ГОСТ Р 52862-2007 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие акустического шума (вибрация, акустическая составляющая)

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К МЕХАНИЧЕСКИМ
ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВУЮЩИМ ФАКТОРАМ МАШИН, ПРИБОРОВ
И ДРУГИХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Испытания на воздействие акустического шума (вибрация, акустическая составляющая)

IEC 60068-2-65:1993
Environmental testing - Part 2: Methods of tests -
Test Fg-Vibration acoustically induced
(MOD)

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия» на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 341 «Внешние воздействия»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2007 г. № 511-ст

4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК 60068-2-65:1993 «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Fg. Вибрация. Акустическая составляющая» (IEC 60068-2-65:1993 «Environmental testing - Part 2: Methods of tests - Test Fg - Vibration acoustically induced»)

Сопоставление основных нормативных положений и обозначений методов настоящего стандарта с соответствующими нормативными положениями указанного международного стандарта, а также информация о дополнениях и уточнениях, отражающих потребности национальной экономики страны, приведены во введении

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) и отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «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

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

I Требования настоящего стандарта относятся к вопросам безопасности, обеспечиваемой стойкостью технических изделий к внешним воздействующим факторам при эксплуатации, транспортировании и хранении.

Настоящий стандарт является частью комплекса стандартов «Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий» (комплекс ГОСТ 30630), состав которого приведен в ГОСТ 30630.0.0-99, приложение Е.

Настоящий стандарт включает в себя модифицированные основные нормативные положения международного стандарта МЭК 60068-2-65:1993 «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Fg. Вибрация. Акустическая составляющая».

Стандарты МЭК, устанавливающие положения и методы испытаний изделий на стойкость к воздействию внешних факторов (устойчивость, прочность), объединены серией стандартов МЭК 60068 «Испытания на воздействие внешних факторов», состоящей из трех частей:

60068-1 «Общие положения и руководство»;

60068-2 «Испытания»;

60068-3 «Основополагающая информация».

Стандарты МЭК 60068-2 и МЭК 60068-3 в свою очередь состоят из ряда стандартов, нормирующих конкретные методы испытаний или (и) устанавливающих технически отработанные рекомендации по применению методов испытаний на стойкость, содержат ряд существенных недостатков, главным из которых, как правило, является отсутствие увязки между методами и режимами испытаний и условиями и сроками эксплуатации, что требует корректировки указанных стандартов.

Эти недостатки являются одной из причин того, что указанные стандарты пока не использованы многими техническими комитетами МЭК для введения в стандарты МЭК на группы изделий (например, серия стандартов МЭК 60068 практически не введена в стандарты МЭК на сильноточные и крупногабаритные изделия).

Таким образом, в настоящее время невозможно полное использование стандартов МЭК по внешним воздействиям в качестве национальных и межгосударственных стандартов.

Настоящий стандарт идентичен стандарту МЭК 60068-2-65:1993 с дополнениями и уточнениями, отражающими потребности экономики страны (эти дополнения выделены в тексте стандарта курсивом), а именно:

- введено двойное наименование стандарта;

- уточнена область применения стандарта (раздел 1);

- уточнены нормативные ссылки (раздел 2 дополнен ссылками на межгосударственные стандарты), ссылки на международные стандарты вынесены в приложение Б и оформлены как элемент «Библиография»;

- уточнены определения некоторых терминов в соответствии с требованиями действующих межгосударственных стандартов;

- стандарт дополнен требованиями, более четко устанавливающими в пределах испытаний определение динамических характеристик образцов, в том числе определение не только резонансных, но и критических функциональных частот (раздел 4);

- стандарт дополнен методом воздействия на образец тона меняющейся частоты в заданном диапазоне частот (4.1.10), ранее применявшимся в отечественных стандартах; конкретизировано назначение этого метода;

- стандарт дополнен требованиями, более четко устанавливающими в пределах испытаний определение виброустойчивости и вибропрочности (раздел 4);

- введена классификация и обозначение методов испытаний (раздел 4, таблица 1а), что облегчает ссылки на указанные испытания в НД на продукцию и вводит настоящий стандарт в межгосударственную и национальную системы классификации и обозначений методов испытаний на ВВФ;

- уточнены некоторые вопросы методики ускоренных испытаний (А.7, приложение А).

II Акустический шум может вызвать значительную вибрацию компонентов и комплектных изделий. В поле акустического шума звуковые колебания могут воздействовать непосредственно на образец, а вибрационная реакция образца может отличаться от вибраций, вызванных внешним механическим воздействием.

Особенно чувствительными к акустическому воздействию являются относительно легкие изделия, размеры которых сравнимы с длиной акустической волны в рассматриваемом частотном диапазоне и для которых значение массы, приходящейся на единицу поверхности, невелико (например дисковые антенны или солнечные батареи, электронные устройства, печатные платы, электропроводка, оптические элементы и т.п.).

Испытание по настоящему стандарту применимо к встроенным элементам, комплектным изделиям и оборудованию, которые могут быть подвергнуты звуковому давлению высокого уровня и/или которые предназначены для функционирования в условиях высокого звукового давления. Необходимо отметить, что в условиях эксплуатации изделие может подвергаться одновременно акустическому и внешнему механическому воздействиям.

Высокий уровень звукового давления может быть получен при помощи звуковых генераторов или других установок, например авиационных и ракетных двигателей, мощных газовых циркуляционных насосов и т.п. Настоящий стандарт относится к акустическим испытаниям в сжимаемых газовых средах и также может быть применен для воспроизведения акустического воздействия вследствие турбулентности, вызванной высокоскоростными разделенными.газовыми потоками.

Испытания на воздействие вибрации, вызванной акустическим шумом, требуют сравнительно высокого уровня инженерной подготовки как изготовителя/продавца, так и потребителя изделия. На основе рекомендаций настоящего стандарта разработчик нормативной документации должен выбрать наиболее подходящий метод испытаний и степени жесткостей с учетом конструкции и предполагаемого использования изделия.

Испытательные уровни акустического шума являются достаточно высокими и могут нанести вред человеческому слуху, поэтому должны быть предусмотрены соответствующие меры, необходимые для уменьшения шума на рабочем месте до допустимого уровня при подготовительных операциях и проведении испытаний.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Дата введения:

для вновь разрабатываемых и модернизируемых изделий - 2008-07-01;

для изделий, разработанных до 2008-07-01, - 2010-07-01¹⁾

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на машины, приборы и другие технические изделия всех видов (далее - изделия) и устанавливает методы их испытаний на воздействие акустического шума (акустической составляющей воздействия вибрации), в том числе на соответствие требованиям по данному воздействию, установленному в нормативных документах на изделия (далее - НД) (в частности требованиям по ГОСТ 30631). Стандарт применяют также для проведения исследовательских испытаний по определению стойкости изделий или их деталей и узлов (далее - образцов) к воздействию акустического шума. Методы стандарта применяют с целью:

- разработки методик испытаний конкретных образцов для определения их способности противостоять воздействию вибрации, возбужденной определенным уровнем звукового давления, которому образец подвергается (или может быть подвергнут) в эксплуатации;

- для определения пределов механической прочности деталей и узлов образца, явлений разрушения в нем при его функционировании в соответствии с НД и для определения возможности применения образцов в условиях, не оговоренных НД. Эти методы также могут быть использованы как средство для определения усталостной прочности и механического износа образца.

В настоящем стандарте приведены методы проведения испытаний и измерений уровней звукового давления в пределах диапазона акустических частот 20 - 20000 Гц. В стандарте приведены также рекомендации по выбору параметров акустических испытаний (спектра, уровня звукового давления и времени выдержки).

Стандарт применяют совместно с ГОСТ 30630.0.0.

Требования разделов 4 - 12 настоящего стандарта относятся к требованиям безопасности и являются обязательными.

¹⁾ Для стандартов и изделий, разработанных до 2008-07-01, введение настоящего стандарта осуществляют в период до 2010-07-01 при любом пересмотре стандартов и технических условий на изделия. При этом для изделий, разработанных до 2008-07-01, при проведении первых испытаний после 2008-07-01 на подтверждение требований к внешним воздействующим факторам, а также периодических испытаний изделий, находящихся в производстве, рекомендуется руководствоваться требованиями настоящего стандарта.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12090-80 Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды

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 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения

ГОСТ 28100-89 Защита от шума в строительстве. Глушители шума. Методы определения акустических характеристик

ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования

ГОСТ 30630.1.1-99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Определение динамических характеристик конструкций

ГОСТ 30630.1.2-99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие вибрации

ГОСТ 30631-99 Общие требования к машинам, приборам и другим техническим изделиям в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам при эксплуатации

ГОСТ 30630.1.9-2002 (МЭК 60068-2-64:1993) Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие случайной широкополосной вибрации с использованием цифровой системы управления испытаниями.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (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

3.1 В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями и сокращениями, относящиеся к областям:

- общих понятий внешних воздействующих факторов (далее - ВВФ): по ГОСТ 15150, ГОСТ 24346;

- общих понятий по вибрации - по ГОСТ 26883;

- испытаний на стойкость к ВВФ: по ГОСТ 30630.0.0.

3.2 Термины, используемые в настоящем стандарте, в основном определены в 3.1, а также в стандартах МЭК и ИСО: [6], [7], [9]. Для удобства использования настоящего стандарта ниже приведены определения некоторых терминов с указанием их источников и, при необходимости, с указанием отличий от источников.

3.2.1 октава (соответствует ГОСТ 24346) (3.1.10.1) ¹⁾: Полоса (диапазон) частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней (интервал) равно 2.

¹⁾ Здесь и далее по тексту в скобках указан номер пункта МЭК 60068-2-65:1993.

3.2.2 треть октавы (1/3) (соответствует ГОСТ 24346) (3.1.10.2): Полоса (диапазон) частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней (интервал) равно ,

3.2.3 одна двенадцатая октавы (1/12) (3.1.10.3): Полоса (диапазон) частот, у которой отношение верхней граничной частоты к нижней равно  (2^1/12).

Примечания (к терминам 3.2.1 - 3.2.3)

1 Обозначения октавных полос (диапазонов) устанавливают по среднегеометрической частоте полосы (диапазона).

2 Центральную частоту полосы диапазона выбирают по [8], см. также ГОСТ 12090.

3.2.4 граничная частота (акустического рупора) (3.1.7): Частота, ниже которой акустический рупор практически не передает акустическую мощность (акустическое сопротивление становится практически полностью реактивным); является основной характеристикой акустического рупора.

Примечание - В тексте МЭК 60068-2-65 термин определяется как «частота, ниже которой акустический рупор становится неэффективным вследствие прогрессирующего уменьшения акустической мощности; является основной характеристикой акустического рупора».

3.2.5 центральная частота (идентично В.31, [9]) (3.1.5): Среднегеометрическое значение номинальных граничных частот полосы пропускания (полосы частот).

Примечания

1 Среднегеометрическое равно (f₁•f₂)^1/2 где f₁ и f₂ - граничные частоты,

2 Данный термин соответствует термину «Среднегеометрическая частота полосы» по ГОСТ 24346.

3.2.5.1 среднегеометрическая частота полосы (диапазона) (идентично В.31, [9]): Квадратный корень из произведения граничных частот полосы (диапазона).

3.2.5.2 номинальная верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания фильтра (идентично [9]): Частоты выше или ниже частоты максимального ответного синусоидального сигнала фильтра, на которых ответный синусоидальный сигнал на 3 дБ ниже максимального ответного сигнала.

Примечания

1 В некоторых НД вместо этого термина применяют понятие верхней и нижней граничных частот «ширины полосы-3 дБ».

2 В некоторых НД понятие «ответный синусоидальный сигнал» называется «сигнал отклика».

3.2.5.3 ширина полосы -3 дБ (идентично [9]): Ширина частотной полосы между двумя точками, в которых амплитудно-частотная характеристика выше значения 0,707 от максимального пикового значения амплитудно-частотной характеристики; подобную форму имеет единичный резонансный пик.

3.2.5.4 номинальные верхнее и нижнее граничные частоты диапазона (3.2.5.3): Устанавливают как крайние верхнее и нижнее значения установленного в НД диапазона частот, если в этом НД не установлены другие критерии.

3.2.6 ширина полосы (диапазона) (идентично В.19, [9]) (3.1.3): Разность между номинальными верхним и нижним значениями граничных частот.

Примечание - Ширина полосы (диапазона) может быть выражена как:

а) абсолютная (в герцах);

б) долевая, которая в свою очередь может быть:

1) относительная [в процентах или в долях от центральной частоты полосы (диапазона)];

2) октавная (в октавах или долях октавы, например, пятиоктавная или третьоктавная).

3.2.7 интервал частот (идентично [6]) (3.1.10): Отношение двух частот.

3.2.8 фильтр постоянной ширины полосы пропускания (идентично В.21, [9]): Фильтр, обладающий постоянным значением абсолютной ширины полосы пропускания, не связанным со среднегеометрическим значением частоты ширины полосы.

3.2.9 фильтр пропорциональной ширины полосы пропускания (идентично В.22, [9]) (3.1.16): Фильтр, ширина полосы пропускания которого пропорциональна частоте, т.е. выражена как долевая относительная или долевая октавная.

3.2.10 узкополосный частотный фильтр (3.1.13): Полосовой фильтр, полоса пропускания которого значительно меньше трети октавы.

3.2.11 широкополосный частотный фильтр (3.1.14): Полосовой фильтр, полоса пропускания которого является широкой, как правило, больше октавы.

3.2.12 спектральная плотность ускорения случайной вибрации [5]: Тип спектра, применяемый для стационарных случайных сигналов, с использованием дискретного преобразования Фурье для квадрата функции (ДФП): предел отношения среднего из квадратов ускорения той части общего сигнала, которая прошла через узкополосный фильтр с той же центральной частотой, к частотной ширине указанной узкой полосы для случая, когда частотная ширина узкой полосы стремится к нулю, а продолжительность усреднения - к бесконечности.

Спектральную плотность ускорения случайной вибрации обычно выражают в (м/с²)²/Гц (что соответствует м²/с³) или g²/Гц (что соответствует g²•с).

3.2.13 стационарный случайный сигнал: Сигнал, основные параметры которого (например, амплитуда - ее среднее значение и дисперсия, спектр) остаются неизменными в течение всего промежутка времени наблюдения.

3.2.14 продолжительность интегрирования (3.1.2): Продолжительность промежутка времени усреднения сигнала (см. А.8).

3.2.15 звуковое давление р (идентично [6], кроме указанного в примечании) (3.1.19): Среднеквадратичное из мгновенных значений звукового давления в заданном промежутке времени, за исключением указанного в примечании.

Примечание - Звуковое давление характеризует отклонения давления от статического (вызванные акустическими волнами), которые в свою очередь образованы отклонениями давления вследствие возмущений в газообразной среде.

3.2.15.1 уровень звукового давления L_p (идентично [6]) (3.1.19.1);

L_p = 20log₁₀р/p₀ ДБ,

где р₀ = 20 мкПа - пороговое значение звукового давления (принятое за точку отсчета в международной практике, соответствует порогу слышимости) (см. 3.3).

3.2.16 общий уровень звукового давления (ОУЗД) (3.1.4): Величина, вычисленная из уровней звукового давления третьоктавной или октавной полосы L_i.

где L₀ - общий уровень звукового давления, дБ;

L_i - уровень звукового давления в i-й третьоктавной или октавной полосе, дБ;

т - число третьоктавных или октавных полос.

3.2.17 рабочий цикл (идентично [5]): Последовательность воздействий, которым подвергается во время работы по назначению элемент, устройство или оборудование.

3.2.18 продолжительность акустической части рабочего цикла (3.1.22): Общая продолжительность воздействия акустического шума на образец в течение рабочего цикла образца.

3.2.19 критическая функциональная частота (идентично ГОСТ 30631): Частота, при которой на функционально-частотной характеристике наблюдается максимум ухудшения измеряемого параметра изделия на величину, в два и более раза превышающую средние квадратические показатели погрешности измерения данного параметра.

3.2.20 резонанс конструкции (идентично ГОСТ 30631): Явление увеличения амплитуды вынужденных колебаний конструкции изделия в два раза и более при постоянном уровне внешнего воздействия, возникающее на частотах вибрационных нагрузок, близких к частоте собственных колебаний изделия.

Примечание - Частота, на которой возникает резонанс, называется резонансной частотой.

3.2.20.1 реверберация: Процесс постепенного затухания звука в закрытых помещениях после выключения его источника.

Примечание - Воздушный объем помещения представляет собой колебательную систему с очень большим числом собственных колебаний. Каждое из собственных колебаний характеризуется своим коэффициентом затухания, зависящим от поглощения звука при его отражении от ограничивающих поверхностей и при его распространении. Поэтому возбужденные источником собственные колебания различных частот затухают не одновременно.

3.2.20.2 реверберационная камера (не идентично [8]) (3.1.17.2): Помещение с массивными, хорошо отражающими поверхностями, в котором звуковое поле является диффузным.

3.2.21 коэффициент отражения (идентично ГОСТ 28100): Отношение амплитуды отраженного звукового давления к амплитуде давления звуковой волны, падающей на отражающий элемент.

Примечание - В МЭК 60068-2-65 соответствующий термин называется «Коэффициент звукопоглощения» и определяется следующим образом:

«коэффициент звукопоглощения (не идентичен [6]): Доля звуковой энергии, не отраженной от поверхности материала при заданной частоте и при нормированных условиях.

Примечание - Звукопоглощение - это свойство материалов и других объектов преобразовывать звуковую энергию в тепло».

3.2.22 диффузное звуковое поле (определено в [6]) (3.1.8): Звуковое поле, в каждой точке (в данной области пространства) которого звуковое давление в среднем одинаково, а приход звуковых волн с разных направлений равновероятен.

Примечание - В стандарте МЭК 60068-2-65 этот термин определяют следующим образом:

«Звуковое поле в данной области пространства, в котором плотность энергии статистически равномерна, а направления распространения энергии в каждой точке пространства распределены по случайному закону.

Примечание - В диффузионном звуковом поле при измерении уровня звукового давления при помощи направленного микрофона результаты не зависят от направления микрофона».

3.2.23 волновод бегущей волны (3.1.15): Волновод, по которому проходят звуковые волны, распространяющиеся от источника звука, соединенного с соответствующим испытательным участком при помощи акустического рупора.

Примечание - В конце испытательного участка размещают звукопоглощающие устройства для уменьшения влияния в требуемом частотном диапазоне акустических помех, возникающих вследствие отражения бегущей волны (см. А.2, приложение А).

3.2.24 акустический резонатор (3.1.20): Труба, один конец которой заглушён, а на другом конце имеется акустический рупор.

В ней создается периодическое звуковое колебание - звуковая волна