Испытания проводят с целью проверки способности изделия выполнять свои функции при линейных нагрузках и разрушающем действии этих нагрузок. Испытания осуществляют на специальных стендах - центрифугах, создающих в горизонтальной плоскости радиально направленные ускорения. Скорость вращения платформы центрифуги (n) об/мин подсчитывают по формуле:
где j - ускорение, g ;
R - расстояние от центра вращения платформы до геометрического центра изделия или его центра тяжести, см.
Изделия испытывают без или под электрической нагрузкой (напряжением). Необходимость испытания под электрической нагрузкой, а также ее характер и параметры должны устанавливаться в стандартах и ПИ.
Режимы испытаний определяются значением линейного ускорения в соответствии с продолжительностью испытаний. При испытании с ускорением до 500 g продолжительность испытания три минуты в каждом направлении, больше 500 g - одна минута.
Испытания проводят на установках - центрифугах, которые классифицируют:
По типу привода: с электрическим, с гидравлическим, с комбинированным.
Конструкции: с поворотным и не поворотным столами, с изменяющимся радиусом вращения.
Грузоподъёмности: малые - до 10 кг, средние - до 50 кг, тяжёлые - до 100 кг, сверхтяжёлые - более 100 кг.
По величине максимально воспроизводимого линейного ускорения: делят на категории А - до 25g , Б - до 50g , В - до 1000g , Г - до 2000g, Д > 2000g.
Таблица 5 - Значение линейных ускорений в зависимости от степени жесткости
Для измерения частоты вращения наибольше распространение получили электрические тахометры (импульсные, стробоскопические, с генераторами постоянного и переменного тока).
Изделия считают выдержавшими испытания, если в процессе и после испытания они удовлетворяют требованиям, установленным в стандартах и ПИ для данного вида испытания.
Испытания на воздействие акустического шума
Испытания проводят с целью определения способности изделий выполнять свои функции, сохраняя параметры в пределах норм, указанных в НТД и программе испытаний в условиях воздействия повышенного акустического шума.
В отличие от МВ, при которых вибрация передаётся изделиям главным образом через точки крепления, звуковое давление возбуждает детали ЭС с помощью распределённого усилия, значение которого зависит не только от уровня звукового давления, но и от площади элементов. Наиболее критичным для ЭС является совместное воздействие звукового давления акустического шума и вибрации, при котором могут возникать резонансные явления преимущественно на частотах 1500÷2000 Гц.
Испытания на воздействие АШ проводят одним из двух методов:
Метод воздействия на изделие случайного акустического шума;
Метод воздействия тона меняющейся частоты
Таблица 7 - Режим испытаний
Испытание на воздействие акустического шума проводят путём воздействия на ЭС шума с заданным равномерным звуковым давлением в определённом спектре с частот в диапазоне 125÷10000 Гц. Продолжительность воздействия составляет пять минут, если не требуется большее время для контроля и/или измерения параметров.
Испытание на воздействия акустического тонаменяющейся частоты проводят в том же диапазоне частот при плавном изменении частоты от низшей к высшей и наоборот (один цикл) по всему диапазону.
При этом в диапазоне частот 200÷1000 Гц уровень звукового давления соответствует табличному, а на частотах больше и меньше должно происходить снижение уровня на 6 дБ/акт относительно уровня 1000 Гц. Время испытаний 30 мин, если не оговорено особенно.
Первый из методов предпочтительнее, когда изделие имеет несколько f РЕЗ и сложную конструкцию, второй - при испытании простых изделий, имеющих малую f РЕЗ или критичны к воздействию звукового давления определённой частоты.
Испытательное оборудование
Испытания изделий на воздействие АШ проводят:
На открытых стендах с работающим двигателем;
В закрытых блоках с натурным источником шума;
В акустических камерах.
В качестве источника шума используется электродинамические преобразователи, реактивные струи воздуха, специальные сирены.
 |
Рисунок 3 Камера отраженной волны
Рисунок 4 Камера падающей волны
1 – ЗГ; 2 – усилитель; 3 – излучатель; 4 – поворотный рупор; 5 – испытательная камера; 6 – усилитель; 7 – система записи; 8 – акустическая раковина
Данные источники могут устанавливаться в камерах с возрастающей волной и отражательного типа.
Оба типа камер построены на использовании явлений отражения и поглощения звуковых волн при их распространении в замкнутом объёме. Т.о. могут быть достигнуты звуковые давления в 170 дБ в узкой и до 150 дБ в широкой полосе частот.
Широкое распространение получили акустические камеры реверберационного типа. Схема такой камеры имеет вид:
Рисунок 5 - Схема камеры реверберационного типа
(m ≥ в 2 раза наибольшего габаритного размера изделия)
Измерения производятся различными методами: ультразвуковым, рентгенографическим, вихретоковым.
Нормативные документы
ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования
ГОСТ Р 51805-2001 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие линейного ускорения
ГОСТ 28204-89 Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытания Ga и руководство: Линейное ускорение
Гост 21616-91 Тензорезисторы. Общие технические условия
Центрифуга Ц 1/150:
Код ОКП: 42 7190 – Приборы и средства автоматизации общепромышленного назначения. Машины и приборы для измерения механических величин. Машины и приборы для определения механических свойств материалов. Принадлежности, устройства и комплектующие изделия к машинам и приборам для/определения механически. Испытания металлов.
Код ОКП: 42 7354 Машины и приборы для измерения механических величин. Приборы для измерения деформации. Тензометры.
Код ТН ВЭД: 8 421 19 200 0 – центрифуги, используемые в лабораториях.
Методы испытаний
Для различных изделий форма кривой временного значения изменения перегрузок различна. Законы перегрузок различаются по амплитуде, времени нарастания и другим характеристикам.
Особый интерес для разработчиков блоков и узлов аппаратуры представляют перегрузки, вызванные динамическими факторами.
Отличительной особенностью перегрузок является сравнительно большая длительность действия, измеряемая обычно от 1 с до нескольких десятков секунд. Однако формы импульсов разнообразны, что имеет существенное значение при выборе метода их имитации.
Особенность перегрузок группы I – быстрый фронт нарастания и спада перегрузки. Поэтому имитация законов изменения перегрузок этой группы на центрифугах представляет ряд сложностей.
Перегрузки группы II имеют вид «колоколобразного» импульса, время нарастания перегрузки и длительность всего процесса измеряются обычно десятками секунд. Максимальные значения перегрузки достигают нескольких сотен секунд.
Воспроизводить реальные кривые перегрузок группы II на обычных центрифугах невозможно, так как существующие установки предназначены для испытания изделий при постоянной угловой скорости центрифуги.
Специфические особенности кривых перегрузок (большое время их нарастания и незначительная максимальная амплитуда) позволяют рекомендовать для их воспроизведения центрифугу с регулируемой по определенному закону угловой скоростью, т. е. программную центрифугу.
Классификацию центрифуг можно проводить по следующим признакам:
По назначению - для испытаний на линейные перегрузки (с фронтом нарастания перегрузки 0,001 – 0,1 с; с фронтом нарастания перегрузки свыше 0,1 с), для испытаний на комбинированное воздействие факторов окружающей среды;
По типу привода - с электрическим приводом, с гидравлическим
приводом, с комбинированным приводом;
По развиваемому линейному ускорению условно различают следующие категории: «А» - до 250 м/с 2 , «Б» - до 500 м/с 2 , «В» - до 1000 м/с 2 , «Г» - до 2000 м/с 2 , «Д» - свыше 2000 м/с 2 ;
По конструкции - открытого и камерного типа, с неповоротным и
поворотным столом, с ударными платформами: центрифуги с поворотными столами применяют в основном для имитации восходящего линейного участка синусоидального всплеска кривых перегрузок группы I; у центрифуг с поворотными и неповоротными столами может быть изменяющийся радиус вращения изделия;
По грузоподъемности - малые (до 10 кг), средние (до 50 кг), тяже-
лые (до 100 кг) и сверхтяжелые (свыше 100 кг).
Основными параметрами, характеризующими центрифуги, являются
следующие:
1) максимальное линейное ускорение;
2) диапазон линейных ускорений на заданном радиусе вращения;
3) отклонение линейного ускорения от заданного значения. При линейных размерах изделия меньше 10 см не должно превышать 10%. В других случаях ускорение должно находиться в пределах -10%...+30%
заданного значения;
4) длительность (или продолжительность) воздействия линейных
ускорений в процессе испытаний. При испытаниях наиболее критично
действие во время нарастания ускорения, поэтому сама длительность
воздействия с заданным линейным ускорением может быть небольшой.
5) длительность разгона (нарастания) τн , и торможения (спада) τс ;
фронта нагрузки должно удовлетворять условию
n= ≥ 100 H С τ τ ,
где n – частота вращения центрифуги, мин -1 .
Структурная схема установки линейного ускорения: 1-привод, 2-редуктор, 3-средство измерений числа оборотов, 4-стол центрифуги, 5-токосъемное устройство, 6-средство измерений значений параметров испытуемых изделий, 7-измерительный прибор, 8-система автоматического управления, 9-источник питания.
Структурная схема отражает общий принцип построения установок линейного ускорения. Основным узлом центрифуги является привод 1, который совместно с редуктором 2 определяет ряд значений параметров установки. Полученное вращательное движение передается столу 4 центрифуги, обеспечивающему крепление испытуемых изделий. Для проведения испытания изделий на устойчивость, когда изделие находится под нагрузкой и с помощью средства измерений 6 осуществляют контроль его параметров, используется токосъемное устройство 5. Линейные ускорения контролируются с помощью средства измерений, состоящего из преобразователя 3 и измерительного прибора 7. Сигналы с измерительного прибора могут подводиться по цепи обратной связи к системе автоматического управления 8, поддерживающей постоянство заданных режимов испытаний путем воздействия управляющих сигналов на источник питания 9.
Рассмотрим основные конструкции применяемых центрифуг. Простейшая установка для воспроизведения линейных ускорений имеет центрифугу открытого типа . В комплект установки кроме центрифуги также входит стойка 1 с блоками управления. Стол (платформа) 3 центрифуги приводится во вращение электродвигателем 6 через редуктор 5. Стол центрифуги имеет резьбовые отверстия 4, обеспечивающие крепление изделий или приспособлений.
Столы должны обладать высокой механической прочностью и жесткостью, исключающей их вибрацию. Для уменьшения аэродинамического сопротивления плоскость стола должна быть горизонтальной. Для обеспечения испытаний изделий в рабочем состоянии под электрической нагрузкой предусмотрено токосъемное устройство, в конструкцию которого входит коллектор 2 с токоподводами, оканчивающимися штепсельными колодками. Центрифуги должны иметь приспособления для статической и динамической балансировки.
Для имитации восходящего участка и синусоидального всплеска кривых перегрузок группы I используют центрифуги с поворотными столами.
Законы перегрузок можно имитировать на специальной центрифуге, состоящей из двух инерционных тел: маховика 1 и траверсы 2. У маховика и траверсы общая вертикальная ось вращения. Маховик снабжен выдвижными упорами 5, на траверсе укреплены плоские пружины 6. Испытуемое изделие 4 устанавливается на траверсе 2. Маховик разгоняется до определенной скорости ω 0 , после чего из него поднимаются упоры. Последние соприкасаются с плоскими пружинами и толчком приводят траверсу во вращение. Как только угловая скорость траверсы превысит угловую скорость маховика, маховик с ней расцепляется.
Поворот платформы 3 связан с разгоном траверсы так, что ось изделия следит за равнодействующей двух ускорений: касательного ω к и центростремительного ω ц.
Все параметры центрифуги рассчитывают так, чтобы обеспечить заданный закон перегрузки.
ГОСТ Р 51805-2001
Группа Т51
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН, ПРИБОРОВ И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
Испытания на воздействие линейного ускорения
Mechanical environment stability test methods for machines, instruments and other industrial products. Tests for influences of acceleration steady state
ОКС 19.060
ОКП 34 2000
Дата введения
для вновь разрабатываемых и модернизируемых изделий 2002-07-01
для изготавливаемых изделий 2004-07-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 "Внешние воздействия"
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 29 августа 2001 г. N 361-ст
3 Настоящий стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60068-2-7-83, первое издание "Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания Ga и руководство. Глава 7. Линейное ускорение" с дополнительными требованиями, отражающими потребности экономики страны
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Введение
Введение
Настоящий стандарт является частью комплекса стандартов "Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий" (группа стандартов ГОСТ 30630), приведенных в ГОСТ 30630.0.0-99 , приложение Е.
Настоящий стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60068-2-7-83. При этом стандарт дополняет и уточняет методы проведения испытаний, их классификацию и состав, увязывая методы (режимы) испытаний с условиями эксплуатации изделий, и охватывает всю совокупность технических изделий, что отсутствует в международных стандартах на внешние воздействующие факторы.
В связи с вышеизложенным в настоящее время невозможно полное использование международных стандартов по внешним воздействиям в качестве межгосударственных стандартов.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на машины, приборы и другие технические изделия всех видов (далее - изделия) и устанавливает способ их испытаний на воздействие линейного ускорения (испытание 107), в том числе для проверки соответствия техническим требованиям, указанным в стандартах и технических условиях на изделия, а также ГОСТ 30631 .
Стандарт следует применять совместно с ГОСТ 30630.0.0 .
Требования разделов 4 и 5 настоящего стандарта являются обязательными, как относящиеся к требованиям безопасности.
Порядок введения стандарта в действие приведен в приложении А.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения
ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования
ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины с соответствующими определениями, относящиеся к областям:
- общих понятий внешних воздействующих факторов (далее - ВВФ) - по ГОСТ 15150 ;
- требований к изделиям по механическим ВВФ - по ГОСТ 30631 ;
- испытаний на стойкость к ВВФ - по ГОСТ 30630.0.0 .
4 Испытания
4.1 Испытания проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию и (или) выполнять свои функции в процессе воздействия линейного ускорения, соответствующего эксплуатационному.
Испытания проводят также в процессе изготовления изделия в целях определения заданной прочности его конструкции.
Испытания проводят по 107-1.
Примечание - В ранее выпущенной нормативной документации вместо словосочетания "прочность конструкции" применяли словосочетание "структурная прочность".
4.2 Испытательная установка (центрифуга) должна обеспечивать получение линейного (центростремительного) ускорения, значение которого соответствует указанному в стандартах или технических условиях (далее - стандартах и ТУ) на изделие.
Допускается применять установку другого типа для испытания изделий, чувствительных к гироскопическому эффекту, если это установлено в стандартах и ТУ на эти изделия.
4.3 Испытания проводят с учетом требований разделов 4-6 ГОСТ 30630.0.0 .
4.4 Крепление изделий осуществляют в соответствии с требованиями раздела 5 ГОСТ 30630.0.0 .
Крепление изделий при проверке прочности их конструкции в процессе производства осуществляют за корпус, с принятием мер по предохранению корпуса и внешних выводов от разрушения.
При наличии у изделий фланцев рекомендуется при проверке прочности конструкции осуществлять крепление за фланец.
4.5 Визуальный осмотр изделий и измерения их параметров проводят в соответствии с требованиями раздела 4 ГОСТ 30630.0.0 .
4.6 Изделия располагают на столе центрифуги или устройстве, предназначенном для установки изделий, таким образом, чтобы отклонение значений ускорения в любой точке изделия (включая гибкие выводы) относительно его центра масс или геометрического центра вращения не превышало плюс 10% от значения ускорения в контрольной точке для изделий наибольшим габаритным размером менее 100 мм и от минус 10% до плюс 30% - для изделий наибольшим габаритным размером 100 мм и более.
Если ускорение превышает 5000 м·с (500 g), то допускается отклонение значений ускорения в любой точке изделия от минус 10% до плюс 30% независимо от габаритных размеров.
4.7 Контрольную точку, относительно которой рассчитывают радиус оси вращения изделия, выбирают в центре стола центрифуги или другого устройства, предназначенного для крепления изделий (положение контрольной точки определяется конструкцией центрифуги).
4.8 Испытания проводят путем воздействия на изделия линейным ускорением, значение которого должно соответствовать техническим требованиям, установленным в стандартах и ТУ на изделия, с учетом условий их эксплуатации и (или) транспортирования, а также в ТУ на изделия или программах испытаний (ПИ) при проверке прочности конструкции изделий в процессе производства.
4.9 Время разгона или торможения центрифуги в секундах должно удовлетворять условию
где - значение линейного ускорения, м·с;
- расстояние от центра оси вращения центрифуги до контрольной точки, м;
-
частота вращения платформы центрифуги, мин.
Допускается время разгона или торможения устанавливать таким образом, чтобы значение тангенциального ускорения не превышало при испытаниях 10% значений линейного ускорения.
4.10 Продолжительность испытания - 3 мин в каждом направлении при значении ускорения до 5000 м·с (500 ) и 1 мин - при значении свыше 5000 м·с (500 ), если большее время не требуется для контроля и (или) измерения параметров изделия, или же большее время не установлено в технических требованиях, стандартах и ТУ на изделия согласно условиям их применения.
4.11 В процессе испытания, если иное не указано в стандартах и ТУ на изделия или ПИ, проводят контроль параметров изделий. Перечень проверяемых параметров, их значения и методы проверки указывают в стандартах, ТУ на изделия и ПИ.
Рекомендуется выбирать перечень параметров, по изменению которых в процессе испытаний можно делать заключение об устойчивости к воздействию линейного ускорения изделия в целом.
4.12 Выбор направлений, по которым на изделие воздействуют линейным ускорением, - по 5.3 ГОСТ 30630.0.0 .
При этом для каждого выбранного направления воздействия изделие испытывают в двух противоположных положениях.
4.13 Результаты испытаний следует оценивать по 4.21 ГОСТ 30630.0.0 .
5 Требования безопасности
При испытаниях должны быть приняты меры, предотвращающие отрыв испытуемого образца при поломке крепежного приспособления.
При этом любые предохранительные устройства не должны оказывать влияния на результаты испытаний.
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное). Порядок введения стандарта в действие
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)
А.1 Для вновь разрабатываемых стандартов и изделий (а также модернизируемых изделий) дата введения стандарта установлена с 1 июля 2002 года.
А.2 Для разработанных до 2002 года стандартов и изделий введение стандарта осуществляется в период до 2004 года при пересмотре стандартов и ТУ на изделия.
При этом для разработанных до 1 июля 2002 г. изделий при проведении первых испытаний после 1 июля 2002 года на подтверждение требований по стойкости к ВВФ, а также периодических испытаний изделий, находящихся в производстве, рекомендуется руководствоваться требованиями настоящего стандарта.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное). Соответствие настоящего стандарта международному стандарту МЭК 60068-2-7-83
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
Б.1 Данные о соответствии метода испытаний по настоящему стандарту МЭК 60068-2-7-83 приведены в таблице Б.1.
Таблица Б.1
Настоящий стандарт | МЭК 60068-2-7-83 | Степень соответствия |
||
Метод испытания | Номер метода | Метод испытания | Обозначение метода | |
Испытание на воздействие линейного ускорения (испытание 107) | Испытание Ga и руководство: линейное ускорение | Метод испытания по настоящему стандарту соответствует МЭК 60068-2-7-83. Установленная настоящим стандартом наименьшая продолжительность испытания превышает приведенную в МЭК 60068-2-7-83 |
||
Б.2 Справочные данные о диапазонах значений линейных ускорений, применяемых (согласно МЭК 60068-2-7-83) при испытаниях изделий некоторых видов, приведены в таблице Б.2.
Таблица Б.2
Ускорение , м·с | Пример применения |
30<<100 | Обычный уровень испытаний изделий, предназначенных для самолетов |
50<< 200 | а) Предельный уровень испытаний изделий, предназначенных для самолетов. |
б) Для испытания прочности конструкции изделий за исключением диапазона 1000<<
5000 |
|
Обычный уровень испытаний изделий, предназначенных для космической техники |
|
Испытание для проверки прочности конструкции в процессе производства полупроводниковых приборов, интегральных схем и других подобных изделий |
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2001
7.3.1. Условия испытаний и применяемое испытательное оборудование
Воздействие линейных ускорений на различные изделия в процессе проведения лабораторных испытаний обеспечивается с помощью специальных центрифуг, создающих в горизонтальной плоскости радиально направленные ускорения. В зависимости от режима испытаний, а также габаритных размеров и массы испытуемых изделий применяют различные центрифуги, входящие в конструкцию соответствующих установок. Следует иметь в виду, что структурные схемы установки могут различаться в зависимости от выбора привода, построения системы автоматического регулирования, используемого преобразователя и т. д.
Структурная схема, приведенная на рис. 7.18, отражает общий принцип построения установок линейного ускорения. Основным узлом центрифуги является привод 1, который совместно с редуктором 2 определяет ряд значений параметров установки. Полученное вращательное движение передается столу (платформе) 4 центрифуги, на котором крепится испытуемое изделие. Для проведения испытания на устойчивость изделия, которое находится под нагрузкой, используется токосъемное устройство 5. Линейные ускорения контролиру-
ются с помощью средства измерений 6, состоящего из преобразователя 3 и измерительного прибора 7. Сигналы с измерительного прибора могут подводиться по цепи обратной связи к системе автоматического управления 8, поддерживающей постоянство заданных режимов испытаний путем воздействия управляющих сигналов на источник питания 9.
Классификацию центрифуг можно проводить по следующим признакам:
По назначению - для испытаний на линейные перегрузки и на комбинированное воздействие факторов окружающей среды;
По типу привода - с электрическим приводом и с гидравлическим приводом;
По развиваемому линейному ускорению: А - до 200, Б - до 500, В - до 1000, Г - 2000, Д - свыше 2000 м/с2;
По конструкции - открытого и камерного типа, с неповоротным и поворотным столом;
По грузоподъемности малые - до 10 кг, средние - до 50 кг, тяжелые - до 100 кг и сверхтяжелые - свыше 100 кг.
Основными параметрами, характеризующими центрифуги, являются следующие:
1. Максимальное линейное ускорение.
2. Диапазон линейных ускорений на заданном радиусе вращения (табл. 7.6).
