклов и общую продолжительность испытания устанавливают в соответствии с требуемой степенью жесткости испытаний.

В частных случаях продолжительность испытания может быть уменьшена.

Для изделий, у которых резонансные частоты выше 200 Гц, испытание проводят, начиная с частоты 100 Гц. При этом продолжительность испытания уменьшается на время, приходящееся на диапазон до 100 Гц. Для изделий, у которых резонансные частоты лежат в диапазоне частот,

соответствующем заданной степени жесткости испытаний, при ускорении испытания его проводят только в области резонансных частот.

При проведении испытания методом фиксированных частот осуществляют плавное изменение частоты в течение 1 мин в каждом поддиапазоне, на которые разбивают весь диапазон в соответствии со степенью жесткости испытаний. Затем производят выдержку на верхней частоте поддиапазона в соответствии с заданной степенью жесткости испытаний. В случае применения комбинированного метода испытания проводят до частоты 50–60 Гц методом фиксированных частот, а далее методом качающейся частоты. При этом для изделий с собственными амортизаторами следует избегать совпадения частоты, на которой производят выдержку, с резонансной частотой амортизатора.

Продолжительность испытаний может быть сокращена для изделий,

имеющих резонансные частоты выше 200 Гц, опуская испытания до 100 Гц.

283

Изделия, резонансные частоты которых превышают более чем в 1,5 раза

верхнюю частоту диапазона, соответствующего заданной степени жесткости испытаний, испытывают на любой фиксированной частоте диапазона,

соответствующей этой степени. В случае применения комбинированного метода испытания проводят до частоты 50–60 Гц методом фиксированных частот, а далее методом качающейся частоты.

Метод случайной вибрации наиболее полно отражает реальные условия

эксплуатации. При его реализации в соответствии с заданной степенью

жесткости испытаний устанавливают диапазон частот, спектральную

плотность ускорения и продолжительность испытаний. При испытании

происходит одновременное возбуждение всех резонансов изделия в заданном диапазоне частот, что позволяет, во-первых, определить их наличие, а во-

вторых, их взаимное влияние. Ужесточение условий испытаний за счет одновременного возбуждения резонансов различных частот сокращает время испытаний по сравнению другими методами. Метод случайной вибрации применяют также при испытании изделий на виброустойчивость.

Испытание на ударную прочность. При испытаниях общее количество ударов должно поровну распределятся между положениям, при которых проводят испытание. Испытание проводят путем воздействия ударов на вибростенде или ударном стенде (рис. Д.2 приложения Д).

Значение ускорения и длительность удара, а также общее количество ударов должны соответствовать степени жесткости испытаний. Форма ударного

и измерение параметров изделий.

Изделия, снабженные собственными амортизаторами, а также изделия,

имеющие одно эксплуатационное положение, допускается испытывать

284

только в эксплуатационном положении. Допускается испытывать изделия

в одном наиболее опасном для него положении при сохранении общего количества ударов. Необходимость испытаний изделия под электрической нагрузкой (напряжением) должны оговариваться в НТД.

Испытание на ударную устойчивость. Методика испытаний такая же,

как и при испытании на ударную прочность, за исключением общего числа ударов и числа ударов в минуту. Испытание проводят под электрической нагрузкой в режиме функционирования изделий. Изделия подвергают воздействию 20 ударов в каждом положении, при этом частота следования должна быть такой, чтобы была обеспечена возможность контроля проверяемых параметров изделия. В процессе испытания производят наблюдение за параметрами изделий, критичными к воздействию ударных нагрузок.

При совмещении испытания на ударную стойкость с испытанием на ударную прочность количество ударов определяется испытанием на ударную прочность, а контроль параметров изделий проводят в заключение испытаний на ударную прочность при воздействии не менее 20 ударов для каждого положения изделия.

Испытание на воздействие одиночных ударов. Испытание проводят на ударном стенде. Изделия, снабженные собственными амортизаторами,

устанавливают на стенд на амортизаторах в эксплуатационном режиме.

Необходимость проведения испытания под электрической нагрузкой должна оговариваться в НТД. В каждом положении производят воздействие трех ударов, заданной формы и величины ускорения. Как правило, рекомендуется форма импульса, близкая к полусинусоиде. Контроль параметров изделий производят в процессе испытания, если к изделиям предъявлено требование по функционированию при воздействии одиночных ударов.

Испытание на воздействие линейных (центробежных) нагрузок.

Испытания проводят с помощью центрифуг. Снабженные собственными

амортизаторами изделия допускается испытывать без амортизаторов при

285

жестком креплении. Испытание проводят при воздействии центробежного

ускорения поочередно в каждом из трех взаимно перпендикулярных

направлений по отношению к изделию (рис. Д.3 приложения Д). Величину

ускорения устанавливают в соответствии с заданной степенью жесткости

испытания относительно геометрического центра тяжести изделий. При этом разброс ускорения по изделию не должен превышать установленных

значений. Скорость вращения платформы центрифуги устанавливают в соответствии с величиной ускорения и расстоянием от центра вращения

платформы до геометрического центра изделия или его центра тяжести.

Изделия испытывают без или под электрической нагрузкой в течение

времени, необходимого для контроля параметров изделий в процессе

испытания, но не менее 3 мин в каждом положении.

Испытание на воздействие акустических шумов. Испытание

проводят в камере, размеры которой превышают линейные размеры испытываемых изделий не менее чем в два раза. Изделия устанавливают

в камере таким образом, чтобы все наружные поверхности их испытывали

воздействие звукового давления. Неравномерность звукового давления

в месте предполагаемого размещения изделия в камере не должна превышать

6 дБ. Крепление изделий производят путем подвешивания их в камере или в ее рабочей зоне на пружинках или растяжках. Собственная частота подвесок с закрепленными изделиями не должна превышать 25 Гц. Изделия,

имеющие не большие размеры, могут крепиться на плате, которую подвешивают на пружинах или растяжках. Крупногабаритные изделия допускается устанавливать на виброизолирующих прокладках (поролон,

войлок) без крепления к платформе камеры. Испытания изделий проводят под электрической нагрузкой (напряжением), характер и параметры которой

286

параметров изделий, и в случае воздействия тона меняющейся частоты должна быть не менее 30 мин.

Оборудование для механических испытаний. Механические испытания служат для определения механических свойств материалов и изделий. В зависимости от воспроизводимых, воздействующих факторов группы и вида функциональных испытаний оборудование для механических испытаний можно классифицировать следующим образом:

●машины для статических испытаний: машины для испытаний на растяжение; на сжатие (прессы); на кручение; универсальные – для испытания на растяжение, изгиб, срез, сжатие;

●оборудование для испытаний на удар и постоянное ускорение:

копры маятниковые; копры с подающей платформой; устройства ударные;

центрифуги; устройства линейного ускорения; платформы сейсмические;

●вибростенды для испытаний при синусоидальных колебаниях:

механические; гидравлические; пневматические; электрогидравлические;

имагнитострикционные;

●оборудование для испытаний при воздействии качки, наклона

итряски: стенд транспортной тряски; стенды для испытаний на воздействие качки и наклонов;

●оборудование испытательное для комбинированных механических испытаний – оборудование для испытаний при воздействии двух и более механических факторов.

Средства испытаний, контроля и измерений при испытаниях изделий

на воздействие механических факторов должны обеспечивать возможность

выполнения следующих требований:

●приложение к объекту испытаний нагрузок с точностью,

указанной в НТД, при условии надежного крепления объекта испытаний

к стенду (приспособлений, передающих нагрузку к объекту испытаний);

287

● имитацию нагрузок, установленных в НТД, во всем диапазоне их

изменения с учетом установленных запасов;

● требуемое время нагружения, выдержки под нагрузкой

ивозможность регулирования нагрузок;

●воспроизведение и поддержание (либо отключение при возникновении ситуации) режимов нагружения;

●измерение деформаций, перемещений или других необходимых параметров с требуемой точностью;

●установку (закрепление) датчиков и средств измерений на объектах испытаний и при необходимости на стенде;

●обеспечение при необходимости термокомпенсации элементов системы измерений, если различные элементы конструкции объекта испытаний при определении зависимости напряжений, деформаций или перемещений от нагружения имеют различные температуры, разность которых превышает 5 °С;

● установку кинокамер, подключение средств связи, звуковой

и визуальной сигнализации (при необходимости);

●возможность многократного использования стендов,

унифицированных сборочных единиц и деталей оснастки, а также

приспособлений и устройств;

●установку устройств, исключающих возможность выхода из строя стендов из-за ошибок оператора (персонала), а также защищающих от внешней сети электропитания;

●безопасность при проведении монтажа, испытаний, демонтажа.

Оснастка, используемая при испытаниях, не должна препятствовать деформациям (вплоть до разрушения) объекта испытания при его нагружении. Средства измерений, контроля и регистрации должны обеспечивать получение достоверной информации о нагружении и состоянии объекта испытаний. Характеристики чувствительных элементов,

устанавливаемых на объекте испытаний с целью контроля его состояния,

289

Измерение параметров механических колебаний чаще всего производится приборами, обеспечивающими непосредственный отсчет колебательных величин или регистрирующими мгновенные значения во времени (записывающими виброграмму). Виброграммы могут быть получены с помощью шлейфовых и электронных осциллографов,

магнитофонной и киноаппаратуры, а также другими средствами.

Виброграммы, помимо наглядного представления о колебательном процессе, позволяют после графической или расчетной обработки получить данные обо всех интересующих нас параметрах вибрации.

Большинство современных виброизмерительных приборов основано на превращении механических колебаний в электрические, что позволяет производить дистанционную запись и измерение параметров механический колебаний. При этом в месте расположения источника вибрации располагают чувствительный элемент, воспринимающий вибрацию и называемый датчиком или вибродатчиком. Современные виброизмерительные приборы могут классифицироваться по ряду признаков.

Остановимся кратко на классификации наиболее широко применяемых виброизмерительных приборов.

По роду измеряемых компонентов вибрации различают:

●виброметры для измерения линейных компонентов и

●торсиометры для измерения угловых компонентов.

Виброметры бывают одно-, двух- и трехкомпонентные.

По измеряемому параметру различают:

●частотометры;

●виброметры, предназначенные для измерения амплитуды колебательного процесса (собственная частота колебаний колебательной системы виброметра должна быть ниже всех частот спектра измеряемых колебаний);

●велосиметры, предназначенные для измерения скоростей

колебаний;

290

●акселерометры, предназначенные для измерения ускорений при колебательном процессе, вся частота спектра которого ниже его собственной частоты колебаний;

●спектрометры;

●фазометры;

●измерители линейных искажений и т.д.

По принципу преобразования механических колебаний в другие виды колебаний для их измерения или записи различают:

●механические для непосредственных измерений;

●оптические;

●пьезоэлектрические;

●электродинамические;

●емкостные;

●омические.

Помимо перечисленных признаков, приборы могут различаться по габаритным размерам, массе, способу установки, виду индикации результатов измерений и т.д. Для оценки свойств испытываемых изделий целесообразно использовать измерительную аппаратуру, представляющую собой линейные преобразователи, обладающие достаточно высокой чувствительностью и имеющей линейные амплитудную и фазочастотную характеристики. Одним из основных и наиболее широко осуществляемых видов испытаний на механические воздействия являются вибрационные испытания. Различают два основных метода проведения этих испытаний на воздействие одночастотного синусоидального колебания:

●метод фиксированных частот;

●метод качающейся частоты.

При методе фиксированных частот контроль за работой изделия

и измерение необходимых параметров производят при плавном изменении частоты в каждом из диапазонов. Особое внимание при этом обращают на обнаружение у изделий резонансных частот, на которых амплитуда