ГОСТ Р ИСО 10846-1-99 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть I. Общие принципы измерений и руководство по их проведению

     5 Основы методов измерений     

5.1 Переходная динамическая жесткость

В данном разделе обоснован выбор переходной жесткости в качестве характеристики, которая в наибольшей степени подходит для описания передаточных свойств виброизоляторов в различных условиях их применения. Кроме того, здесь указаны случаи, когда для описания передаточных свойств необходимо использовать иные характеристики, нежели динамическая жесткость, измерение которых, однако, выходит за рамки настоящего стандарта.

Переходная динамическая жесткость зависит от упругих, инерционных и демпфирующих свойств виброизолятора. Причиной, почему именно динамическая жесткость выбрана в качестве характеристики виброизолирующих свойств упругих элементов, является то практическое соображение, что данная величина хорошо согласуется с повсеместно используемыми значениями статической жесткости или динамической жесткости на низких частотах. На высоких частотах, когда необходимо учитывать силы инерции, действующие в виброизоляторе (т.е. волновые эффекты), поведение динамической жесткости становится более сложным. На низких частотах важны только силы упругости и демпфирования, поэтому динамическая жесткость на низких частотах слабо зависит от частоты, и характер этой зависимости определяется только свойствами материала упругого элемента.

В общем случае переходная динамическая жесткость виброизоляторов зависит от температуры и начальной статической нагрузки. В дальнейшем предположено, что для виброизолятора выполнено условие линейности, определенное в 3.9. Более подробная информация об этом дана в приложении D.

Соотношения между переходной динамической жесткостью и другими частотными характеристиками приведены в приложении А. В реальных условиях испытаний выбор измеряемой характеристики движения - перемещения, скорости или ускорения - определяется соображениями практической целесообразности. Однако представление результатов в соответствии с требованиями, предусмотренными конкретным методом измерений, может потребовать проведения соответствующих преобразований.

Примечание - Для некоторых виброизоляторов значения статической жесткости и переходной динамической жесткости на низких частотах могут не совпадать.     

     5.2 Матрица динамической жесткости виброизолятора

5.2.1 Общие положения

Обычный подход к анализу сложных колебательных систем состоит в представлении элементов системы в виде блоков с известными передаточными матрицами (жесткости, податливости и т.д.). Элементами матрицы являются частотные характеристики заданного вида, которые определяют линейные свойства системы. На основе информации о свойствах отдельной подсистемы можно рассчитать соответствующие характеристики ансамбля таких подсистем. Вышеупомянутые матрицы различных характеристик могут быть легко преобразованы друг в друга [1]. Однако в методах, описанных в настоящем стандарте и посвященных экспериментальному определению характеристик виброизоляторов в условиях действия постоянной статической нагрузки, рассматриваются только матрицы жесткости.

Общая схема описания передаточных свойств изолятора дана на рисунке 1.              

Рисунок 1 - Блок-схема системы
"источник вибрации - виброизоляторы - изолируемая конструкция"

Система состоит из трех блоков, представляющих, соответственно, источник вибрации, последовательность из виброизоляторов и изолируемую конструкцию. Предполагается, что места соединений источника вибрации с виброизолятором и виброизолятора с изолируемой конструкцией можно рассматривать как точечные. Каждой точке соединения поставлены в соответствие обобщенный вектор силы , состоящий из сил и моментов , действующих вдоль трех взаимно перпендикулярных координатных осей, и обобщенный вектор перемещения u, содержащий три составляющие поступательной вибрации и три угловой . На рисунке 1 показано только по одной составляющей для каждого из векторов: , , и . Каждый из таких векторов состоит из 6 элементов, где - число виброизоляторов.

Для того чтобы показать, что переходная жесткость холостого хода*, определенная в 3.6 как переходная динамическая жесткость, удовлетворяет целям описания свойств виброизоляторов в большинстве практических случаев, рассмотрим далее работу виброизолятора как для простейшего случая однонаправленной вибрации, так и для случая колебаний в нескольких направлениях.

________________

* Переходная частотная характеристика называется характеристикой холостого хода в том случае, если она получена в условиях, когда все точки измерения, кроме той, что совпадает с точкой возбуждения, принуждены к неподвижности (заторможены). В данном случае достаточно, если заторможена точка соединения виброизолятора с изолируемой конструкцией.

5.2.2 Один виброизолятор, одно направление вибрации

Условие равновесия виброизолятора в случае однонаправленной вибрации может быть выражено формулами:

,                                                                            (1)

,                                                                          (2)

где и - входные жесткости, полученные для условия, когда противоположная сторона виброизолятора заторможена (т.е. =0 и =0 соответственно);