МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН, ПРИБОРОВ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Определение динамических характеристик конструкции
Издание официальное
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Минск
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия» ВНЕСЕН Госстандартом России
2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 15 от 28 мая 1999 г.)
За принятие проголосовали:
|
HiimicnoiuiiiK государства |
Наименование национального органа по стандартизации |
|
Атербайджанская Республика Республика Армения Рее п убл и ка Бел ару с ь Республика Ка тегам Кыргм к:кая Республика Республика Молдова Российская Федерация Республика Таджикистан Республика Узбекистан Украина |
Азгосстандарт Арм госстандарт
Госстандарт Республики Беларусь Госстандарт Республики Казахстан Кыргызстаиларт М оллова стандарт Госстандарт России Талжи кета ила рт У (госстандарт Госстандарт Украины |
3 Настоящий стандарт соответствует (с дополнениями и уточнениями в соответствии с потребностями экономики страны) международным стандартам:
МЭК 60068-2-6:1982 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 6. Испытание Fc и руководство. Вибрация (синусоидальная).
МЭК 60068-2-64:1993 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Глава 64. Испытание FH. Широкополосная случайная вибрация (цифровое управление) и руководство.
Данные о соответствии настоящего стандарта международным стандартам приведены в приложении Г
4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 23 августа 2001 г. № 349-сг межгосударственный стандарт ГОСТ 30630.1.1-99 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с I июля 2002 г.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
€> И ПК Издательство стандартов. 2001
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального иглания на территории Российской Федерации без разрешения Госстандарта России
ГОСТ 30630.1.1-99
Содержание
1 Область применения....................................................... I
2 Нормативные ссылки...................................................... I
3 Определения............................................................. 2
4 Испытание лля определения динамических характеристик конструкции (испытание 100) ... 2
5 Испытание на отсутствие резонансных частот конструкции в заданном диапазоне частот
(испытание 101).......................................................... 8
Приложение А Порядок введения в действие настоящего стандарта.................... Ю
Приложение Б Расчет относительного демпфирования конструкций при испытании
методом свободных колебаний.................................... Ю
Приложение В Методы индикации резонансов конструкции изделий................... II
Приложение Г Информационные данные о соответствии настоящего стандарта
стандартам МЭК............................................... 17
III
Введение
Настоящий стандарт является частью комплекса стандартов «Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий* (группа стандартов ГОСТ 30630.0), состав которого приведен в приложении Е ГОСТ 30630.0.0.
Настоящий стандарт соответствует международным стандартам, указанным в предисловии. При этом настоящий стандарт дополняет и уточняет методы проведения испытаний, их классификацию и состав, увязывая методы (режимы) испытаний с условиями и сроками эксплуатации изделий и охватывая всю совокупность технических изделий, что в настоящее время нс имеется в международных стандартах, относящимся к внешним воздействующим <|>акторам.
IV
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫ И СТАНДАРТ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА (ТОНКОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН. ПРИБОРОВ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Определение динамических харамсристик коисгр.жции
Mechanical environment stability test methods for machines, instruments and other industrial products. Determination of dynamic characteristics of structure
Дата введения1*:
для вновь разрабатываемых и модернизируемых изделии для разработанных до 2002—07—01 изделии
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на машины, приборы и другие технические изделия всех видов (далее — изделия) и устанавливает методы их испытаний, цель которых — определить динамические характеристики конструкции и проверить отсутствие в конструкции резонансных частот2» в заданном диапазоне частот.
Стандарт применяют совместно с ГОСТ 30630.0.0.
Требования ра зделов 4. 5 и приложения В настоящего стандарта являются обязательными как относящиеся к требовавшим безопасности.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ ИСО 7626-2-94 Вибрации и улар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным в ибро во збул и тел е м
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы tt другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 19113-84 Канифоль сосновая. Технические условия ГОСТ 21179-2000 Воск пчелиный. Технические условия ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения ГОСТ 30546.1-98 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям и методы расчета их сложных конструкций в части сейсмостойкости
ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования
ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации
Порядок ннслсиия в действие настоящего стандарта — в соответствии с приложением А.
В настоящем стандарте под термином «резонансные частоты» понимают также собственные частоты.
И паи не официальное
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины с соответствующими определениями в областях:
- общих понятий внешних воздействующих факторов (далее — ВВФ) — по ГОСТ 15150 и ГОСТ 268X3;
- требований к изделиям по механическим ВВФ — по ГОСТ 30631;
- испытаний на стойкость к ВВФ — по ГОСТ 30630.0.0.
4 Испытание для определения динамических характеристик конструкции(испытание 100)
4.1 Испытание проводят с целью определить динамические свойства изделий и получить исходную информацию для выбора методов испытаний на вибропрочность, виброустойчивость, на воздействие акустического шума, для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие одиночных и многократных механических уларов, а также для динамических расчетов изделий.
Испытание 100 относится к определительным испытаниям. Их проводят, как правило, при предварительных или приемочных испытаниях, если иное не указано в стандартах или технических условиях (далее — ТУ) на изделия.
Динамические характеристики изделий (в частности, значения критических частот, выявленных в процессе испытаний) приводят в стандартах и ТУ на изделия.
4.2 Продолжительность испытаний определяется временем, необходимым для измерения заданных параметров.
Изделия испытывают без механической и (или) электрической нагрузки (далее — нагрузка) или под нагрузкой.
Продолжительность пребывания изделий пол нагрузкой в процессе выдержки, а также характер. значения, точность поддержания и метод кон троля нагрузки устанавливают в стандартах и ТУ на изделия или программах испытаний (далее — ПИ).
4.3 Испытание проводят одним (или несколькими) из следующих методов:
100-1 — метод плавного изменения частоты синусоидальных колебаний;
100-2 — метод удара для определения низшей резонансной частоты узлов изделия, имеющих кусочно-линейную упругую характеристику;
100-2.1 — метод воздействия уларов с одинаковыми параметрами;
100-2.2 — метод воздействия ударов с переменными параметрами;
100-3 — метод свободных колебаний для определения собственных частот и декрементов зату ханий изделий;
100-4 — метод ступенчатого изменения частоты (метод фиксированных частот);
100-5 — метод воздействии широкополосной случайной вибрации.
4.4 Испытания проводят на отдельной выборке изделий, составляющей 3 — 5 hit. Допускается уменьшать число изделий единичного производства, крупногабаритных или дорогостоящих в выборке. Конкретное число изделий в выборке устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и МИ. Элсктроралиоизделия (ЭРИ) допускается при испытаниях использовать из числа забракованных по электрическим параметрам или испытанных на воздействия других видов (исключая механические), кроме случаев, когда критические частоты определяют по изменению электрических параметров.
4.5 Испытания проводят при нормальных условиях испытаний. Если в стандартах и ТУ на изделия или ПИ установлено, что в соответствии с конструктивными особенностями изделий необходимы данные о температурной зависимости их динамической характеристики, испытания дополнительно проводят при верхнем и (или) нижнем значениях температуры внешней среды.
4.6 При испытании допускаются любые способы крепления изделия, обеспечивающие передачу воздействия к исследуемой летали, но не искажающие (не изменяющие) ее резонансные свойства.
Изделия, имеющие собственные амортизаторы, испытывают без амортизаторов при жестком креплении, кроме случаев, когда определяют резонансную частоту крепления на амортизаторах.
4.7 Метод 100-1 — метод плавного изменения частоты синусоидальных колебаний
4.7.1 Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во веем диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделия и ПИ для испытаний данного вида. См. также 4.9.6.
ГОСТ 30630.1.1-99
4.7.2 Параметры изделий ло определения критических частот конструкции устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ. Если в качестве критических определяют резонансные частоты, то допускаются любые методы и средства, обеспечивающие выявление возможных резонансных частот изделий (микроскоп, стробоскоп, рснтгснотслсвизионная аппаратура и т.п.).
Основные методы индикации резонансов конструкции изделий описаны в приложении В.
4.7.3 Устройство для определения резонансных частот конструкции должно иметь во всем диапазоне частот испытаний чувствительность, позволяющую выявить увеличение амплитуды колебаний изделия или его частей в два и более раз по сравнению с амплитудой колебаний точек его крепления.
Устройство для определения резонансных частот конструкции должно обеспечивать регистрацию изменения фазы механического колебания на 90’, если принцип его работы основан на сравнении фаз колебаний точки крепления изделий и точки изделия, в ко юрой определяют резонанс.
4.7.4 Если в качестве критических определяют критические функциональные частоты, то измеряемый параметр (или параметры) и зделий и метод его определения должны быть установлены в стандартах и ГУ на изделия и ПИ.
4.7.5 Испытание проводят с учетом требований 4.7. 4.15. 4.19. 4.20 и 6.1 ГОСТ 30630.0.0.
4.7.6 Испытания проводят в диапазоне частот 0.27^— 1.5/^,. но нс выше 20 кГц, где /кр — критическая частота изделия, определенная расчетом или на основании испытаний изделия аналогичной конструкции.
Конкретный диапазон частот испытаний устанавливают в стандартах и ГУ на изделия и ПИ.
4.7.7 Если неизвестно ориентировочное значение критической частоты изделий, то испытания проводят в диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделия и ПИ в качестве технических требований для эксплуатации.
4.7.8 Поиск критических частот осуществляют путем плавного изменения частоты при поддержании постоянной амплитуды ускорения.
Для более точного выявления критических частот допускается каждую проверяемую деталь испытывать несколько раз в установленном диапазоне частот.
Допускается в диапазоне частот от нижнего значения до 10 Ги проводить испытание по методу 100-4. а при значениях частот более 10 Ги — по настоящему методу.
4.7.9 Значение скорости изменения частоты устанавливают ранным одной-двум октавам в минуту. Допускается при значениях частот от I до 50 Гп устанавливать значение скорости изменения частоты 10 Гц/мин.
4.7.10 Амплитуду ускорения выбирают, руководствуясь следующим:
а) Если изделие имеет линейную динамическую упругую характеристику, амплитуда ускорения может быть минимально возможной, но достаточной для выявления критических частот, и не превышать амплитуду ускорения, установленную для испытаний на вибропрочность.
б) Если изделие имеет нелинейную динамическую характеристику, определенную на основании испытаний конструктивно-технологических аналогов, то значение амплитуды ускорения должно соответствовать установленному для испытаний на вибропрочность.
в) Если данные о линейности динамической характеристики отсутствуют, испытания проводят при нескольких амплитудах ускорения, необходимых для получения данных о динамической характеристике. Допускается при этом проводить испытание в диапазоне частот по 4.7.7 только при амплитудах ускорений, указанных в перечислении а) настоящего пункта, а после определения значений критических частот проводить испытание при других значениях амплитуды ускорений только в диапазоне частот по 4.7.6.
4.7.11 С целью измерить резонансные частоты некоторых углов изделия допускается вскрытие его оболочки, а также поставка изделий на данное испытание незакрытыми.
4.7.12 Погрешность измерения частот должна быть 0.5 % или 0,5 Гн, причем учитывают большее значение.
4.7.13 За значения критических частот, указываемых в документах на изделия, принимают низшие значения критических частот изделия (деталей, сборочных единиц), определенных при испытаниях выборки.
Г1 р и ме ч а и и е — Дчя крупногабаритных изделий см. 4.9.6.
Допускается устанавливать в документах на изделия диапазон значений критических частот изделия (деталей, сборочных единиц).
3
4.8 Метол 100-2 — метод улара для определения ни иней реюнансной частоты узлов изделия, имеющих кусочно-линейную упругую характеристику
4.8.1 Данным метолом определяют низшую резонансную частоту подвижных узлов изделия, имеющих кусочно-линейную упругу ю характеристику (рисунок I).
4.8.2 Испытания проводят на ударных стендах, которые должны обеспечивать форму импульса механического удара ускорения, близкую к полу синусоиде.
4.8.3 Проводят визуальный осмотр изделий и измерение параметров в соответствии с требованиями 4.13 ГОСТ 30630.0.0. Требования к креплению изделий — по приложению В ГОСТ 30630.0.0. Методы измерения параметров улара — по нормативному документу1».
4.8.4 Испытании проводят одним из двух
Р„. А/„ - упругая сила, момент силы, действующие на узел изделия, соответственно; .т.ф— перемещение, угол поворота ухза и хзелия соответственно
методов: 100-2.1: 100-2.2.
4.8.4.1 Метод 100-2.1 — метод воздействия ударов с одинаковыми параметрами
Изделия подвергают трем ударам с одинаковыми параметрами, значения которых ус-гана вливают такими, чтобы было достигнуто перемещение подвижного узла изделия. Мри
испытании измеряют пиковое ударное ускорение jm, длительность ударного импульса т и пиковое перемещение подвижного ухза хя. Рекомендуется измерять хт с помощью реостатных преобразователей, узел токосъема которых прикрепляют к подвижному узлу изделия. Допускается измерять хя другими методами (например, емкостным, индуктивным, фотографическим).
За значение ха для дальнейших расчетов принимают среднее арифметическое результатов трех измерений.
4.К.4.2 Метол 100-2.2 — метол воздействия ударов с переменными параметрами Изделия подвергают нескольким ударам с переменными параметрами, подбирая такие параметры улара, чтобы было достигнуто наибольшее допустимое перемещение подвижного ухза хтя, которое можно определить по изменению коммутационного положения контактов с помощью м нлл нее кун дом ера.
4.8.5 Низшую резонансную частоту изделия вычисляют по 4.8.5.1 — 4.8.5.6.
4.8.5.1 Вычисляют относительное предварительное натяжение /„для:
- лрямохолных систем по формуле
- поворотных систем по формуле
где Р„ и А/„ -- у пру гая сила. Н. или момент силы. Н м (соответственно) предварительного натяжения упругого элемента нхзелня; т или /ир — масса, кг. или момент массы, кг м (соответственно), подвижного узла:
<А> — утол наклона пенгра масс подвижного ухза относительно вертикальной оси. . . . *; g — ускорение земного притяжения, м с г.
11 На территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51371—199.
ГОСТ 30630.1.1-99
4.8.5.2 Вычисляют относительный коэффициент нелинейности узла 5 по формуле
8 = -г1. О)
/и»
тле jm — пиковое ударное ускорение, м с 2.
4.8.5.3 По рисунку 2 выбирают линию для вычисленного значения б . Если значения б отличаются от указанных на рисунке 2, проводят по методу линейной интерполяции линию, соответствующую вычисленному значению б .
Прим с ч а и и я
1 В правом верхнем углу рисунка дано условное обозначение формы ударного импульса: j — ускорение: I — время.
2 (/put) — произведение значений низшей резонансной частоты Гп. на длительность ударного импульса т. с.
5
4.8.5.4 Вычисляют приведенный коэффициент динамичности системы |) при низшей резонансной частоте по формуле
4к- .у
>т *
где х ш хт для метода 102-1 и .V = дтя для метода 102-2.
4.8.5.5 Определяют значение (/^,т) по рисунку 2 для вычисленных б и р, .
Г"
4.8.5.6 Определяют низшую резонансную частоту /ри по формуле
т •
4.8.5.7 Значения низшей резонансной частоты конструкции п относительного предварительного натяжения, определенные в процессе испытаний, должны быть указаны в стандартах и ТУ на изделия.
4.9 Метод 100-3 — метод свободных колебаний для определения собственных частот и декрементов 1атуханий изделий
4.9.1 Изделия с закрепленными на требуемых деталях датчиками колебаний закрепляют на жестком основании способом, предусмотренным для эксплуатации изделия. К изделию вблизи центра тяжести прилагают растягивающую силу, значения которой определяют по 4.9.4. в направлении. где ожидается наибольшая амплитуда колебаний. Затем изделие резко освобождают от действия силы.
Примечание — Одним из простых способов осуществления указанного воздействия является крепление к изделию каната с подвешенным грузом с последующей обрезкой каната (для гориюнтально направленной силы — гори юнтально натянутого каната с подвеской груш в середине).
4.9.2 Проводят с соответствующей чувствительностью и точностью запись затухающих колебаний. По этой записи определяют собственную частоту колебаний Уп (я — число циклов колебаний).
По последовательности максимальных значений амплитуды колебаний в тон части записи, где затухание зафиксировано наиболее четко, определяют относительное демпфирование конструкции по рисунку 3 или расчетом по приложению Б.
4.9.3 Если изделие состоит из разных узлов, каждый из которых может колебаться независимо от соседних, необходимо провести эксперимент по 4.9.1 и 4.9.2 с приложением растягивающей силы вблизи центра масс каждого отдельно взятого узда, подвергающегося колебаниям, с одновременной записью колебаний точек, соответствующих наибольшим амплитудам, с тем чтобы можно было выделить все вилы колебаний, имеющих место в узлах. В этих случаях возможно, что на запись колебаний одного узла будут влиять колебания какого-либо другого узла с близкой частотой. Тогда определение выполняют, как показано в верхней части рисунка 3.
4.9.4 Значение эквивалентной растягивающей силы определяют в соответствии с разделом 5 ГОСТ 30546.1. но в качестве эквивалентного ускорения для центра масс рассматриваемого узла или изделия в целом я, принимают значение
V
где а,р — значение ускорения, установленное язя данной группы механического исполнения в соответствии с ГОСТ 30631;
A'j — коэффициент динамичности на низшей резонансной частотедля конструкции в целом или для узла конструкции в зависимости от того, проволят ли испытание в соответствии с 4.9.1 или 4.9.3.
