Испытатания на виброустойчивость и вибропрочность

Виброскорость - производная по времени от вибросмещения. Характеризует колебательную мощность

P=m*v,

где P, m, v - мощность, масса объекта, скорость механического колебания, соответственно.

Виброускорение - в свою очередь, производная по времени от виброскорости. Характеризует инерционную силу, которая воздействует на объект при вибрации

F=m*a,

где F, a - инерционная сила и виброускорение, соответственно.

Исппытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои ф-ции и сохр-ть свои параметры в пределах значений, указан. в ТУ, в усл-ях вибрации в задан. диапазонах частот и ускорений. Для проверки виброуст-сти выбирают такие параметры испытываем. изд-ий, по измен-ию к-рых можно судить о виброуст-сти. Напр., уровень виброшумов, искаж-ия вибросигнала и др.

Степень жесткости испыт-ий определ-ся сочетанием след. параметров:

· дипазона частот воздействия вибрации

· частоты перехода

· частот, при к-рых происходит измен-ие режима испытаний (от режима с постоян. амплитудой ускорения)

Продолжит-сть испыт-ия в кажд. направлении возд-ия опред-ся временем проверки работоспособности изделий.

Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изд-ий противостоять разрушающ. действию вибрации и выполнять свои ф-ции при сохран-ии параметров после механическ. воздействия в пределах значений, указан. в ТУ.

Испыт-ия на виброуст-сть и виброст-сть осуществляют методами фиксирован., качающ-ся частоты, случайной вибрации. Выбор того или иного метода испыт-ий опред-ся резонансн. частотами изд-ия. Если резонансн. частота изд-ия превышает верхн. частоту робоч. диапазона частот более, чем в 1,5 раза, проводят испыт-ия на одной фиксирован. частоте.

Если резонансн. частоты не установлены, используют метод качающейся частоты. Если испытываем. изд-ие имеет не менее 4-ех резонансов в задан. дипазоне, использ-ся метод случайн. вибрации.

 

Метод качающейся частоты

Он является одним из основных методов испытаний на виброустойчивость и вибропрочность. Его сущность заключается в изменении частоты вибрации в заданном диапазоне от мин до мах и наоборот.

При испытании методом качающейся частоты любая резонансная частота, соответствующая диапазону частот испытания возбуждается дважды, а цикл качения, в этом состоит основное преимущество данного метода перед методом фиксированных частот.

Ускорение вибрации. Скорость качения частоты вибрации при испытании на вироустойчивость должна быть такой, чтобы время изменения частоты t ∆f удовлетворял условиям

t∆f ≥ tнар, t∆ ≥ ty

где тнар- время нарастания А вибрации изделия до установленного значения

ту- время окончательного установления подвижной части измерительного или ротационного прибора

Vк=1/t∆f*200 lg((2Q+1)/(2Q-1)), где Q-добротность.

В этом случае, когда значения резонансных частот неизвестны, исполняется метод качающихся частот и его проводят во всем диапазоне частот. Знание механических характеристик испытуемых изделий позволяет получить рез-ты испытаний в более короткие сроки при действии вибрационной нагрузки в наиболее опасном диапазоне частот. Характеристика устойчивости изделия при воздействии вибрации

1-идеаьная устойчивость изделия

2- нагрузка при испытании

3- реальная устойчивость изделия

И графика видно, что испытание на воздействие необходимо проводить во 2-ой области(резонансная область), где нагрузки (кривая 2) превышают допустимые

Случайные вибрации

В отличие от детерминированной не м. б. описана точными матем. соотношениями.По виду такой вибр. невозможно предсказать значение ее параметров в ближайший момент времени, но можно с опред. вероятностью предсказать, что мгновенное значение x(t) попадает в произвольно выбранный интервал значений от x₁ до (x₁ +∆x)

Вероятность:

,

где - суммарная продолжительность нахождения амплитуды вибраций в интервале от x₁ до (x₁ +∆x) за время наблюд.τ.

Учитывая, что эта вер-ть зависит от ширины интервала ∆x для описания непрерывной случайной велич. (x(t)) удобнее пользоваться плотностью вероятности:

Вид функции плотности вероятности хар-ет з-н распределения случ. величины, т.к. случайную вибрацию можно рассматривать как сумму множества независимых и мало отличающихся мгновенных случайных воздействий, то в соответствии с центральной предельной теоремой распределения, такая вибрация подчиняется закону Гаусса.

В этом случае вибрация можно охарактеризовать матем. ожиданием и выборочной дисперсией. Матем ожидание (M[X]) - среднее арифм. мгновенных значений случ. вибр. за время наблюдения. А дисперсия(σ²) – разброс мгновенных значений случайной вибрации отн.ее ср. знач.Но возможны случаи, когда колеб процессы с один знач. отлич.др. от др.за счет разл. частоты, т.е. растянуты вдоль оси времени =>иногда удобнее исследовать случ вибр. с помощью метода частотного анализа, позвол. опис. случ процесс не во временной а в частотной области. Можно рассм. случ. вибр. как сумму бесконечно большого числа гармонических колебаний. Тогда мощность ее, назыв. спектральной мощностью предст.суммарную мощность всех синусоидальных соствяющих в рассматриваемом диапазоне частот.

Спектральная мощность пропорц. сумме квадратов амплитуд всех синусоид. составл.,заключенных в пределах расматрив. полосы частот. При анализе случ. вибр. в частотной области пользуются не мгновенными знач. А гармонич. Соет-их,а их дисперсий. Дисперсия (σ²) отнесеная к рассм. полосе частот(∆ ),наз. спектр. плотностью мощности случ.вибр. в этой полосе частот.

=> Спектр.плотность хар-ет мощность колеб процесса приходящейся на единицу частотного диапазона. Одной из разновидн. случ. вибр.-«белый шум» Это шумовой сигнал,частотный спектр которого постоянен и равномерен и => мощность его постоянна в рассм диапазоне частот.