ГОСТ Р МЭК 60068-3-8-2015 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Выбор метода испытаний на вибрацию.
ГОСТ Р МЭК 60068-3-8-2015
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий
ВЫБОР МЕТОДА ИСПЫТАНИЙ НА ВИБРАЦИЮ
Environmental dynamic testing for machines, instrument and other articles. Selecting amongst vibration tests
ОКС 19.040
29.020
Дата введения 2016-12-01
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного стандарта, указанного в пункте 4
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 20 октября 2015 г. N 1578-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 60068-3-8:2003* "Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 3-8. Методические документы и руководство. Выбор метода испытаний на вибрацию" (IEC 60068-3-8:2003 "Environmental testing - Part 3-8: Supporting documentation and guidance - Selecting amongst vibration tests", IDT).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Май 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
Электротехнические детали и оборудование в процессе своего изготовления, транспортировки и применения могут подвергаться воздействию вибрации разной природы. В стандартах серии МЭК 60721-3 эти воздействия разбиты на классы в зависимости от того, имеют ли они место в стационарных или нестационарных условиях. Методы испытаний на стационарную и нестационарную вибрацию установлены стандартами серии МЭК 60068-2. В настоящем стандарте рассматривается руководство по выбору одного из методов испытаний на стационарную вибрацию, описанных в МЭК 60068-2-6 (гармоническая вибрация), МЭК 60068-2-64 (широкополосная случайная вибрация) и МЭК 60068-2-81 (комбинированная гармоническая и случайная вибрация).
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает руководство по выбору из трех методов испытаний на воздействие стационарной вибрации (далее - испытаний на вибрацию) в форме гармонического сигнала (испытание Fc), широкополосной случайной вибрации (испытание Fh) или сочетания гармонического сигнала и случайной вибрации (испытание Fx), установленных стандартами серии МЭК 60068-2. Разница между методами испытаний и их назначение кратко рассмотрены в разделе 4. Настоящий стандарт не распространяется на выбор метода испытаний на нестационарную вибрацию.
При выборе испытания на вибрацию следует исходить из известных условий воздействий на изделие, в первую очередь динамических, на разных стадиях его эксплуатации. Сбор данных об условиях эксплуатации рассмотрен в разделе 5, оценка динамических условий - в разделе 6. В стандарте приведены примеры принятия решения о выборе метода испытаний для типичных условий воздействия вибрации и установлена процедура выбора метода испытаний для заданных условий эксплуатации. Поскольку в реальных условиях наиболее часто встречающимся видом динамического воздействия на изделие является случайная вибрация, испытания на воздействие вибрации данного вида являются наиболее распространенными (см. таблицу 1 раздела 7).
Методы испытаний, рассматриваемые в настоящем стандарте, могут быть использованы для оценки частотной характеристики испытуемого изделия (далее - образца) до, во время и после проведения испытаний. Выбор способа возбуждения рассмотрен в разделе 8 (см. таблицу 2).
Стандарт может быть использован составителями технических условий на изделие. При установлении параметров вибрационного воздействия для выбранного метода испытаний следует руководствоваться требованиями стандарта на данный метод (см. раздел 2).
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
IEC 60068-1, Environmental testing - Part 1: General and guidance (Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 1. Общие положения и руководство)
IEC 60068-2-6, Environmental testing - Part 2-6: Tests - Test Fc: Vibration (sinusoidal) [Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-6. Испытания. Испытание Fc. Вибрация (гармоническая)]
IEC 60068-2-64, Environmental testing - Part 2-64: Test methods - Test Fh: Vibration, broadband random (digital control) and guidance [Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-64. Методы испытаний. Испытание Fh: Метод широкополосной случайной вибрации (с цифровым управлением испытаниями) и руководство]
IEC 60068-2-80:2005, Environmental testing - Part 2-80: Tests - Test Fi: Vibration - Mixed mode (Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-80. Испытания. Испытание Fi. Вибрация, сочетающая воздействия разных типов)
IEC 60721-3 (all parts), Classification of environmental conditions - Part 3: Classification of groups of environmental parameters and their severities (Классификация условий окружающей среды. Часть 3. Классификация групп параметров окружающей среды и жесткостей воздействия)
IEC 60721-4 (all parts), Classification of environmental conditions - Part 4: Guidance for the correlation and transformation of environmental condition classes of IEC 60721-3 to the environmental tests of IEC 60068-2 (Классификация условий окружающей среды. Часть 4. Руководство по сопоставлению и преобразованию классов условий окружающей среды по МЭК 60721-3 в условия испытаний по МЭК 60068-2)
ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary (Вибрация, удар и контроль состояния. Словарь)
ISO 5348, Mechanical vibration and shock - Mechanical mounting of accelerometers (Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ИСО 2041, МЭК 60068-1, МЭК 60068-2-6 и МЭК 60068-2-64, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 динамические условия (dynamic conditions): Параметры, описывающие воздействие вибрации на образец.
3.2 стационарная вибрация (stationary vibration): Вид вибрации, при котором все характеризующие ее параметры (статистические и спектральные) неизменны во времени.
3.3 качание частоты (frequency sweep): Изменение частоты возбуждения во время испытания на гармоническую вибрацию.
Примечание - Определения для испытаний на гармоническую вибрацию - по МЭК 60068-2-6.
3.5 спектральная плотность ускорения (acceleration spectral density): Вид спектра, определяемый как предельное отношение среднего квадрата значения сигнала ускорения после его прохождения через узкополосный фильтр, среднегеометрическая частота которого совпадает с заданной, к ширине полосы фильтра при стремлении ширины полосы к нулю, а времени усреднения - к бесконечности.
3.6 автокорреляция (autocorrelation): Статистическая мера связи одной части сигнала с другой частью (отстоящей на некоторый интервал времени) того же сигнала.
Примечание - Преобразование Фурье автокорреляции как функции времени представляет собой (авто)спектр сигнала. Значение автокорреляции может изменяться в пределах от минус единицы до плюс единицы.
3.7 статистическая степень свободы (statistical degrees of freedom): Величина, характеризующая свойства оценки спектральной плотности ускорения, получаемой по случайным отсчетам методом усреднения по времени, и зависящая от разрешения по частоте и времени усреднения.
3.8 критическая частота (critical frequency): Частота, на которой проявляются вызываемое вибрацией неправильное функционирование или ухудшение свойств образца либо механические резонансы или другие особенности отклика образца (например, дребезг).
4 Описание методов испытаний на вибрацию
4.1 Общие положения
Испытания на воздействие внешних факторов заключаются в моделировании в условиях лаборатории воздействий вибрации, наблюдаемых при эксплуатации изделия. В процессе испытаний на вибрацию воспроизводят разные виды возбуждения образца, находящегося, например, на столе вибростенда. Разные методы испытаний различаются разными видами воспроизводимой вибрации.
4.2 Методы испытаний
Гармоническая и случайная вибрация представляют собой разные физические процессы и оказывают разное влияние на образец. Поэтому при выборе вида возбуждения следует иметь в виду, что точную эквивалентность гармонической и случайной вибрации с точки зрения вызываемых ими последствий для образца установить невозможно, и в связи с этим не следует преобразовывать жесткость условий испытаний на гармоническую вибрацию в жесткость испытаний на случайную вибрацию и наоборот.
Ниже приведено краткое описание разных методов испытаний на стационарную вибрацию.
4.2.1 Испытания на гармоническую вибрацию
В испытаниях на гармоническую вибрацию, установленных МЭК 60068-2-6, применяют возбуждение гармонической вибрацией с постоянными или переменными частотами и амплитудами. В каждый момент времени на образец воздействует вибрация только на одной частоте. Условия испытаний включают в себя диапазон изменения частоты или набор фиксированных частот возбуждения, амплитуды вибрации и длительности воздействия.
Вибрация на одной неизменной частоте практически не встречается в реальных условиях применения изделия. Одним из немногих исключений может быть вибрация, наблюдаемая непосредственно на машине вращательного действия. Однако конструктивные допуски и зазоры, например в подшипниках и зубчатых передачах, приводят обычно к небольшим изменениям частоты. Кроме того, вследствие случайной природы источников силового возбуждения в вибрации вращающихся машин присутствует некоторая случайная составляющая.
Гармоническая вибрация представляет собой детерминированный процесс, т.е. значение сигнала в определенный момент времени можно точно предсказать из его предыстории.
Испытания на вибрацию данного вида с качанием частоты могут быть успешно применены там, где необходимо определить время до отказа, если отказ может быть ассоциирован с какими-то характерными частотами. Определить искомый параметр с помощью испытаний на случайную вибрацию может быть значительно сложнее. Однако в сравнении с испытаниями на случайную вибрацию испытания на гармоническую вибрацию требуют большего времени, поскольку в процессе качания на характерной частоте отказа вибрация действует только ограниченное время. Хотя в каждый момент времени на образец воздействует вибрация только на одной частоте, это не исключает возможности развития колебаний образца на одной из его резонансных частот до максимальной амплитуды, если скорость качания достаточно мала. Испытание данного вида может применяться также с целью определения возможных нежелательных резонансов, например при проверке проектных решений или в процессе доводочных испытаний.
Испытание на гармоническую вибрацию с постоянной частотой применяют, если известны:
a) частота вынуждающей силы, действующей на изделие в условиях его применения;
b) резонансные частоты образца.
4.2.2 Испытания на случайную вибрацию
При испытаниях данного вида, установленных МЭК 60068-2-64, в каждый момент времени возбуждают случайную вибрацию, включающую в себя все составляющие заданного диапазона частот. Мгновенные значения случайного процесса распределены по нормальному закону. Распределение вибрации по диапазону частот задается кривой спектральной плотности ускорения.
Случайная вибрация представляет собой вид динамического воздействия на изделие, который наиболее часто встречается в реальных условиях его эксплуатации. Значение случайного процесса в каждый момент времени не может быть точно предсказано по его предыстории и допускает определение лишь в вероятностном смысле. Случайные воздействия применимы в большинстве случаев при расчетах усталостных повреждений, смены знака напряжения в материале и т.п.
В отличие от испытаний на гармоническую вибрацию в испытаниях на случайную вибрацию происходит непрерывное возбуждение всех резонансов на протяжении всего времени испытаний, хотя эти резонансы и не развиваются до предельных уровней. В лабораторных условиях в большинстве случаев используют случайное возбуждение с пик-фактором, равным трем, что означает, что мгновенные значения сигнала возбуждения лежат в диапазоне от нуля до его утроенного среднеквадратичного значения. Еще одно отличие заключается в том, что при случайном возбуждении наблюдаются неравномерные изменения знака нагружения, что может повлиять на накопление усталостных повреждений и, следовательно, на расчет срока службы образца до отказа.
4.2.3 Испытания на комбинированную вибрацию
При использовании данного метода, установленного МЭК 60068-2-80, одновременно возбуждают гармоническую и случайную вибрацию. Таким образом могут быть воспроизведены условия реального воздействия на изделие нескольких источников вибрации. В зависимости от типов сочетаемых возбуждений применяют комбинированную вибрацию одного из следующих видов:
- гармоническая и случайная широкополосная (SoR);
- случайная широкополосная и узкополосная (RoR);
- гармоническая, случайная широкополосная и узкополосная (SoRoR).
Примечание - МЭК 60068-2-80 не распространяется на сочетание ударных (переходных) процессов и случайной вибрации (как, например, в испытаниях на пулестойкость).
Данный метод испытаний сочетает в себе преимущества методов испытаний на гармоническую и широкополосную вибрацию, позволяя более реалистично имитировать условия эксплуатации изделия. Он добавляет гибкости в моделирование условий вибрационных воздействий, позволяя избежать воспроизведений вибрации как избыточной, так и недостаточной жесткости, которые могут иметь одинаково неблагоприятные последствия. Главным же недостатком метода является его повышенная сложность, требующая более высокой квалификации оператора.
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.