ГОСТ Р 57209-2016

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ ВИБРОСТЕНДОВ

Оборудование для определения динамических свойств конструкций

Vibration. Guidance for selection of vibration generating machines. Equipment for measurements of dynamic properties of structures

ОКС 17.160

Дата введения 2017-10-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Крыловский государственный научный центр" (ФГУП "КГНЦ"), Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 2 ноября 2016 г. N 1572-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Задача выбора вибростенда встает каждый раз, когда необходимо провести испытания на воздействие вибрации для новой продукции или провести эти испытания в режиме, ранее для данной продукции не применявшемся. При этом приходится решать, какому из вариантов отдать предпочтение: приобрести новое испытательное оборудование, модернизировать имеющееся, арендовать оборудование у другой испытательной лаборатории или передать проведение испытаний в полном объеме специализированной лаборатории. В процессе принятия решения следует учитывать ряд факторов:

- цель испытаний [например, определение вибропрочности и (или) виброустойчивости в заданных условиях окружающей среды (в режиме обычных или ускоренных испытаний); определение динамических характеристик конструкции; диагностирование; калибровка];

- требования к испытаниям;

- условия проведения испытаний [например, с возбуждением одного или нескольких типов вибрации; только на вибрацию или в сочетании с другими воздействиями (например, одновременное проведение вибрационных и климатических испытаний)];

- особенности испытуемого объекта.

Настоящий стандарт распространяется только на оборудование, применяемое в испытаниях с целью определения динамических свойств конструкций разного вида. Установленная стандартом процедура выбора исходит, в первую очередь, из требований к таким испытаниям. Однако пользователь стандарта должен иметь в виду, что на выбор испытательного оборудования может существенно повлиять специфика как условий испытаний, так и испытуемого объекта.

Если испытательное оборудование предполагается использовать в испытаниях разных видов, то это также должно быть учтено при его выборе. Так, если оборудование будет использовано и в испытаниях на вибропрочность или виброустойчивость, и в испытаниях для определения динамических свойств конструкций, то при выборе следует вместе с настоящим стандартом руководствоваться рекомендациями ГОСТ Р ИСО 10813-1. В настоящем стандарте предполагается, что выбор оборудования определяется, прежде всего, его способностью возбудить в испытуемой конструкции вибрацию определенного уровня. Чтобы в возбуждаемой вибрации отсутствовали нежелательные составляющие, необходимо использовать соответствующую систему управления испытаниями, однако вопрос выбора системы управления в настоящем стандарте не рассматривается.

Необходимо иметь в виду, что вибростенд (вибровозбудитель) относится к сложным видам оборудования, правильный выбор которого возможен лишь при соответствующей квалификации. В такой ситуации покупатель зачастую вынужден обращаться к помощи третьей стороны. Использование настоящего стандарта может помочь покупателю оценить, насколько обоснованным будет решение по выбору вибростенда, предложенное ему третьей стороной. Кроме того, настоящий стандарт могут использовать проектировщики и изготовители испытательного оборудования, чтобы оценить современные требования рынка данной продукции.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает руководство по выбору вибростенда (вибровозбудителя) для проведения испытаний с целью определения частотных характеристик конструкции и степени усиления или ослабления вибрации при ее распространении по конструкции (далее - испытания). Такие испытания могут быть выполнены в натурных или в лабораторных условиях по ГОСТ ИСО 7626-1, ГОСТ ИСО 7626-2, ГОСТ ИСО 7626-5 и ГОСТ Р ИСО 10846-1, а также ГОСТ Р ИСО 10846-2, ГОСТ Р ИСО 10846-5.

Процедура выбора основана на возможности развивать требуемую вынуждающую силу одним вибровозбудителем. В то же время для возбуждения массивных конструкций, таких как дамбы и мосты, обычно применяют одновременно несколько вибровозбудителей с соответствующим согласованием фаз возбуждения. В этом случае развиваемая суммарная сила должна быть такой же, как и рассчитанная по 6.4 для единственного вибровозбудителя.

Рекомендации настоящего стандарта могут быть использованы при выборе оборудования для модальных испытаний (определение собственных частот, форм колебаний и коэффициентов демпфирования конструкции), однако такие испытания, как правило, требуют учета большего числа факторов, чем рассмотрено в настоящем стандарте.

Настоящий стандарт распространяется на возбуждение поступательной вибрации. Рекомендации по выбору испытательного оборудования для возбуждения угловой вибрации приведены в [1].

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 31368.3 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 3. Косвенный метод определения динамической жесткости упругих опор для поступательной вибрации

ГОСТ 31368.4 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 4. Динамическая жесткость неопорных кругах элементов конструкций для поступательной вибрации

ГОСТ ИСО 7626-1 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Основные положения

ГОСТ ИСО 7626-2 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем

ГОСТ ИСО 7626-5 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 5. Измерения, использующие ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции

ГОСТ Р ИСО 2041 Вибрация, удар и контроль технического состояния. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 10813-1 Вибрация. Руководство по выбору вибростендов. Часть 1. Оборудование для испытаний на воздействие вибрации

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

ГОСТ Р ИСО 10846-2 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 2. Прямой метод определения динамической жесткости упругих опор для поступательной вибрации

ГОСТ Р ИСО 10846-5 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 5. Метод входной частотной характеристики для определения переходной динамической жесткости упругих опор в области низких частот для поступательной вибрации

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р ИСО 2041, ГОСТ ИСО 7626-1 и ГОСТ Р ИСО 10846-1.

     4 Испытания

4.1 Общие положения

Целью испытаний может быть определение:

- частотных характеристик объектов (в общем случае - комплексных) в широком диапазоне частот;

- степени ослабления или усиления вибрации при ее распространении по конструкции;

- модальных характеристик объектов (собственных частот, форм мод, коэффициентов демпфирования).

Знание динамических характеристик конструкции может быть использовано, например, в целях:

- проектирования механических систем (зданий, машин, транспортных средств и их частей) с низкими уровнями вибрации;

- расчета систем виброизоляции и оценки эффективности средств, используемых для ослабления вибрации.

В данном виде испытаний уровень возбуждения не столь важен, как в испытаниях на воздействие внешних факторов (см. ГОСТ Р ИСО 10813-1), при условии сохранения линейности отклика конструкции. Однако этот уровень должен быть достаточным, чтобы отклик конструкции значительно превышал уровень шумового пьедестала на частотах, на которых механический импеданс конструкции достигает своих максимальных значений. В случае конструкций с нелинейным поведением возбуждают вибрацию того же уровня, что наблюдают в реальных условиях ее применения.

При испытаниях в лабораторных условиях испытуемую конструкцию свободно вывешивают или устанавливают на жесткой опоре в зависимости от того, как определено в соответствующих технических условиях (см., например, ГОСТ ИСО 7626-2). Возбуждение может быть одноточечным или распределенным по нескольким точкам.

В полевых условиях вибровозбудитель либо присоединяют, либо не присоединяют к испытуемой конструкции. Как правило, при установке вибровозбудителя необходимо обеспечить высокую жесткость его соединения с объектом в направлении возбуждения. При этом в поперечном направлении соединение должно быть податливым, допускающим угловые колебания вибровозбудителя.

4.2 Виды возбуждения

ГОСТ ИСО 7626-2 и ГОСТ ИСО 7626-5 устанавливают различные возможные виды возбуждения, которые могут быть применены в испытаниях для определения динамических характеристик конструкций.

В случае линейного поведения испытуемой конструкции можно использовать любой вид возбуждения из установленных ГОСТ ИСО 7626-2 и ГОСТ ИСО 7626-5. В противном случае допускается возбуждение только гармонической вибрации.

     5 Вибровозбудители

5.1 Основные типы вибровозбудителей

Вибровозбудитель представляет собой исполнительное устройство системы воспроизведения вибрации, предназначенное для силового или кинематического возбуждения испытуемого объекта. Параметры такого возбуждения определяются задачами и условиями проведения испытаний.

Для испытаний с целью определения динамических характеристик конструкций обычно используют электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические или магнитострикционные вибровозбудители. Для эффективного решения проблем воспроизведения вибрации в низкочастотной области может оказаться более предпочтительным использование пневматических, гидравлических или механических вибровозбудителей.

5.2 Основные характеристики вибровозбудителей

Наиболее важными с точки зрения правильного выбора вибровозбудителя в целях его применения для определения динамических свойств конструкций являются следующие характеристики:

- номинальная вынуждающая сила;

- допустимая статическая нагрузка;

- номинальный диапазон частот;

- пределы воспроизведения перемещения, скорости и ускорения;

- коэффициент гармонических искажений;

- паразитные колебания в точке передачи возбуждения;

- резонансные частоты.

Другой важной характеристикой вибровозбудителя является способ его соединения с испытуемой конструкций, требуется ли для установки вибровозбудителя использовать механический упор. Кроме того, для передачи силового возбуждения на конструкцию входной импеданс вибровозбудителя должен быть много меньше входного импеданса испытуемой конструкции в точке возбуждения.

5.3 Особенности вибровозбудителей разных типов
     

    5.3.1 Электродинамический вибровозбудитель

Электродинамический вибровозбудитель представляет собой устройство для возбуждения колебаний, в котором использован электродинамический принцип преобразования электрической энергии в механическую, основанный на эффекте силового воздействия постоянного магнитного поля на проводник с переменными током. В большинстве конструкций электродинамического возбудителя проводник с током выполняется в виде катушки, расположенной в кольцевом зазоре магнитопровода, подмагничивание которого осуществляется с помощью обмотки с постоянным током или постоянного магнита.

Условия работы электродинамического возбудителя таковы, что создаваемая им вынуждающая сила пропорциональна току возбуждения. Это свойство электродинамического вибровозбудителя позволяет эффективно использовать его в самом широком диапазоне испытаний.

Другим важным достоинством вибровозбудителя данного типа является его широкополосность (до 15000 Гц) и возможность относительно простого согласования электрического сопротивления с выходным сопротивлением усилителя мощности в рабочем диапазоне частот.