ГОСТ Р 59368.1-2021 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 1. Общее руководство и требования к преобразователям

Приложение В
(рекомендуемое)

Определение демпфирования и податливости крепления импедансной головки

В настоящем приложении описан метод оценки пригодности импедансной головки (или преобразователя силы) и крепежного приспособления для измерений механической подвижности, позволяющий также оценить общую податливость импедансной головки вместе с ее креплением (см. [14]).

Для проведения испытаний устанавливают большой цилиндрический жесткий блок на достаточно податливое основание таким образом, чтобы собственная частота колебаний блока на основании не превышала 2 Гц. Массу блока выбирают таким образом, чтобы на графике подвижности наблюдался антирезонанс в пределах диапазона частот измерений. Это требование можно соблюсти, если выбирать массу блока , кг, исходя из формулы

,                                                             (В.1)

где - некоторая выбранная частота из верхней части диапазона частот измерений подвижности, Гц;

- оценка податливости импедансной головки вместе с крепежным приспособлением, м/Н.

Податливость основания испытательного блока должна быть не больше значения , м/Н, вычисляемого по формуле

,                                                              (В.2)

где - собственная частота колебаний испытательного блока на основании (2 Гц или ниже), Гц;

- масса блока, кг.

Импедансную головку устанавливают на одной вертикали с центром тяжести испытательного блока и прикрепляют ее к блоку с соблюдением требований к моменту затяжки болтов крепления, указанных изготовителем. Крепежное приспособление должно быть по возможности идентичным тому, которое будет использоваться при испытаниях для определения подвижности конструкции. Аналогично возбудитель вибрации должен воспроизводить то же возбуждение и крепиться к импедансной головке таким же образом, как при измерениях подвижности. Верхняя граница диапазона частот испытаний должна быть выше верхней границы диапазона частот измерений подвижности. Математическая модель испытания описана в [15].

Выходные сигналы преобразователей силы и вибрации должны обрабатываться так же, как и при испытаниях на подвижность, а результаты должны быть представлены в виде графика подвижности на соответствующей графической бумаге.

График подвижности будет иметь вид, показанный на рисунке В.1. Данный результат получен для испытательного блока массой 5,5 кг и податливости крепления импедансной головки вместе с креплением 8·10 м/Н (что является типичным значением для преобразователя данного вида). В диапазоне частот от 30 до 1100 Гц график подвижности близок к линии постоянной массы, которая должна быть равна сумме масс блока, части импедансной головки между монтажной поверхностью и преобразователем силы и крепежного приспособления. Если указанное равенство не соблюдается, это означает, что система измерений подвижности имеет несоответствие, которое должно быть устранено. Возможными причинами несоответствия могут быть неправильно выбранные или определенные значения характеристик измерительной системы.

Антирезонанс (провал частотной характеристики) на графике подвижности на частоте 2400 Гц свидетельствует о том, что на этой частоте динамическая податливость испытательного блока равна податливости импедансной головки вместе с креплением, а значит равны и соответствующие подвижности. Поскольку эти подвижности имеют противоположные фазовые углы, суммарная подвижность на частоте антирезонанса близка к нулю (отличие от нуля объясняется демпфированием в месте контакта импедансной головки и испытательного блока). Значение фазового угла подвижности на антирезонансе также равно нулю.

На частотах выше антирезонансной (2400 Гц) график подвижности асимптотически приближается к линии постоянной податливости, соответствующей комбинации податливостей крепежного приспособления и самой импедансной головки. Проверка полной податливости может вызвать затруднения, если крепление имеет значительное демпфирование. При нерезком антирезонансном пике такого асимптотического приближения кривой к линии постоянной податливости на высоких частотах наблюдаться не будет. Наблюдаемая на рисунке В.1 нерегулярность графика в области 4600 Гц является результатом угловых колебаний импедансной головки относительно ее оси.

Если испытания продолжить в область достаточно высоких частот, то вид кривой подвижности будет определяться эффективным демпфированием импедансной головки и ее крепления. Точное значение этого демпфирования может быть определено только в редких случаях. Поэтому испытание, описанное в настоящем приложении, позволяет лишь качественно оценить, насколько значительным будет демпфирование в точке соединения преобразователя с испытуемой конструкцией.

- модуль подвижности, м/(Н·с); - фазовый угол подвижности, градусы; - частота, Гц

Рисунок В.1 - Пример результатов измерений подвижности, показывающий влияние податливости крепления импедансной головки (усреднено по 256 реализациям)