Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Вібраці́йні випро́бування (англ. vibration testing) — випробування об'єкта під час заданої вібрації.
Загальна інформація
Підвищення надійності при створення нових машин та обладнання є неможливим без проведення вібраційних випробувань як окремих елементів (у тому числі матеріалів, що використовуються), так і устаткування в цілому.
У результаті вібраційних випробувань визначають динамічні характеристики об'єктів випробувань: віброміцність та вібростійкість. Останні дві характеристики тісно пов'язані з поняттям «оцінювання вібронадійності об'єкта».
Вібраційна надійність — властивість об'єкта зберігати за часом в заданих межах значення всіх параметрів, які характеризують здатність виконувати потрібні функції під час дії вібрації та після її припинення.
Випробування на вібраційну міцність дозволяють оцінити спроможність об'єкту зберігати міцність в умовах впливу вібрації та після її припинення.
Випробування на вібраційну стійкість дозволяє оцінити властивість об'єкта при заданій вібрації виконувати потрібні функції та зберігати в межах норм значення параметрів.
Динамічні характеристики (імпеданс, податливість, добротність, жорсткість тощо), які використовуються при проведенні розрахунку коливань складних систем, у багатьох випадках визначаються експериментальним шляхом у вигляді частотних залежностей вібрації вузлів в умовах заданих силових чи кінематичних впливів. Крім цього, порівняння окремих динамічних характеристик, отриманих після серії послідовних вібраційних випробувань одних і тих же об'єктів, використовується для оцінювання їх технічного стану у вібродіагностиці. Основу цієї частини вібраційних випробувань становить експериментальне визначення форм та частот власних коливань виробів.
Види вібраційних випробувань
Залежно від характеру впливу на об'єкт вібраційні випробування можна розділити на дві групи:
- випробування при гармонічній вібрації (з фіксованою або коливною частотою);
- випробування при стохастичних навантаженнях.
Для забезпечення достовірності оцінок надійності машин в умовах впливу механічних навантажень слід дотримуватись еквівалентності умов випробувань та експлуатації.
Системи для проведення вібраційних випробувань можуть працювати зі стабілізацією режимів випробувань, з програмним навантажуванням чи приводом слідкуючої дії, що забезпечує відтворення невідомого наперед закону зміни контрольованих параметрів.
Крім цього, системи вібраційних випробувань можна розділити за ступенем інтенсивності впливу на об'єкт (нормальні й прискорені), за видом математичного опису динаміки процесів у системах вібростенду й об'єктів випробування (лінійні та нелінійні), за видом функціонального зв'язку між вхідними й вихідними величинами (неперервні й дискретні). Вирішення задач проведення вібраційних випробувань полягає у виборі методів та алгоритмів керування вібростендами, відповідно до мети випробувань, які забезпечують створення необхідних режимів випробувань та контролю при дотриманні усіх обмежень, пов'язаних з динамікою системи.
Обладнання для вібраційних випробувань
Для проведення вібраційних випробувань необхідно, ґрунтуючись на вимогах до точності відтворення заданого закону збудження коливань, ширини частотного діапазону, амплітуди коливань, маси об'єкту випробувань й економічних показників, зробити вибір обладнання для випробувань, основу якого становлять збуджувачі коливань та прилади для контролю й вимірювання параметрів вібрації. Крім того слід вибрати метод керування віброзбуджувачами, що забезпечувало б достатнє наближення відтворюваного закону коливань до заданих технічних умов.
Збуджувачі коливань, що промислово випускаються розрізняють за характером вібрації, яка відтворюється (лінійної чи кутової, вертикальної чи горизонтальної) та за способом збудження змінного зусилля (електромеханічні, електромагнітні, електродинамічні, п'єзоелектричні, гідравлічні, пневматичні тощо).
Електромеханічні вібростенди можуть бути за типом приведення у дію кривошипно-шатунними, кривошипно-кулісними, ексцентриковими й інерційними.
В електромагнітних збуджувачах (вібростендах) коливання створюються у результаті дії змінного у часі магнітного поля на феромагнітні тіла. Вони характеризуються більшою надійністю, простотою регулювання амплітуди вібрації, однак мають значну масу, яка припадає на одиницю амплітуди генерованого зусилля, що певною мірою обмежує їх застосування для вібраційних випробувань.
Найбільшого поширення набули електродинамічні випробувальні стенди. Коливний рух робочого стола від електродинамічного збуджувача виникає в результаті взаємодії магнітного поля струму рухомої котушки, пов'язаної зі столом, з магнітним полем, що створюється електромагнітом або постійним магнітом. Електродинамічні вібростенди дозволяють відтворювати вібрацію в діапазоні від декількох герц до 10 кГц й вище.
Для отримання вібрації високих частот (понад 20 кГц) слід використовувати п'єзоелектричні віброзбуджувачі коливань, що мають вигляд набору п'єзокерамічних кілець чи пластин, склеєних між собою. Під дією змінної напруги виникає зворотний п'єзоефект та в результаті деформування кільця (пластини) починають коливатись. Сила поштовху п'єзоелектричних віброзбуджувачів є невеликою, томі вони знайшли застосування при випробуваннях об'єктів малої маси.
Гідравлічні віброзбуджувачі створюють коливання робочого органа під впливом змінного тиску, викликаних пульсацією потоку рідини. Для створення автоколивальних гідравлічних віброзбуджувачів є необхідною спеціальна система керування, що забезпечувала б неперервність вертально-поступного руху. Такі віброзбуджувачі призначені для випробування об'єктів з великими габаритами, значної маси за малих частот коливань.
Пневматичні збуджувачі коливань використовують енергію стиснутого повітря. Регулювання амплітуди і частоти (0…500 Гц) коливань здійснюється пневмоклапаном. Такі засоби знайшли застосування при дослідженнях коливань лопаток робочих коліс вентиляторів та компресорів. Робота пневматичних збуджувачів можлива від стандартних промислових пневмосистем. При випробуванні працюючих вентиляторів можна використовувати повітряний потік від вентилятора. Створюване зусилля в цьому випадку обмежується продуктивністю вентилятора, однак у більшості випадків цього досить для випробувань багатьох тонкостінних сталевих зварних та алюмінієвих лопаток робочих коліс вентилятора. У ролі приводу перетворювача тиску (пневмоклапана) можуть бути використані електромагніти і звукові електродинаміки. Автоматизовані системи керування забезпечують синхронну роботу декількох вібровозбуджувачів. Крім безпосереднього впливу пульсуючим потоком на об'єкт випробувань застосовують різноманітні перетворювачі: пневмокамери, мембрани, поршневі системи тощо.
Отже, вібраційне випробувальне устаткування у загальному випадку є стаціонарною динамічною системою, основним принципом якої є відпрацювання вхідного сигналу.
Для забезпечення потрібної точності відтворення вібрацій слід реалізувати комплекс системи слідкування, що складається зі стенду (об'єкт збудження коливань) та автоматизованої системи керування. У цьому випадку можна реалізувати значну кількість методик випробувань, зміна яких зводиться до вибору відповідних програмних модулів керування роботою віброзбуджувача.
Особливі вимоги до точності відтворення вібрацій ставлять у випадку застосування багатокоординатних вібростендів, оскільки їх конструктивне виконання, що суміщає, наприклад збуджувачі лінійних та кутових коливань, вертикальних та горизонтальних вібрацій, обумовлює появу взаємного впливу, для зниження якого використовують спеціальні вузли. При проведенні вібраційних випробувань параметри вібрації, що досліджуються, визначають у контрольній точці, яку обирають або на столі вібростенда поряд з однією з точок кріплення або біля точки кріплення амортизатора, на якому встановлено об'єкт в умовах експлуатації. Оскільки кріпильні пристрої не можуть бути абсолютно жорсткими, то контрольний віброперетворювач слід розміщати у точці з мінімальним впливом резонансу усіх елементів кріпильного пристрою.
Прилади для вимірювання параметрів вібрації
До параметрів, що підлягають вимірюванню в умовах вібраційних випробувань належать вібропереміщення, віброшвидкість, віброприскорення, а також частоти й фази гармонічних складових.
Типова конструкція віброметра містить віброперетворювач, попередній підсилювач, частотний фільтр та вимірювач амплітуди. Віброперетворювачами можуть слугувати індукційні, індуктивні, тензорезисторні, п'єзоелектричні вимірювальні перетворювачі. До основних вимог, що ставляться до віброперетворювачів належать наступні: резонансна частота віброперетворювача повинна бути вищою від робочого діапазону частот, умови навколишнього середовища мають відповідати умовам експлуатації віброперетворювача.
Деякі конструкції віброперетворювачів містять в одному корпусі чутливий елемент й попередній підсилювач, що підвищує чутливість та завадозахищеність. Попереднє підсилення забезпечує можливість передавання сигналу довгими кабелями до приладів контролю. Частотні фільтри використовують при потребі виділення гармонік вібрації або обмеження діапазону вимірювань за частотою.
Більшість задач по вимірюванню вібрації пов'язані з оцінюванням параметрів коливань складних механічних систем, таких як турбіни, двигуни внутрішнього згоряння тощо. Вимірювання вібрації у таких системах проводиться шляхом аналізу окремих гармонік або вузькосмугових процесів.
Для вирішання задач спектрального аналізу найбільшого поширення набули аналізатори з цифровим фільтруванням, що базуються на використанні алгоритмів швидкого перетворення Фур'є. Використання обчислювальних засобів забезпечує роботу аналізатора у масштабі реального часу. Залежно від особливостей і специфіки вібраційних випробувань можуть використовуватись й інші методи вимірювання параметрів вібрації, наприклад, оптичний (лазерний на основі ефекту Доплера), з використанням відповідних засобів вимірювань, однак ці методи мають вузьку область використання.
Див. також
Примітки
- ДСТУ 2300-93 Вібрація. Терміни та визначення.
Джерела
- Вибрации в технике. Справочник в 6 т. Ред. совет: В. Н. Челомей и др. М: Машиностроение, 1981.
- Нагорний В. М. Введення в технічну діагностику машин: навчальний посібник / В. М. Нагорний. — Суми: Сумський державний університет, 2011. — 482 с. —
- Епифанцев Ю. А., Полищук С. В. Мониторинг и диагностика механических объектов. Учебное Пособие. — Новокузнецк: СибГИУ, 2009. — 61 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Vibraci jni vipro buvannya angl vibration testing viprobuvannya ob yekta pid chas zadanoyi vibraciyi Zagalna informaciyaPidvishennya nadijnosti pri stvorennya novih mashin ta obladnannya ye nemozhlivim bez provedennya vibracijnih viprobuvan yak okremih elementiv u tomu chisli materialiv sho vikoristovuyutsya tak i ustatkuvannya v cilomu U rezultati vibracijnih viprobuvan viznachayut dinamichni harakteristiki ob yektiv viprobuvan vibromicnist ta vibrostijkist Ostanni dvi harakteristiki tisno pov yazani z ponyattyam ocinyuvannya vibronadijnosti ob yekta Vibracijna nadijnist vlastivist ob yekta zberigati za chasom v zadanih mezhah znachennya vsih parametriv yaki harakterizuyut zdatnist vikonuvati potribni funkciyi pid chas diyi vibraciyi ta pislya yiyi pripinennya Viprobuvannya na vibracijnu micnist dozvolyayut ociniti spromozhnist ob yektu zberigati micnist v umovah vplivu vibraciyi ta pislya yiyi pripinennya Viprobuvannya na vibracijnu stijkist dozvolyaye ociniti vlastivist ob yekta pri zadanij vibraciyi vikonuvati potribni funkciyi ta zberigati v mezhah norm znachennya parametriv Dinamichni harakteristiki impedans podatlivist dobrotnist zhorstkist tosho yaki vikoristovuyutsya pri provedenni rozrahunku kolivan skladnih sistem u bagatoh vipadkah viznachayutsya eksperimentalnim shlyahom u viglyadi chastotnih zalezhnostej vibraciyi vuzliv v umovah zadanih silovih chi kinematichnih vpliviv Krim cogo porivnyannya okremih dinamichnih harakteristik otrimanih pislya seriyi poslidovnih vibracijnih viprobuvan odnih i tih zhe ob yektiv vikoristovuyetsya dlya ocinyuvannya yih tehnichnogo stanu u vibrodiagnostici Osnovu ciyeyi chastini vibracijnih viprobuvan stanovit eksperimentalne viznachennya form ta chastot vlasnih kolivan virobiv Vidi vibracijnih viprobuvanZalezhno vid harakteru vplivu na ob yekt vibracijni viprobuvannya mozhna rozdiliti na dvi grupi viprobuvannya pri garmonichnij vibraciyi z fiksovanoyu abo kolivnoyu chastotoyu viprobuvannya pri stohastichnih navantazhennyah Dlya zabezpechennya dostovirnosti ocinok nadijnosti mashin v umovah vplivu mehanichnih navantazhen slid dotrimuvatis ekvivalentnosti umov viprobuvan ta ekspluataciyi Sistemi dlya provedennya vibracijnih viprobuvan mozhut pracyuvati zi stabilizaciyeyu rezhimiv viprobuvan z programnim navantazhuvannyam chi privodom slidkuyuchoyi diyi sho zabezpechuye vidtvorennya nevidomogo napered zakonu zmini kontrolovanih parametriv Krim cogo sistemi vibracijnih viprobuvan mozhna rozdiliti za stupenem intensivnosti vplivu na ob yekt normalni j priskoreni za vidom matematichnogo opisu dinamiki procesiv u sistemah vibrostendu j ob yektiv viprobuvannya linijni ta nelinijni za vidom funkcionalnogo zv yazku mizh vhidnimi j vihidnimi velichinami neperervni j diskretni Virishennya zadach provedennya vibracijnih viprobuvan polyagaye u vibori metodiv ta algoritmiv keruvannya vibrostendami vidpovidno do meti viprobuvan yaki zabezpechuyut stvorennya neobhidnih rezhimiv viprobuvan ta kontrolyu pri dotrimanni usih obmezhen pov yazanih z dinamikoyu sistemi Obladnannya dlya vibracijnih viprobuvanDlya provedennya vibracijnih viprobuvan neobhidno gruntuyuchis na vimogah do tochnosti vidtvorennya zadanogo zakonu zbudzhennya kolivan shirini chastotnogo diapazonu amplitudi kolivan masi ob yektu viprobuvan j ekonomichnih pokaznikiv zrobiti vibir obladnannya dlya viprobuvan osnovu yakogo stanovlyat zbudzhuvachi kolivan ta priladi dlya kontrolyu j vimiryuvannya parametriv vibraciyi Krim togo slid vibrati metod keruvannya vibrozbudzhuvachami sho zabezpechuvalo b dostatnye nablizhennya vidtvoryuvanogo zakonu kolivan do zadanih tehnichnih umov Zbudzhuvachi kolivan sho promislovo vipuskayutsya rozriznyayut za harakterom vibraciyi yaka vidtvoryuyetsya linijnoyi chi kutovoyi vertikalnoyi chi gorizontalnoyi ta za sposobom zbudzhennya zminnogo zusillya elektromehanichni elektromagnitni elektrodinamichni p yezoelektrichni gidravlichni pnevmatichni tosho Elektromehanichni vibrostendi mozhut buti za tipom privedennya u diyu krivoshipno shatunnimi krivoshipno kulisnimi ekscentrikovimi j inercijnimi V elektromagnitnih zbudzhuvachah vibrostendah kolivannya stvoryuyutsya u rezultati diyi zminnogo u chasi magnitnogo polya na feromagnitni tila Voni harakterizuyutsya bilshoyu nadijnistyu prostotoyu regulyuvannya amplitudi vibraciyi odnak mayut znachnu masu yaka pripadaye na odinicyu amplitudi generovanogo zusillya sho pevnoyu miroyu obmezhuye yih zastosuvannya dlya vibracijnih viprobuvan Najbilshogo poshirennya nabuli elektrodinamichni viprobuvalni stendi Kolivnij ruh robochogo stola vid elektrodinamichnogo zbudzhuvacha vinikaye v rezultati vzayemodiyi magnitnogo polya strumu ruhomoyi kotushki pov yazanoyi zi stolom z magnitnim polem sho stvoryuyetsya elektromagnitom abo postijnim magnitom Elektrodinamichni vibrostendi dozvolyayut vidtvoryuvati vibraciyu v diapazoni vid dekilkoh gerc do 10 kGc j vishe Dlya otrimannya vibraciyi visokih chastot ponad 20 kGc slid vikoristovuvati p yezoelektrichni vibrozbudzhuvachi kolivan sho mayut viglyad naboru p yezokeramichnih kilec chi plastin skleyenih mizh soboyu Pid diyeyu zminnoyi naprugi vinikaye zvorotnij p yezoefekt ta v rezultati deformuvannya kilcya plastini pochinayut kolivatis Sila poshtovhu p yezoelektrichnih vibrozbudzhuvachiv ye nevelikoyu tomi voni znajshli zastosuvannya pri viprobuvannyah ob yektiv maloyi masi Gidravlichni vibrozbudzhuvachi stvoryuyut kolivannya robochogo organa pid vplivom zminnogo tisku viklikanih pulsaciyeyu potoku ridini Dlya stvorennya avtokolivalnih gidravlichnih vibrozbudzhuvachiv ye neobhidnoyu specialna sistema keruvannya sho zabezpechuvala b neperervnist vertalno postupnogo ruhu Taki vibrozbudzhuvachi priznacheni dlya viprobuvannya ob yektiv z velikimi gabaritami znachnoyi masi za malih chastot kolivan Pnevmatichni zbudzhuvachi kolivan vikoristovuyut energiyu stisnutogo povitrya Regulyuvannya amplitudi i chastoti 0 500 Gc kolivan zdijsnyuyetsya pnevmoklapanom Taki zasobi znajshli zastosuvannya pri doslidzhennyah kolivan lopatok robochih kolis ventilyatoriv ta kompresoriv Robota pnevmatichnih zbudzhuvachiv mozhliva vid standartnih promislovih pnevmosistem Pri viprobuvanni pracyuyuchih ventilyatoriv mozhna vikoristovuvati povitryanij potik vid ventilyatora Stvoryuvane zusillya v comu vipadku obmezhuyetsya produktivnistyu ventilyatora odnak u bilshosti vipadkiv cogo dosit dlya viprobuvan bagatoh tonkostinnih stalevih zvarnih ta alyuminiyevih lopatok robochih kolis ventilyatora U roli privodu peretvoryuvacha tisku pnevmoklapana mozhut buti vikoristani elektromagniti i zvukovi elektrodinamiki Avtomatizovani sistemi keruvannya zabezpechuyut sinhronnu robotu dekilkoh vibrovozbudzhuvachiv Krim bezposerednogo vplivu pulsuyuchim potokom na ob yekt viprobuvan zastosovuyut riznomanitni peretvoryuvachi pnevmokameri membrani porshnevi sistemi tosho Otzhe vibracijne viprobuvalne ustatkuvannya u zagalnomu vipadku ye stacionarnoyu dinamichnoyu sistemoyu osnovnim principom yakoyi ye vidpracyuvannya vhidnogo signalu Dlya zabezpechennya potribnoyi tochnosti vidtvorennya vibracij slid realizuvati kompleks sistemi slidkuvannya sho skladayetsya zi stendu ob yekt zbudzhennya kolivan ta avtomatizovanoyi sistemi keruvannya U comu vipadku mozhna realizuvati znachnu kilkist metodik viprobuvan zmina yakih zvoditsya do viboru vidpovidnih programnih moduliv keruvannya robotoyu vibrozbudzhuvacha Osoblivi vimogi do tochnosti vidtvorennya vibracij stavlyat u vipadku zastosuvannya bagatokoordinatnih vibrostendiv oskilki yih konstruktivne vikonannya sho sumishaye napriklad zbudzhuvachi linijnih ta kutovih kolivan vertikalnih ta gorizontalnih vibracij obumovlyuye poyavu vzayemnogo vplivu dlya znizhennya yakogo vikoristovuyut specialni vuzli Pri provedenni vibracijnih viprobuvan parametri vibraciyi sho doslidzhuyutsya viznachayut u kontrolnij tochci yaku obirayut abo na stoli vibrostenda poryad z odniyeyu z tochok kriplennya abo bilya tochki kriplennya amortizatora na yakomu vstanovleno ob yekt v umovah ekspluataciyi Oskilki kripilni pristroyi ne mozhut buti absolyutno zhorstkimi to kontrolnij vibroperetvoryuvach slid rozmishati u tochci z minimalnim vplivom rezonansu usih elementiv kripilnogo pristroyu Priladi dlya vimiryuvannya parametriv vibraciyiDo parametriv sho pidlyagayut vimiryuvannyu v umovah vibracijnih viprobuvan nalezhat vibroperemishennya vibroshvidkist vibropriskorennya a takozh chastoti j fazi garmonichnih skladovih Tipova konstrukciya vibrometra mistit vibroperetvoryuvach poperednij pidsilyuvach chastotnij filtr ta vimiryuvach amplitudi Vibroperetvoryuvachami mozhut sluguvati indukcijni induktivni tenzorezistorni p yezoelektrichni vimiryuvalni peretvoryuvachi Do osnovnih vimog sho stavlyatsya do vibroperetvoryuvachiv nalezhat nastupni rezonansna chastota vibroperetvoryuvacha povinna buti vishoyu vid robochogo diapazonu chastot umovi navkolishnogo seredovisha mayut vidpovidati umovam ekspluataciyi vibroperetvoryuvacha Deyaki konstrukciyi vibroperetvoryuvachiv mistyat v odnomu korpusi chutlivij element j poperednij pidsilyuvach sho pidvishuye chutlivist ta zavadozahishenist Poperednye pidsilennya zabezpechuye mozhlivist peredavannya signalu dovgimi kabelyami do priladiv kontrolyu Chastotni filtri vikoristovuyut pri potrebi vidilennya garmonik vibraciyi abo obmezhennya diapazonu vimiryuvan za chastotoyu Bilshist zadach po vimiryuvannyu vibraciyi pov yazani z ocinyuvannyam parametriv kolivan skladnih mehanichnih sistem takih yak turbini dviguni vnutrishnogo zgoryannya tosho Vimiryuvannya vibraciyi u takih sistemah provoditsya shlyahom analizu okremih garmonik abo vuzkosmugovih procesiv Dlya virishannya zadach spektralnogo analizu najbilshogo poshirennya nabuli analizatori z cifrovim filtruvannyam sho bazuyutsya na vikoristanni algoritmiv shvidkogo peretvorennya Fur ye Vikoristannya obchislyuvalnih zasobiv zabezpechuye robotu analizatora u masshtabi realnogo chasu Zalezhno vid osoblivostej i specifiki vibracijnih viprobuvan mozhut vikoristovuvatis j inshi metodi vimiryuvannya parametriv vibraciyi napriklad optichnij lazernij na osnovi efektu Doplera z vikoristannyam vidpovidnih zasobiv vimiryuvan odnak ci metodi mayut vuzku oblast vikoristannya Div takozhVibrostend Vibrostijkist VibroizolyaciyaPrimitkiDSTU 2300 93 Vibraciya Termini ta viznachennya DzherelaVibracii v tehnike Spravochnik v 6 t Red sovet V N Chelomej i dr M Mashinostroenie 1981 Nagornij V M Vvedennya v tehnichnu diagnostiku mashin navchalnij posibnik V M Nagornij Sumi Sumskij derzhavnij universitet 2011 482 s ISBN 978 966 657 347 9 Epifancev Yu A Polishuk S V Monitoring i diagnostika mehanicheskih obektov Uchebnoe Posobie Novokuzneck SibGIU 2009 61 s