ГОСТ Р ИСО 10846-1-2010 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 1. Общие принципы измерений

     6 Принципы проведения измерений

6.1 Переходная динамическая жесткость

Переходная динамическая жесткость является функцией частоты. Кроме того, ее значения зависят также от приложенной начальной нагрузки и, во многих случаях, от температуры. Для получения необходимых данных используют три метода определения динамической жесткости (см. раздел 4), поскольку достоинства каждого из методов могут компенсировать соответствующие недостатки других.

Прямой метод требует проведения измерений перемещения (скорости, ускорения) на входной стороне виброизолятора и силы на его выходной стороне.

Косвенный метод предусматривает измерение передаточной функции виброизолятора (по перемещению, скорости или ускорению). Для создания затормаживающей силы виброизолятор с выходной стороны нагружают массой тела, обладающего большой динамической жесткостью. Произведение измеренного перемещения в данной точке на известное значение динамической жесткости нагрузки может служить достаточно точной оценкой затормаживающей силы в заданном диапазоне частот.

Метод входной частотной характеристики для оценки переходной динамической жесткости используют в случае, если испытательная установка, обеспечивая неподвижность выходной стороны виброизолятора, позволяет проводить измерения только на его входной стороне. Результаты измерений перемещения (скорости, ускорения) и вынуждающей силы на входной стороне виброизолятора позволяют получить оценку входной динамической жесткости. Эта частотная характеристика совпадает с переходной динамической жесткостью только на низких частотах, поэтому применение метода входной частотной характеристики ограничено низкочастотным диапазоном. В этом состоит недостаток данного метода (по сравнению, например, с прямым методом), однако его часто применяют по практическим соображениям ввиду относительно низкой стоимости испытательной установки.

6.2 Прямой метод
     

    6.2.1 Испытательная установка

Основные принципы определения переходной динамической жесткости продемонстрированы на примере испытательной установки, изображенной на рисунке 2.

Испытуемый объект помещают между вибровозбудителем с входной стороны и жестким основанием с выходной стороны виброизолятора. Между испытуемым объектом и жестким основанием устанавливают датчик силы. В этом месте для создания условий точечного соединения и однонаправленного движения часто помещают плиту, позволяющую равномерно распределить приложенное усилие по ее поверхности. Не следует допускать, чтобы опорой большого фланца виброизолятора служил датчик силы малых размеров, поскольку в этом случае вибрация фланца будет существенно иной, нежели в условиях применения виброизолятора, и оценка переходной динамической жесткости окажется недостоверной. Для крупных виброизоляторов с большой начальной статической нагрузкой для обеспечения необходимой точности метода может потребоваться проведение измерений с помощью нескольких датчиков силы с последующим усреднением.

1 - исполнительное устройство гидравлического типа (обеспечивает предварительное статическое нагружение и динамическое возбуждение); 2 - подвижная траверса; 3 - направляющие стойки; 4 - испытуемый объект; 5 - система измерения силы; 6 - жесткое основание

     
Рисунок 2 - Пример испытательной установки для прямого метода

Переходную динамическую жесткость определяют по формуле

,                                                  (17)

при соблюдении условия .

6.2.2 Измеряемые величины

Измеряемыми величинами являются сила и одна из характеристик движения: перемещение, скорость или ускорение.

6.2.3 Предварительное статическое нагружение

Переходная динамическая жесткость может существенно зависеть от приложенной к виброизолятору статической нагрузки, поэтому испытания проводят в условиях предварительного статического нагружения. Зачастую это требует использования специальной испытательной установки. Использование вибровозбудителя гидравлического типа позволяет одновременно создать требуемую статическую нагрузку и динамическое возбуждение. Это, однако, не исключает применения установок, где нагрузка создается с применением одного устройства, а возбуждение - другого.

6.2.4 Ограничения прямого метода по диапазону частот

Диапазон частот применения прямого метода зависит, в первую очередь, от свойств испытательной установки. Одно из ограничений связано с рабочим диапазоном частот вибровозбудителя. Другое ограничение зачастую связано с распространением высокочастотной вибрации по раме конструкции, используемой для создания предварительного статического нагружения. Ограничения по диапазону частот вызывают также собственные колебания рамной конструкции, частота которых определяется массой подвижной траверсы и жесткостью вертикальных направляющих стоек в продольном направлении. Обычно, как указано в таблице 1, верхняя граница диапазона частот лежит в пределах 300-500 Гц. Такие значения приводят испытательные лаборатории, способные обеспечить начальную статическую нагрузку до 100 кН (см. [10]). На установках меньших размеров, используемых для испытаний небольших виброизоляторов, измерения могут быть проведены в диапазоне частот до нескольких килогерц.

Потенциально большими возможностями по увеличению верхней границы диапазона частот обладает косвенный метод (см. 6.3). Это обусловлено тем, что в косвенном методе меньше возможностей распространения вибрации по побочному пути, поскольку испытуемый объект динамически развязан с рамной конструкцией, создающей начальную статическую нагрузку.

6.2.5 Направления вибрации

На рисунке 2 изображена типовая испытательная установка для измерений динамической жесткости в направлении приложенной статической нагрузки. Однако, вообще говоря, при использовании прямого метода можно проводить измерения поступательной и угловой вибрации во всех направлениях. Метод определения динамической жесткости для трех ортогональных направлений поступательной вибрации установлен в [1].