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)

291

колебаний испытываемого изделия (или отдельных его элементов) будет

в 2 раза и более превышать амплитуду колебаний точек крепления. В случае обнаружения резонансных частот или частот, на которых наблюдается ухудшение параметров, рекомендуется дополнительная выдержка изделия

при вибрации с данной частотой с целью уточнения и выявления причин

несоответствия. Рекомендуется выдерживать изделие на высшей частоте

каждого поддиапазона. Продолжительность выдержки устанавливается

в соответствии с программой испытаний (ПИ) или техническими условиями,

но при испытаниях на виброустойчивость она должна быть не менее 5 мин,

а при испытании на вибропрочность она может составлять от 1 до 10 ч при длительном воздействии и от 20 до 50 мин при кратковременном. Если за время испытаний не было обнаружено никаких нарушений и все параметры

соответствовали требованиям ПИ и технических условий, то изделие

признается выдержавшим испытания.

Метод качающейся частоты характерен тем, что в зависимости от установленной для испытаний степени жесткости производится плавное

изменение частоты сначала в сторону увеличения, а затем уменьшения.

в диапазоне частот, испытания можно проводить на одной или нескольких фиксированных частотах. Указанные испытания могут проводиться по любой методике, но с сокращенной продолжительностью. Иногда виброиспытания осуществляют непосредственно в процессе производства.

Пример: На конвейере регулировки телевизионных приемников осуществляют испытания на вибропрочность. Параметры вибрации телевизора: частота вибрации 25–35 Гц, амплитуда вибрации 2,1 мм,

вибрационное ускорение 2,0–2,5 g, продолжительность вибрации 60 с.

292

В процессе испытаний не должно полностью прекращаться звуковое

сопровождение, исчезать изображение таблицы и растра на экране, а также отключаться телевизор от питающей сети.

Для определения способности изделий противостоять разрушающему действию вибрации, возникающей при транспортировании, проводят испытания на вибропрочность при длительном воздействии одним из рассмотренных выше методов. Для испытаний на прочность при транспортировании пользуются специальными установками. Особый интерес представляют вибрационные испытания на повреждающую нагрузку,

характеризующиеся тем, что испытываемое изделие доводится до

разрушения. По результатам испытаний строят кривые зависимости

повреждающего воздействия (в единицах ускорения –g) от частоты, которые называют кривыми повреждений. Пользуясь кривыми повреждений, можно выявить конструктивные недостатки изделий, определить их резонансные

частоты и оценить стойкость конструкции к воздействию вибрации.

Испытания на виброустойчивость проводят методом фиксированных частот,

а испытания на вибропрочность – методами фиксированных или качающихся частот. Недостатком указанных методов является то, что в каждый данный момент времени на изделие воздействуют одночастотные синусоидальные

многочастотной синусоидальной вибрации на случайную вибрацию и на сочетание случайной и синусоидальной вибраций. Эти методы позволяют

лучше выявить возникновение резонансных явлений в испытываемых изделиях, а также более быстро и качественно обнаружить нарушения

в технологическом процессе. При испытаниях на воздействие вибрационных нагрузок решают обычно следующие вопросы:

● подвергать ли испытаниям готовое изделие или его отдельные элементы;

293

●какое минимальное количество измерительных точек следует выбирать и как их расположить для оценки распределения виброперегрузок

визделии;

●каким вибрационным оборудованием следует пользоваться и т.д.

Для создания вибрации, характеризующейся различными параметрами,

разработано большое количество типов вибрационных установок и стендов,

построенных на различных принципах.

Вибростенды принято оценивать следующими основными параметрами:

●номинальной грузоподъемностью или максимально допустимым

весом;

●испытательным диапазоном частот;

●максимальным ускорением при номинальной грузоподъемности;

●максимальной амплитудой смещения при номинальной грузоподъемности и минимальной частоте;

●формой колебаний;

●коэффициентом нелинейных искажений;

●по размерам рабочей площади стола.

Наибольшее применение имеют вибростенды, использующие

механические и электрические приводы.

Механические вибрационные стенды используются главным образом

двух типов: центробежные и кривошипно-шатунные (эксцентриковые).

исхемы плавного регулирования его скорости, а также приборов управления

исигнализации.

294

Вибрация рабочего стола (платформы) центробежного (инерционного)

вибростенда возникает под действием результирующей центробежной силы,

создаваемой двумя стальными секторами (дисбалансами), вращающимися

в противоположные стороны на параллельных валах. Из электрических

вибростендов наиболее широкое применение получили электродинамические вибростенды. Принцип их действия основан на том, что при протекании тока

звуковой частоты по обмотке подвижной катушки, находящейся

в постоянном магнитном поле, возникает сила, заставляющая подвижную

катушку и связанный с ней стол совершать колебания с частотой тока

в обмотке катушки.

Вибраторы, использующие электродинамический принцип, позволяют получить вибрацию с частотой до 20 кГц и выше. Однако чем выше частота,

тем меньше амплитуда колебаний. На электродинамических стендах нельзя получить на высоких частотах больших амплитуд колебаний, так как это требует значительного увеличения мощности звукового генератора.

Следует иметь в виду, что вибростенды являются объектами повышенной опасности из-за наличия цепей с напряжением свыше 1000 В,

наличия вибрации, шумов вибратора на различных частотах уровнем до

100 дБ. Операторы должны работать в диэлектрических перчатках, их рабочие места должны быть оборудованы диэлектрическими ковриками.

Цель испытаний на ударную нагрузку – оценка прочности и устойчивости изделий. При этих испытаниях проверяют способность изделий выдерживать разрушающее воздействие ударов и продолжать функционировать нормально после их прекращения. Испытания на ударную устойчивость дают возможность оценить способность изделия выполнять свои функции при воздействии ударных нагрузок. Данные испытания проводятся с помощью специальных установок, основными параметрами которых являются:

максимальная грузоподъемность, максимальное ускорение,

продолжительность непрерывной работы, число ударов в минуту,

длительность импульса ударов, размеры рабочего стола и допустимые

295

разбросы параметров ударных ускорений. Существующие установки должны обеспечивать возможность получения числа ударов от 20 до 120 в минуту

с ударными ускорениями от 0 до 500 g и с соответствующими

длительностями импульсов удара от 100 до 0,5 м/с. При этом отклонения от установленных значений в течение 1 ч работы не должны превышать по

частоте ударов±5 %, по ударному ускорению±10 % и по длительности

ударного импульса±15 %. Для испытаний на ударные нагрузки используются

механические и электродинамические стенды и установки. Благодаря

относительной простоте конструкции наибольшее распространение получили

ударные механические установки, в которых ударные ускорения создаются

в вертикальном направлении при ударе свободно падающего стола об упругие наковальни. Испытания на воздействие одиночных ударов могут производиться с помощью трех основных типов оборудования: устройств с вертикальным сбрасыванием по направляющим, устройств (стендов) со

свободным падением и копров маятникового типа. Устройство с вертикальным сбрасыванием по направляющим конструктивно обычно

выполняется в виде каретки, свободно перемещающейся вверх и вниз между двумя вертикальными стальными стойками по роликам. Испытываемое

изделие закрепляют на каретке и потом вручную или подъемником с приводом поднимают вверх. Устройство данного типа является простым

и обеспечивает возможность хорошего контроля положения изделия до и во время удара. Основным недостатком является то, что при перемещении каретка может заедать, приводя к ложным эффектам.

Копры маятникового типа основаны на использовании силы инерции массы молота, прикладываемой к испытываемому изделию. Работа копра маятникового типа заключается в том, что маятник поднимается на угол,

равный 160–180°, в верхнее исходное положение и удерживается там защелкой. На опоры устанавливают неподвижное основание, к которому крепят испытываемое изделие. После освобождения защелки маятник падает на основание, передающее силу удара изделию. Запасенная маятником

296

энергияЕ,равная произведению его веса на расстояние от оси качания до центра тяжести, частично расходуется при ударе по основанию с изделием,

а частично затрачивается на отскок Е1 маятника. Величина энергии удара

Еуд,воздействующего на изделие, определяется как разность между первоначальным запасом энергииЕи фиксируемой энергией отскока Е1.

Еуд = Е Е1.

Для получения различных запасов энергии маятник может иметь несколько сменных грузов (молотов) различного веса. Измерение энергии отскока производится по шкале специального отсчетного механизма копра.

Каждому весу груза соответствует определенная шкала. Преимущества маятниковых копров заключаются в отсутствии направляющих искажающих результаты измерений. Основные недостатки – сложность конструкции и необходимость использования оптических измерений скорости падения.

4.4.3 Климатические испытания

Основными видами климатических испытаний являются испытания:

●на воздействие повышенной температуры среды;

●на воздействие пониженной температуры среды;

●на воздействие смен температур среды;

●на воздействие повышенной влажности воздуха;

●на воздействие атмосферного пониженного давления;

●на воздействие атмосферного повышенного давления;

●на динамическое воздействие пыли (песка);

●на статическое воздействие пыли (песка);

●на воздействие солнечного излучения;

●на воздействие соляного тумана.

Отдельные виды испытаний могут воспроизводиться одновременно,

например методы испытаний на воздействие:

●повышенной влажности и изменения температуры среды;

297

●пониженной температуры, пониженного атмосферного давления

иповышенной влажности среды.

Существуют другие виды климатических испытаний, которые в ряде

случаев требуют специального оборудования.

Испытание на воздействие повышенной температуры среды.

Испытание проводят в камере тепла (рис. Д.4 приложения Д). Изделия помещают в камеру, после чего в камере устанавливают заданную повышенную температуру или изделия помещают в камеру с заранее установленной повышенной температурой. Затем изделия выдерживают в камере до достижения теплового равновесия и в течение времени,

установленного в НТД. При этом тепловыделяющие изделия испытывают двумя способами. При первом способе достижение заданного температурного режима изделий определяют по температуре в камере. При втором способе достижение заданного температурного режима изделий определяют по температуре участка (узла) изделия, который имеет наибольшую температуру или являются наиболее критичным для работоспособности изделия.

Измерение параметров испытываемых изделий в случае необходимости производят после достижения теплового равновесия безизвлечения из камеры. Если измерение параметров без извлечения изделий из камеры невозможно, то допускается проводить измерение параметров после извлечения изделий из камеры в течение времени, установленного в НТД.

Испытание на воздействие пониженной температуры среды.

Испытание проводят в камере холода, которая должна обеспечивать испытательный режим с отклонениями, не превышающими указанные в НТД. Изделия помещают в камеру, после чего устанавливают нижнее значение температуры в соответствии с НТД. Измерения пара метров изделия производят так же, как и при испытании на воздействие повышенной температуры.

298

Испытание на воздействие смен температур среды. Испытание

проводят одним из следующих методов:

●метод, реализующий быструю смену температур;

●метод, реализующий медленное изменение температуры;

●метод, обеспечивающий воздействие смен темпера тур на изделия с выделением тепла.

Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха.

Испытания изделий на воздействие влажности проводятся в соответствии со степенью жесткости испытаний. По длительности они разделяются на длительные и ускоренные. Как длительные, так и ускоренные испытания проводятся в циклическом режиме (режиме с конденсацией влаги) или в непрерывном режиме (режиме без конденсации влаги). Измерение параметров и другие проверки изделий проводят, как правило, в конце испытания без извлечения изделия из камеры.

Испытание на воздействие пониженного атмосферного давления.

Испытания не греющихся и греющихся изделий, для которых нагрев при нагрузке, нормированной для пониженного атмосферного давления, не является критичным, проводят при нормальной температуре испытаний.

Испытания при нормальной температуре проводят следующим образом.

Изделие устанавливают в барокамеру и плавно уменьшают в ней давление до значения, указанного в НТД. Испытания при повышенной температуре проводят двумя методами. При реализации первого метода изделия помещают в термобарокамеру, температуру в которой доводят до заданного значения, одновременно на изделия подают заданную электрическую нагрузку. При реализации второго метода изделия помещают в термобарокамеру с установленными на них датчика ми температуры.

Температуру изделий и давление в камере доводят до заданных значений температуры и давления при эксплуатации. Затем на изделия подают электрическую нагрузку.

299

Испытание на воздействие повышенного давления. При испытании изделие помещают в барокамеру, давление в которой доводят до заданного

значения, и выдерживают при этом давлении в течение установленного

времени. Давление в камере плавно понижают до нормального, после чего изделия извлекают из камеры, подвергают внешнему осмотру и, если это указано, производят проверку параметров.

Испытание на динамическое воздействие пыли. Испытание

проводят с целью проверки устойчивости изделий к разрушающему

(абразивному) воз действию пыли, а также проверки пыленепроницаемости

изделий или их работоспособности в условиях воздействия пыли в среде

с повышенной концентрацией пыли (в зависимости от того, какое требование

и производят внешний осмотр. При испытании на пыленепроницаемость

удаляют пыль с наружных поверхностей изделия, вскрывают изделия

и облучают ультрафиолетовым светом для выявления пыли, проникшей внутрь изделий.

Испытания на статическое воздействие пыли. Испытания проводят с целью проверки пыленепроницаемости изделий или с целью проверки их работоспособности в среде с повышенной концентрацией пыли. Изделия помещают в камеру пыли и располагают таким образом, чтобы воздействие пыли соответствовало бы возможному воз действию пыли в условиях эксплуатации. По окончании испытания изделия извлекают из камеры и производят внешний осмотр. При испытании на пыленепроницаемость удаляют пыль с наружных поверхностей изделий, вскрывают и облучают ультра фиолетовым светом для выявления пыли, проникшей внутрь изделий.

Испытание на воздействие солнечной радиации. Испытания проводят с целью проверки сохранения внешнего вида изделий или их

300

отдельных узлов и деталей, а также проверки их параметров после воз

действия солнечной радиации. Облучение изделий, узлов или деталей

производят в камере солнечной радиации источниками света по спектральному составу и интенсивности близкого к солнечному свету.

По окончании испытания изделия вынимают из камеры и производят их внешний осмотр и сравнение с образцами, не подвергавшимися облучению,

а также измерение параметров, если это предусмотрено в НТД.

Испытание на воздействие соляного тумана. Испытания проводят

с целью определения коррозийной стойкости изделий в атмосфере,

насыщенной водными растворами солей. По окончании испытания изделия очищают и производят внешний осмотр в отношении образования коррозии.

Испытание на грибоустойчивость. Испытания проводят с целью

определения способности изделий, деталей или узлов противостоять развитию грибковой плесени. При испытаниях изделия помещают в камеры

грибообразования (рис. Д.5 приложения Д) или эксикаторы. Вместе

с изделиями ставят контрольную чашкуПетри с питательной средой. Через 48

часов производят осмотр чашек Петри. Должен наблюдаться рост плесневых грибов. Испытания проводят в течение 30 суток. После испытаний изделия извлекают из камеры и подвергают визуальному осмотру в отношении выявления плесневых грибов.

Испытания на воздействие повышенной влажности и изменения

температуры среды. Испытания проводят в камере влажности,

обеспечивающей изменения температуры в заданном диапазоне, или в двух камерах влажности, в которых за ранее устанавливается необходимый температурно-влажностный режим.

Проводят необходимые измерения параметров изделий в нормальных условиях, после чего изделия размещают в камере в соответствии с требованиями, предусмотренными в методиках на испытания по воздействию повышенной влажности. Относительную влажность в камере повышают до (95 ± 3) % при температуре 25 °С. С момента установления