ГОСТ 30630.1.1-99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Определение динамических характеристик конструкции (с Изменением N 1)

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)

     
Методы индикации резонансов конструкции изделий

B.1 Общие положения

B.1.1 Для индикации резонанса конструкции применяют устройства, контролирующие изменение амплитуды колебаний резонирующей части испытуемого изделия (деталей) относительно амплитуд колебаний точек его крепления. По показаниям устройств индикации резонанса определяют резонанс изделия, характеризующийся максимумом амплитуды колебаний резонирующей части изделия и сдвигом фазы колебаний изделия на 90° относительно фазы колебаний точек его крепления. Правильность определения резонанса малогабаритных изделий контролируют также путем "срыва" резонанса прикосновением иглой или аналогичным предметом к детали, резонанс которой определяют.

В.1.2 В качестве устройства индикации резонанса могут быть использованы различные приборы и аппаратура в зависимости от массы и размеров изделия, способа и места его крепления, физических свойств материала изделия.

В.1.3 Индикация резонанса может быть проведена визуально путем непосредственного физиологического восприятия испытателя через его органы чувств (органолептический анализ) или с использованием увеличительных средств (луп, зрительных труб, микроскопов), а также вибропреобразователей или оптических систем, основанных, например, на интерференции света.

Возможна индикация резонанса по увеличению виброшумов изделий.

В.2 Метод индикации резонанса конструкции с использованием пьезоэлектрических вибропреобразователей

В.2.1 Метод индикации резонанса с использованием пьезоэлектрических измерительных вибропреобразователей (ИП) обеспечивает достаточную точность, если масса детали изделия, резонанс которой проверяют, не менее чем в 10 раз превышает массу ИП, а ее размеры позволяют разместить ИП.

В.2.2 Устройство с использованием ИП, структурная схема которого представлена на рисунке B.1, состоит из двух ИП, катодных повторителей, ламповых вольтметров и осциллографа. В качестве ИП могут быть использованы как любые промышленные измерительные вибропреобразователи, так и элементы, изготовленные из любой пьезокерамики в форме диска, кольца или прямоугольника с посеребренными поверхностями и поляризованные по толщине. Толщина пьезоэлементов от 0,3 до 1,0 мм, диаметр или длина - до 10 мм. Масса таких пьезоэлементов составляет от 2 до 500 мг. К посеребренным поверхностям пьезоэлементов легкоплавким припоем припаивают выводы из многожильного изолированного провода сечением не более 0,07 мм и длиной не более 20 мм. Выводы изгибают в виде петли, а их свободные концы припаивают к экранированному проводу, закрепленному на столе вибрационного стенда (далее - вибростенд) или на приспособлении для испытаний. Значения резонансных частот таких ИП составляют более 100 кГц.

1 - осциллограф; 2, 5 - вольтметры; 3, 4 - катодные повторители; 6, 9 - пьезоэлектрические
вибропреобразователи; 7 - приспособление для испытания; 8 - испытуемое изделие; 10 - стол вибростенда

     
Рисунок В.1

Для согласования высокоомного выхода ИП с низкоомным выходом лампового вольтметра применяют предварительные усилители или катодные повторители, значения входного сопротивления которых более 300 МОм.

Рекомендуется применять катодные или истоковые повторители, предназначенные для промышленных измерительных вибропреобразователей.

В качестве вольтметров используют вольтметры, имеющие выход усиленного измеряемого сигнала для контроля формы и сравнения его фазы.

Для индикации резонанса наиболее пригодны двухлучевые осциллографы. При этом один луч используется для контроля амплитуды и формы сигнала ИП, установленного на испытуемом изделии, а другой - для наблюдения фигур Лиссажу, образованных сигналами с ИП, установленного на изделии и на столе вибростенда или приспособлении для испытаний (далее - приспособление).

В.2.3 Индикацию резонанса при использовании описанного устройства проводят по сигналу с ИП, установленного на испытуемом изделии, и при сравнении его с сигналом с ИП, установленного на столе вибростенда или приспособлении. При плавном изменении частоты колебаний вибростенда и при поддержании постоянства ускорения стола вибростенда или приспособления при резонансе изделия будут наблюдаться увеличение напряжения по показаниям вольтметра и осциллографа на ИП, установленном на изделии, и поворот эллипса на экране осциллографа. Частота, на которой напряжение на ИП максимально, а эллипс повернут на 90°, равна резонансной частоте изделия.

В качестве ИП, с помощью которого контролируют ускорение на столе вибростенда или приспособлении, возможно использование измерительного вибропреобразователя, с помощью которого устанавливается и автоматически поддерживается ускорение на приспособлении.

При применении систем управления вибрационными установками в качестве напряжения, пропорционального ускорению в точке крепления изделия, рекомендуется использовать напряжение, снимаемое с выхода катодного повторителя, примененного в системе управления вибрационной установки.

При этом резонансные частоты промежуточных звеньев крепления испытуемого изделия должны быть выше резонансной частоты изделия.

В.3 Метод индикации резонанса конструкции с использованием пьезоэлектрического детектора

В.3.1 Устройство индикации резонанса с использованием пьезоэлектрического детектора применяют для определения резонансных частот малогабаритных и миниатюрных изделий и их элементов массой до 100 г, при этом в диапазоне частот до 10 кГц используют электродинамический стенд, до 50 кГц и выше - пьезоэлектрический вибратор.

В.3.2 Структурная схема устройства для определения резонансных частот представлена на рисунке В.2. Основным элементом является пьезоэлектрический детектор резонансных частот - элемент, изготовленный из любой пьезокерамики, который, будучи непосредственно связанным с резонирующей деталью, преобразует ее колебания в электрический сигнал. Для определения резонансных частот испытуемое изделие закрепляют на платформе детектора резонансных частот. Крепление испытуемого изделия осуществляют с помощью приспособлений или без них, используя специальную мастику (70% воска по ГОСТ 21179, 30% канифоли по ГОСТ 19113).

1 - индикатор (осциллограф); 2 - частотомер; 3 - испытуемое изделие; 4 - согласующий держатель;
5 - пьезоэлектрический детектор резонансных частот; 6, 8 - усилитель; 7 - вибратор; 9 - генератор звуковых частот

Рисунок В.2

В.3.3 Электрические сигналы от детектора резонансных частот и от задающего генератора, предназначенного для возбуждения вибратора, соответственно поступают на вертикальный и горизонтальный входы осциллографа. При плавном изменении частоты колебаний вибратора и постоянном ускорении вибрации на резонансной частоте изделия на экране осциллографа наблюдается поворот эллипса из-за сдвига фазы сигнала от детектора резонансных частот.