ГОСТ 31368.3-2008 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 3. Косвенный метод определения динамической жесткости упругих опор для поступательной вибрации

Вибрация

ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКИХ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

Часть 3

Косвенный метод определения динамической
жесткости упругих опор для поступательной вибрации

ISO 10846-3:2002
Acoustics and vibration - Laboratory measurement of vibro-acoustic
transfer properties of resilient elements -
Part3:

Indirect method for determination of the dynamic stiffness of resilient supports for
translatory motion
(MOD)

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации

3 ПРИНЯТ Евразийским советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 33-2008 от 6 июня 2008 г.)

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 10846-3:2002 «Акустика и вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 3. Косвенный метод определения динамической жесткости упругих опор для поступательной вибрации» (ISO 10846-3:2002 «Acoustics and vibration - Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of resilient elements - Part 3: Indirect method for determination of the dynamic stiffness of resilient supports for translatory motion») путем изменения содержания положений, объяснение которого приведено во введении к настоящему стандарту, и изменения его структуры. Содержание измененных положений приведено в приложении С. Измененные фразы, слова показатели и их значения выделены в тексте курсивом.

Сравнение структуры настоящего стандарта со структурой указанного международного стандарта приведено в дополнительном приложении D.

Международный стандарт разработан ИСО/ТК 43 «Акустика» и ИСО/ТК 108 «Вибрация и удар».

Перевод с английского языка (en).

Степень соответствия - (MOD)

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 декабря 2008 г. № 387-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31368.3-2008 (ИСО 10846-3:2002) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 октября 2009 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты», а текст этих изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»

Содержание

Введение

Виброизоляторы различных конструкций применяют для снижения уровня передаваемой вибрации. Примерами могут служить подвески автомобильных двигателей, упругие опоры зданий, устройства крепления и упругие муфты в соединениях валов машин, виброизоляторы, устанавливаемые в предметах бытовой техники.

Настоящий стандарт устанавливает косвенный метод измерений переходной динамической жесткости линейных упругих опор. Настоящий стандарт распространяется также на опоры с нелинейной зависимостью прогиба от постоянной нагрузки при выполнении условия линейности отклика в отношении переменных (вибрационных) нагрузок при заданном статическом смещении.

Настоящий стандарт входит в комплекс стандартов на методы лабораторных измерений виброакустических свойств упругих элементов конструкций, который включает в себя стандарты на общие принципы измерений, прямой и косвенный методы измерений, а также на метод измерений входной динамической характеристики. Общее руководство по выбору соответствующего стандарта приведено в ГОСТ ИСО 10846-1.

Условия испытаний по данному стандарту предусматривают применение, где это необходимо, статического нагружения опор.

Косвенный метод измерений используют для изоляторов, предназначенных для снижения передаваемой вибрации в звуковом диапазоне частот (преимущественно свыше 20 Гц). Этот метод не позволяет провести точные измерения характеристик виброизолятора, работающего в условиях низкочастотной вибрации или повторяющихся ударов.

По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 10846-3:2002 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения, выделенные курсивом:

- в разделе 2 международные стандарты заменены аналогичными межгосударственными, дополнительно включен ГОСТ ИСО 10846-1, на который в тексте стандарта имеются ссылки;

- пункт 5.2.1 дополнен примечанием о возможности применения иных конструктивных решений при проектировании испытательных установок, аналогичным примечанию к пункту 5.1.1;

- пункт 5.2.5 дополнен примечанием о предпочтительности использования симметричных испытательных установок с двумя номинально идентичными испытуемыми виброизоляторами;

- исключено приложение А, устанавливающее руководство по измерению переходной динамической жесткости для вибрации, включающей угловые колебания, как недостаточно апробированное; соответственно изменена нумерация следующих приложений;

- в приложении А настоящего стандарта ссылки на структурный элемент, рисунок и формулу исключенного приложения А международного стандарта заменены соответствующим текстом, рисунком и формулой;

- исключен структурный элемент «Библиография».

ГОСТ 31368.3-2008
(ИСО 10846-3:2002)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения - 2009-10-01

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод определения переходной (передаточной) динамической жесткости для поступательного движения упругих опор (виброизоляторов) под заданной статической нагрузкой. Данный метод, называемый косвенным методом измерений, основан на определении передаточной функции виброизолятора по ускорению (скорости, перемещению) в лабораторных условиях. Метод применим к упругим элементам с параллельными фланцевыми поверхностями (рисунок 1).

Примечание 1 - Упругие опоры (виброизоляторы), на которые распространяется настоящий стандарт, предназначены для ослабления вибрации в диапазоне звуковых частот (от 20 Гц до 20 кГц), передаваемой от источника на конструкцию, в результате чего конструкция может излучать звук в воздушную, водную или другую среду.

Примечание 2 - Применимость метода измерений к упругим опорам как очень маленьких, так и очень больших размеров может быть ограничена размерами испытательной установки.

Примечание 3 - Метод применим также для испытаний распределенных опор в форме пластин или плит. Возможность использования данного метода для измерения характеристик конкретной опоры сложной формы определяет пользователь стандарта.

Настоящий стандарт распространяется на вибрацию в направлениях, перпендикулярном (нормальная составляющая) и параллельном (поперечная составляющая) к фланцевой поверхности опоры.

Установленный в настоящем стандарте метод применим в диапазоне частот от f₂ до f₃. Значения f₂ и f₃ зависят от особенностей испытательного стенда и конкретного испытуемого объекта. Обычно значение f₂ находится в диапазоне от 20 до 50 Гц, а значение f₃ - в диапазоне от 2 до 5 кГц.

Результаты, полученные с помощью данного метода, могут быть использованы:

- изготовителями (поставщиками) упругих опор для указания их динамических характеристик в сопроводительной документации;

- в процессе разработки продукции;

- в системах управления качеством продукции;

- для вибрационных расчетов конструкций.

Примечание 1 - Если упругие опоры не имеют параллельных фланцевых поверхностей, следует использовать дополнительные прокладки, которые будут рассматриваться как часть испытуемого объекта.

Примечание 2 - Стрелками показано направление приложения нагрузки.

Рисунок 1 - Примеры упругих опор с параллельными фланцевыми поверхностями

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 7626-1-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Основные положения

ГОСТ ИСО 7626-2-94 Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Измерения, использующие одноточечное поступательное возбуждение присоединенным вибровозбудителем

ГОСТ ИСО 10846-1-2002 Вибрация. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов конструкций в лабораторных условиях. Часть 1. Общие принципы измерений и руководство по их проведению

ГОСТ 12090-80 Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 30652-99 Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 3. Вторичная вибрационная калибровка методом сличения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 виброизолятор; упругий элемент (vibration isolator; resilient element): Устройство, предназначенное для ослабления передаваемой вибрации в некотором диапазоне частот.

3.2 упругая опора (resilient support): Упругий элемент, назначение которого - поддерживать часть машины, здания или конструкции другого типа.

3.3 испытуемый объект (test element): Упругая опора, подвергающаяся испытаниям, вместе с фланцами и, при необходимости, вспомогательными приспособлениями.

3.4 затормаживающая сила (blocking force) F_b: Сила, приложенная к изолятору в точке его соединения с изолируемой конструкцией и обеспечивающая неподвижность этой точки.

3.5 переходная (передаточная) динамическая жесткость (dynamic transfer stiffness) k_2,1: Величина, представляющая собой частотно-зависимое отношение комплексной силы в заторможенной точке соединения упругого элемента с изолируемой конструкцией (выходная сторона виброизолятора) к комплексному перемещению в точке соединения упругого элемента с источником вибрации (входная сторона виброизолятора) при гармонических колебаниях.

Примечание 1 - Индексы 1 и 2 обозначают входную и выходную стороны виброизолятора, соответственно.

Примечание 2 - Значение k_2,1 может зависеть от предварительного статического нагружения виброизолятора, его температуры и других условий. На низких частотах эта величина зависит только от упругих и диссипативных сил и равна k_1,1, где k_1,1 - отношение силы к перемещению на входной стороне виброизолятора.

Примечание 3 - В области более высоких частот существенную роль играют также силы инерции, что приводит к тому, что k_2,1 ≠ k_1,1

3.6 коэффициент потерь упругого элемента (loss factor of resilient element) η: Величина, представляющая собой отношение мнимой и действительной частей k_2,1 (т.е. тангенс фазового угла k_2,1) в диапазоне низких частот, где влияние инерционных сил в упругом элементе незначительно.

3.7 переходная (передаточная) динамическая жесткость, усредненная по частоте (frequency-averaged dynamic transfer stiffness) k_av: Величина, выражаемая частотно-зависимым средним значением переходной динамической жесткости в полосе частот Δf (см. 8.2).

3.8 точечное соединение: Область контакта, которая совершает колебания как поверхность абсолютно жесткого тела.

3.9 нормальная составляющая поступательного движения (normal translation): Поступательная вибрация, действующая перпендикулярно к фланцевой поверхности упругого элемента.

3.10 поперечная составляющая поступательного движения (transverse translation): Поступательная вибрация, действующая перпендикулярно к нормальной составляющей поступательного движения.

3.11 линейность (linearity): Свойство поведения виброизолятора в динамическом режиме, при котором выполняется принцип суперпозиции.

Примечание 1 - Принцип суперпозиции может быть сформулирован следующим образом: если входному воздействию x₁(t) соответствует отклик на выходе y₁(t), а входному воздействию x₂(t) - отклик y₂(t), то считают, что принцип суперпозиции выполнен, если входному воздействию αx₁(t) + βх₂(t) будет соответствовать отклик αy₁(t) + βy₂(t). Данное условие должно выполняться для любых α, β, x₁(t) и x₂(t), где α и β - произвольные константы.

Примечание 2 - Прямая проверка выполнения принципа суперпозиции малопригодна с практической точки зрения, поэтому контроль линейности обычно осуществляют, проводя измерения переходной жесткости в некотором диапазоне входных воздействий. Если при заданном предварительном статическом нагружении виброизолятора измеренное значение динамической жесткости не зависит от амплитуды входного возбуждения, систему можно рассматривать как линейную. По сути, эта процедура является контролем пропорциональности между возбуждением и откликом.

3.12 прямой метод (direct method): Метод, в соответствии с которым измерению подлежат перемещение, скорость или ускорение на входной поверхности виброизолятора и затормаживающей силы на выходной поверхности виброизолятора.

3.13 косвенный метод (indirect method): Метод, в соответствии с которым измерению подлежит передаточная функция по перемещению, скорости или ускорению при нагружении виброизолятора известной массой.

Примечание - В общем случае косвенный метод допускает нагружение не только массой, но и любым другим известным импедансом. Однако в настоящем стандарте такие способы нагружения не рассматриваются.

3.14 передаточная функция (transmissibility) Т: Величина, представляющая собой отношение u₂/u₁ комплексных перемещений на выходной (u₂) и входной (u₁) поверхностях испытуемого объекта при гармонических колебаниях.

Примечание - Передаточная функция может быть аналогичным образом определена (и иметь то же значение) через скорость v или ускорение а.

3.15 уровень силы (force level) L_F: Величина, выражаемая в децибелах (дБ) и определяемая по формуле

где F₂ - средний квадрат силы в заданной полосе частот;

F₀ - опорное значение силы, равное 1 мкН ¹⁾.

_____________

¹⁾ В отечественной практике часто применяют другие опорные значения силы и жесткости: 20 мкН и 8 кН·м^-1 соответственно, поэтому при рассмотрении данных о динамической жесткости, представленных в виде относительных, а не абсолютных величин, всегда необходимо учитывать, какие опорные значения были использованы.

3.16 уровень ускорения (acceleration level) L_a: Величина, выражаемая в децибелах (дБ) и определяемая по формуле

где а² - средний квадрат ускорения в заданной полосе частот;

а₀ - опорное значение ускорения, равное 10^-6 м/с².

3.17 уровень переходной (передаточной) динамической жесткости (level of dynamic transfer stiffness) : Величина, выражаемая в децибелах (дБ) и определяемая по формуле

где