испытания на определение резонансных частот конструкции

Обнаружение резонансных частот

Испытания на обнаружение резонансных частот:

— проводятся при разработке новых изделий перед испытаниями на воздействие вибраций;

— служат для проверки механических свойств изделий;

— обеспечивают получение исходной информации при выборе методов испытаний на вибропрочность, воздействие акустического шума и механических ударов; так:

при >1000 Гц исключаются испытания на ударопрочность,

при >2000 Гц – на удароустойчивость,

при >2 на виброустойчивость

Конструкция ЭС является сложной механической колебательной системой и может обладать несколькими резонансами. Явление резонанса сопровождается увеличением амплитуды колебаний более чем в два раза и изменением их фазы на 90°. При анализе конструкций наибольший интерес представляют наинизшие резонансные частоты, так как на них возникают максимальные напряжения и деформации.

Методика определения резонансных частот:

-определяются в трех перпендикулярных направлениях;

-изделие подвергается воздействию гармонической вибрации при пониженных ускорениях (1. 5)g в диапазоне частот (0.2. 1.5) , где — расчетная резонансная частота изделия и устанавливается в программе испытаний;

— поиск резонансной частоты производится при плавном изменении частоты и при поддержании постоянства амплитуды ускорения (или амплитуды смещения);

— погрешность измерений частот должна составлять 0.5 % или 0.5 Гц.

Методы определения резонансных частот:

Пьезоэлектрический метод:

-основан на пьезоэлектрическом эффекте, заключающемся в преобразовании механических колебаний в электрический сигнал, снимаемый с пьезоэлектрического преобразователя, прикрепляемого к испытываемому образцу (рис.3.4.);

Рис.3.4. Структурная схема устройства для определения резонансных частот пьезоэлектрическим методом:

— имеет достаточную точность, если размеры и масса испытываемого изделия в 10 раз и более превышают размеры и массу преобразователя.

Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 4023 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Испытания на определение резонансных частот конструкции

В настоящем стандарте применяют термины с соответствующими определениями в областях:

4 Испытание для определения динамических характеристик конструкции (испытание 100)

4.1 Испытание проводят с целью определить динамические свойства изделий и получить исходную информацию для выбора методов испытаний на вибропрочность, виброустойчивость, на воздействие акустического шума, для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие одиночных и многократных механических ударов, а также для динамических расчетов изделий.

Динамические характеристики изделий (в частности, значения критических частот, выявленных в процессе испытаний) приводят в стандартах и ТУ на изделия.

4.2 Продолжительность испытаний определяется временем, необходимым для измерения заданных параметров.

4.3 Испытание проводят одним (или несколькими) из следующих методов:

4.4 Испытания проводят на отдельной выборке изделий, составляющей 3-5 шт. Допускается уменьшать число изделий единичного производства, крупногабаритных или дорогостоящих в выборке. Конкретное число изделий в выборке устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ. Электрорадиоизделия (ЭРИ) допускается при испытаниях использовать из числа забракованных по электрическим параметрам или испытанных на воздействия других видов (исключая механические), кроме случаев, когда критические частоты определяют по изменению электрических параметров.

4.5 Испытания проводят при нормальных условиях испытаний. Если в стандартах и ТУ на изделия или ПИ установлено, что в соответствии с конструктивными особенностями изделий необходимы данные о температурной зависимости их динамической характеристики, испытания дополнительно проводят при верхнем и (или) нижнем значениях температуры внешней среды.

4.6 При испытании допускаются любые способы крепления изделия, обеспечивающие передачу воздействия к исследуемой детали, но не искажающие (не изменяющие) ее резонансные свойства.

Изделия, имеющие собственные амортизаторы, испытывают без амортизаторов при жестком креплении, кроме случаев, когда определяют резонансную частоту крепления на амортизаторах.

4.7.1 Вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальных колебаний во всем диапазоне частот, установленном в стандартах и ТУ на изделия и ПИ для испытаний данного вида. См. также 4.9.6.

4.7.2 Параметры изделий до определения критических частот конструкции устанавливают в стандартах и ТУ на изделия и ПИ. Если в качестве критических определяют резонансные частоты, то допускаются любые методы и средства, обеспечивающие выявление возможных резонансных частот изделий (микроскоп, стробоскоп, рентгенотелевизионная аппаратура и т.п.).

Основные методы индикации резонансов конструкции изделий описаны в приложении В.

4.7.3 Устройство для определения резонансных частот конструкции должно иметь во всем диапазоне частот испытаний чувствительность, позволяющую выявить увеличение амплитуды колебаний изделия или его частей в два и более раз по сравнению с амплитудой колебаний точек его крепления.

Источник

Реферат: Испытания РЭСИ на механические воздействия: обнаружение резонансных частот, вибропрочность и виброустойчивость

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский государственный университет информатики и

«Испытания РЭСИ на механические воздействия (обнаружение резонансных частот, вибропрочность и виброустойчивость)»

Общая методология организации испытаний на механические воздействия

Существуют следующие виды МИ:

• на обнаружение резонансных частот конструкции и проверку отсутствия их в заданном диапазоне;

• на виброустойчивость и вибропрочность;

• на ударную прочность и ударную устойчивость;

• на воздействие одиночных ударов;

• на воздействие линейных ускорений;

• на воздействие акустического шума.

Все механические испытания ЭС проводят при нормальных климатических условиях под электрической нагрузкой или без неё. Повышение температуры при испытаниях допускается при условии, что не превысит значений рабочей температуры среды, заданной в НТД.

Способ крепления ЭС при МЭ указывается в НТД и программе испытаний с учётом возможных вариантов его расположения при эксплуатации, однако для контроля стабильности производства и выявления устойчивости ЭС допускается использовать и другие способы крепления.

Исследования показывают, что наибольшее влияние на ЭС оказывают сочетания вибрационных нагрузок и одиночных ударов, испытания на остальные механические воздействия являются дополнительными.

Надёжная работа ЭС обеспечивается благодаря наличию конструктивных запасов. Конструктивный запас ЭС на резонансной частоте оценивают с помощью коэффициента конструктивного запаса:

(1)

Т.е. при увеличении f _он вибропрочность конструкции увеличивается при прочих равных условиях.

Испытания на обнаружение резонансных частот

Данный метод используется при разработке новых конструкций ЭС перед испытаниями на воздействие вибраций. Такие испытания служат для проверки механических свойств изделий и получения исходной информации при выборе методов механических испытаний и длительности действия ударного ускорения. Резонансные частоты ЭС или их элементов определяются в трёх перпендикулярных направлениях.

Структурная схема устройства для определения резонансных частот пьезоэлектрическим методом имеет вид:

Данный метод наиболее отработан и широко используется на практике и обеспечивает высокую точность измерений при условии, когда размеры и масса испытываемого изделия в 10 и более раз превышает размеры и массу пьезопреобразователя.

При невозможности установки вибропреобразователя на изделии или с целью повышения точности измерений применяют безотказные методы измерения параметров вибрации, осуществляемых с помощью оптических или емкостных методов измерения.

Испытания на вибропрочность и виброустойчивость

Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции при сохранении параметров после механического воздействия в пределах значений, указанных в ТУ или ПИ на изделии.

Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности ЭС выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах значений ЭС, указанных в ТУ в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений.

Для проверки виброустойчивости выбирают такие параметры испытываемых изделий, по изменению которых можно судить о виброустойчивости, например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала, нестабильность сопротивлений и т.д.

Параметры испытываемых режимов определяются заданной степенью жёсткости, определяемые сочетанием следующих параметров:

Источник

Методика и технология проведения испытаний на механические воздействия

Механические испытания изделия позволяют выявить наличие дефектов, определить динамические характеристики, провести оценку влияния конструктивных дефектов на параметры качества изделия, проверить соответствие параметров при механическом воздействии требованиям ТУ.

Виды механических испытаний:

Выбор метода испытаний. Нормы и методы испытаний устанавливаются стандартами и ТУ на изделие в соответствии с ГОСТ.

Выбор приспособления для крепления изделия. Крепления изделий на приспособлении и приспособления к столу вибростенда производят в соответствии с указаниями ГОСТ.

Проведение испытаний. Изделие должно подвергаться вибрации поочередно в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Контроль режимов испытания производят по показаниям измерительных приборов, входящих в состав виброизмерительной аппаратуры. После окончания испытаний производят внешний осмотр, измерение параметров изделий в соответствии с требованиями стандартов ТУ. По результатам испытаний оформляют протокол установленной формы.

Испытание на определение резонансных частот конструкции

Испытание проводят с целью проверки механических свойств изделия и получения исходной информации для выбора методов испытаний на виброустойчивость, вибропрочность, на воздействие акустического шума, а также для выбора длительности действия ударного ускорения (g) при испытаниях на воздействие механических ударов одиночного и многократного действия.

Значения резонансных частот конструкции, выявленные в процессе испытаний, должны быть указаны в стандартах и ТУ на изделие.

Испытания на наличие резонансных частот конструкции в заданном диапазоне

Испытания проводят с целью проверки отсутствия резонансных частот у изделий и их деталей в одном из диапазонов частот.

Испытания проводят в трех взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к изделию, если другие указания по выбору направлений не указаны в стандартах и ТУ на изделия и ПИ.

Испытания на виброустойчивость и вибропрочность

Испытания проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия в условиях вибрации.

Испытания проводят одним из методов:

Испытания на вибропрочность

Испытание проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия и в ПИ после ее воздействия.

Испытание методом качающейся частоты, в том числе:

Испытания на ударную прочность

Обычно ударные нагрузки возникают совместно с другими видами механических нагрузок и отличаются от них импульсным характером и кратковременностью действий.

Цель испытаний на ударные нагрузки:

Испытание на воздействие линейного ускорения

Центрифуга должна обеспечивать получение линейного (центростремительного) ускорения, значение которого соответствует требуемой степени жесткости.

Испытания на воздействие акустического шума

Испытания проводят с целью определения способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, указанных в стандартах и ТУ на изделия и ПИ, в условиях воздействия повышенного акустического шума.

Испытания проводят одним из методов:

Источник

Обнаружение резонансных частот

Такую процедуру выполняют при разработке новых конструкций приборов с целью проверки механических свойств изделия и получения исходной информации для выбора методов последующих испытаний.

Резонансные частоты определяют в трех перпендикулярных направлениях.

Конструкции приборов могут обладать несколькими резонансными частотами, но наибольший интерес представляют низшие частоты, так как на них возникают максимальные напряжения и деформации.

Конкретный диапазон частот устанавливается в программе испытаний.

Поиск резонансных частот производят плавно изменяя частоту возмущающей силы при поддержании постоянной амплитуды ускорения (1…5g) или амплитуды колебания (не более 1,5 мм). Погрешность измерений частот должна быть не более 0,5%.

В тех случаях, когда регистрация резонансных частот элементов конструкции непосредственно невозможна, резонансные частоты могут быть определены по изменению значений выходных параметров изделия.

Испытания на виброустойчивость и вибропрочность

Испытание на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделия выполнять свои функции и сохранять параметры в заданных пределах.

Эти испытания проводят под электрической нагрузкой.

Для проверки виброустойчивости выбирают такие параметры изделия, по изменению которых можно судить о работоспособности изделия. При этом продолжительность испытаний для каждого воздействия (например, для воздействия в каждом из заданных направлений) определяется временем проверки работоспособности изделия.

Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и выполнять свои функции по окончании воздействия.

Испытания на виброустойчивость и вибропрочность осуществляют методами фиксированных частот, качающейся частоты, случайной вибрации.

Выбор метода определяется по значениям резонансных частот:

— если резонансная частота изделия превышает верхнюю частоту его рабочего диапазона более чем в 1,5 раза, испытания проводят на одной фиксированной частоте;

— если резонансные частоты не установлены – испытания проводят методом качающейся частоты;

— если число резонансных частот 4 и более – используют метод случайной вибрации.

Устройства для испытаний

Структурная схема устройства для определения резонансных частот:

Состав установки: 1-стол вибростенда; 2-приспособление для крепления изделия; 3-испытываемое изделие; 4-акселерометры; 5-электронный осциллограф.

Акселерометры – преобразователи колебаний в электрический сигнал (например, пьезоэлектрические датчики, предлагаемые фирмой Брюль и Кьер) закрепляются один на объекте, другой на столе вибростенда.

Результаты таких испытаний учитываются при выборе других видов механических испытаний.

В лабораторных условиях испытание на вибрационные нагрузки проводят на вибростенде, входящем в состав виброустановки и состоящем из создающего вибрации возбудителя механических колебаний (вибратора) и специальной платформы или стола, на котором крепится испытываемое изделие.

Основные требования, которым должны удовлетворять виброустановки: возможность получения гармонических вибраций в заданном диапазоне ускорений и частот; устойчивость и надежность в работе при длительной эксплуатации.

1) по способу возбуждения вибрации – механические с кинематическим и центробежным возбуждением, электродинамические, электромагнитные, гидравлические, гидромеханические, пьезоэлектрические и др.;

2) по частотным диапазонам воспроизводимой вибрации – низкочастотные и высокочастотные, узкополосные и широкополосные;

3) по методу проведения испытаний – на фиксированных частотах и качающейся частоте, на ШСВ (широкополосной случайной вибрации) и сканированием полосы частот (для имитации случайной вибрации;

4) по предельным значениям основных параметров в заданных диапазонах частот – силе возбуждения, выталкивающему усилию, перемещению, ускорению, полезной нагрузке и т.п.;

5) по кинематическим и конструктивным признакам – для создания возвратно-поступательной или угловой вибрации, для воспроизведения вибрации в одном или нескольких направлениях, стационарные или переносные и т.п.

Особенности различных способов возбуждения вибрации в виброустановках определяют их частотные, силовые и другие характеристики.

Виброустановки с механическим возбуждением – низкочастотные. Они пригодны для длительных испытаний в диапазоне 50…80 Гц в основном крупногабаритных и тяжелых конструкций. Попытки повышения частоты приводят к быстрому выходу из строя механизма привода (подшипников основных узлов).

Виброустановки с электромагнитным возбуждением наиболее просты по конструкции. Они чаще всего применяются для испытаниц на фиксированных частотах 50 или 100 Гц. Как и механические эти установки вносят существенные искажения синусоидальной формы колебаний. Однако их достоинство в практически полном отсутствии магнитных полей в зоне проведения испытаний.

В виброустановках с гидравлическим возбуждением гидросистема служит для преобразования и усиления вибрации от первичного задающего возбудителя механического, электродинамического или электромагнитного типа. Виброустановки с гидравлической системой эффективны при проведении испытаний на низких частотах (0,01…1Гц), позволяют создавать большие переменные возбуждающие усилия с амплитудой до 200 мм. Такие установки пригодны для испытаний изделий сверхбольших габаритов и массы.

Пьезоэлектрические виброустановки обладают чрезвычайно малой грузоподъемностью (до 0,5…1 Н), работают в области высоких частот (свыше 1000 Гц) с малыми амплитудами возбуждающих вибраций. Поэтому, используются только в калибровочной аппаратуре и в системах для исследования резонансных частот конструктивных элементов.

Наиболее совершенными являются виброустановки с электродинамическим возбудителем (ЭДВ). Широкий диапазон частот, хорошая направленность вибрации (поперечные составляющие вибрации малы), незначительный коэффициент нелинейных искажений, слабые магнитные поля в зоне испытаний – достоинства установок этого типа.

Применение специальной аппаратуры управления позволяет реализовать все основные режимы вибрационных испытаний на установках ЭДВ.

Схематически конструкция ЭДВ имеет вид:

Через подмагничивающую катушку протекает постоянный ток, создавая в магнитопроводе постоянный магнитный поток, пересекающий витки подвижной катушки. Если через подвижную катушку пропускать переменный ток, она начнет совершать возвратно поступательные движения (вверх – вниз), увлекая за собой стол, на котором крепится испытываемое изделие. Частота и амплитуда колебательных движений стола определяется параметрами электрических сигналов от блока управления установкой.

Подвижная часть стенда (стол + подвижная катушка) подвешивается относительно корпуса установки на упругих элементах – подвесках в виде пружин или диафрагм.

Здесь представлена двух стержневая конструкция, которая позволяет получать большие возмущающие силы и создавать колебания с высокими ускорениями.

При использовании такой конструкции необходимо применять магнитный экран для защиты изделия от магнитного поля, рассеиваемого в верхней части воздушного зазора.

Поскольку через подвижную катушку может проходить значительный электрический ток, для защиты ее от перегрева применяется принудительное воздушное или жидкостное (водяное, масляное) охлаждение. Применение масляного принудительного охлаждения позволяет значительно сгладить нелинейные искажения вибраций.

В промышленности нашли применение электродинамические вибростенды серии ВЭДС с различной выталкивающей силой.

Выталкивающая сила, Н………………..100

Максимальная грузоподъемность, кг….…1,9

Максимальное перемещение стола, мм…..6

Масса подвижной системы, кг…………….0,6

Частота первого резонанса, Гц…….…..4000

Коэффициент гармоник, %. 3

Ток подмагничивания, А……………………0,5

Изделия на столе вибростенда крепят с помощью приспособлений, соблюдая ряд требований:

— изделие должно крепиться с минимальными зазорами и тем же способом, что при эксплуатации;

— резонансная частота приспособления должна в 1,5…2 раза превышать верхнюю частоту вибрации изделия;

— центр тяжести изделия должен быть на вертикальной (рабочей) оси стола;

— приспособление должно быть аттестовано на правильность передачи вибрации – в рабочем диапазоне частот ускорения в контрольной и наиболее удаленной точках не должны различаться более чем на ±25%.

Для измерения вибрации применяют специальную аппаратуру. Наиболее важными параметрами гармонической вибрации, подлежащими контролю, являются амплитуда и частота или скорость перемещений стола.

Тип устройства ВА-2 ИВ3(ADXL-107)

— диапазон рабочих частот, Гц 5…10000 5…500

— диапазон перемещений, мкм 0,3….100 0,5…200

Источник