ло. Испытание на воздействие вибрацией 2 Виды вибрационного воздействия

• Название: Испытание на воздействие вибрацией 2 Виды вибрационного воздействия
• Дата: 06.06.2022
• Размер: 2.26 Mb.
• Имя файла: Ispytanie_na_vozdeystvie_vibratsii.docx
• Тип: Документы; #572197

Оглавление

Введение. 2

Испытание на воздействие вибрацией 2

Виды вибрационного воздействия 3

Типы и характеристики вибростендов 4

Испытание на нераспространение горения 6

Продолжительность испытания 8

Оценка результатов 9

Испытание на определение стойкости к многократным перемоткам 10

Отбор образцов 10

Подготовка к испытанию 11

Проведение испытания 11

Обработка результатов 12

Список литературы 15

Испытание на воздействие вибрации, стойкость к многократным перемоткам и на нераспространение горения. (ОКБ КП)

Введение.

В современном мире очень важны средства энергоснабжения. И если некоторые сигналы можно передавать беспроводным путем, электричество все еще поступает в дома и предприятия по кабелям. Их тянут под землей, над землей, они работают в разных условиях среды: в дождь, в снег, в штормовые ветра, все для того, чтобы все бытовые и производственные системы могли свободно функционировать. В связи с этим очень важно обеспечить соответствие стандартам по стойкости к вибрации, многократным перемоткам и нераспространению горения.

ВЛЭП имеют огромную протяжённость и подвергаются серьёзным воздействиям из окружающей среды. Под действием ветра кабели колеблются как струны. Частота колебаний невелика, но размах колебаний достигает значительных величин, которые видны невооружённым глазом. При таких колебаниях кабели подвергаются деформациям, которые приводят к усталости металла и обрыву кабеля, чаще всего около точек крепления. Поэтому кабели ВЛЭП проходят испытания на вибрацию, поскольку с помощью вибрации легче всего имитировать реальные воздействия, которым подвергаются кабели. [CITATION 2 \l 1049 ]

Испытание на воздействие вибрацией

Вибрация – движение точки или механической системы, при котором происходят колебания характеризующих его скалярных величин. [CITATION 1 \l 1049 ]

При испытаниях на виброустойчивость проверяется способность объекта выполнять свои функции и сохранять значения параметров в установленных пределах под воздействием вибрации. Во время испытаний на виброустойчивость объект, как правило, в течение установленного периода времени функционирует в нормальном режиме и подвергается воздействию вибрации, не вызывающей его механических повреждений. При этом регистрируются случаи отказов и сбоев в функционировании объекта.[ CITATION 3 \l 1049 ]

При проведении виброиспытаний один конец кабеля закрепляют в стене или на надёжной опоре, второй конец закрепляют на вибростенде. Для измерения перемещения используются акселерометры, закреплённые на проводе, после операции двойного интегрирования ускорения получается перемещение. Для измерения деформации используются тензорезисторы.[ CITATION 2 \l 1049 ]

Виды вибрационного воздействия

Обычно в технических условиях используют следующие виды вибрационного воздействия:

• 
  гармоническая вибрация на фиксированных частотах (последовательное воздействие гармонической вибрации на определенных частотах с заданными амплитудами в требуемом диапазоне частот);
  
• 
  гармоническая вибрация с качанием частоты (циклическое прохождение заданного диапазона частот от нижней до верхней границы и обратно при постоянстве заданных амплитуды перемещения и амплитуду ускорения на высоких частотах);
  
• 
  широкополосная случайная вибрация (создание в контрольной точке стола вибростенда или в некоторой точке испытуемого объекта широкополосной случайной вибрации, спектральная плотность ускорения которой должна быть близка к заданной, определенной по результатам натурных испытаний. Программу испытаний задают в виде уровней спектральной плотности ускорения для поддиапазонов частот, входящих в диапазон частот испытаний);
  
• 
  вибрация, воспроизводящая заданную акселерограмму процесса (объект подвергают воздействию временного сигнала, определяемого через спектр отклика таким образом, чтобы моделировать эффекты, вызываемые короткодействующими случайными силами. Используют в тех случаях, когда объект в процессе эксплуатации подвергается воздействиям случайных динамических сил короткой длительности, например при землетрясении, взрыве, транспортной тряске.);
  
• 
  синусоидальные импульсы с заполнением (В испытании данного вида объект возбуждают на фиксированных частотах (либо наблюдаемых в реальных условиях эксплуатации объекта, либо изменяемых с заданным шагом, не превышающим половину октавы) установленным числом синусоидальных импульсов).
  

Типы и характеристики вибростендов

Вибрационный стенд – это исполнительный орган вибрационной установки, который позволяет удалять вибрации и передавать их на нужный объект. Тип и характеристики вибростендов определяют основные характеристики установки - энергетические (произвольная мощность, грузоподъемность, изменение амплитуды, скорость, диапазон частот), измерительные (гармонические искажения, поперечные колебания и т. д.).

Вибрационные стенды, в зависимости от конструкции и принципа работы, подразделяют на электродинамические, гидравлические, механические, электромагнитные, пьезоэлектрические, магнитострикционные, резонансные и др. При испытаниях на вибропрочность и виброустойчивость наиболее часто используют электродинамические, гидравлические и механические вибростенды.

Характерными особенностями электродинамических вибростендов являются:

• 
  возможность возбуждения вибрации любого вида: гармонической (на фиксированной частоте и с качанием частоты), случайной (широкополосной и узкополосной) и др.;
  
• 
  простота и удобство управления (в ручном и автоматическом режимах);
  
• 
  широкий диапазон частот: от 0,5 до 15000 Гц (обычно от 5 до 5000 Гц). Обычно, чем меньше номинальная вынуждающая сила, тем выше верхняя граница диапазона частот;
  
• 
  большие значения воспроизводимых перемещений: до ±25 мм (обычно до ±12,5 мм) и ускорений: до 1500 м/с (обычно до 1000 м/с);
  
• 
  большие значения вынуждающей силы: до 400 кН (обычно до 200 кН);
  
• 
  относительно большая допустимая нагрузка: до 4000 кг (обычно до 1000 кг);
  
• 
  малый уровень гармонических искажений: около 5% (за исключением отдельных областей частот, где искажения возрастают вследствие резонансов вибростенда и нагрузки);
  
• 
  приемлемый уровень поперечных колебаний и неравномерности распределения вибрации по столу вибростенда: около 10% (за исключением отдельных областей частот, где отклонение движения от заданного возрастает вследствие резонансов подвижной системы и эксцентриситета нагрузки).
  

Недостатком электродинамического вибростенда является наличие магнитного поля рассеяния в зоне стола, но при наличии в составе вибрационной установки устройства компенсации поля его удается уменьшить до значений порядка 0,001 Т.

Типичные значения характеристик гидравлических вибростендов приведены в таблице 2.

Характерными особенностями гидравлических вибростендов являются:

• 
  возможность возбуждения вибрации любого вида;
  
• 
  простота и удобство управления (в ручном и автоматическом режимах);
  
• 
  расширение частотного диапазона до нуля в области низких частот и ограничение верхней частоты примерно 800 Гц (обычно не более 100 Гц);
  
• 
  большие значения воспроизводимых перемещений: до 200 мм, ускорения: до 1000 м/с  и скорости: до 10 м/с (обычно до 2 м/с);
  
• 
  очень большая развиваемая сила: до 10 МН (обычно не более 1 МН);
  
• 
  очень большая допустимая нагрузка: до нескольких тонн;
  
• 
  малый уровень поперечных колебаний: обычно от 5% до 10%;
  
• 
  отсутствие магнитного поля в зоне стола;
  
• 
  малая чувствительность к эксцентриситету нагрузки;
  
• 
  повышенный уровень гармонических искажений в низкочастотной области (ниже собственной частоты исполнительного устройства): до 15% и более;
  
• 
  низкий уровень гармонических искажений на частотах выше собственной: около 5%
  

Характерными особенностями механических вибростендов являются:

• 
  возможность возбуждения только гармонической вибрации на фиксированных частотах;
  
• 
  сложность управления;
  
• 
  ограниченный диапазон частот: от 0,1 до 300 Гц (обычно от 5 до 100 Гц);
  
• 
  низкий уровень воспроизводимых перемещений: обычно около 5 мм, в инфразвуковой области возможно увеличение до 100 мм;
  
• 
  низкий уровень воспроизводимого ускорения: до 300 м/с  (обычно не более 150 м/с );
  
• 
  допустимая нагрузка до нескольких тонн (обычно несколько десятков или сотен килограммов);
  
• 
  повышенный уровень гармонических искажений (обычно от 15% до 25%, наличие высокочастотного узкополосного шума);
  
• 
  повышенный уровень поперечных колебаний: около 25%;
  
• 
  отсутствие магнитного поля в зоне вибростола;
  
• 
  простота конструкции;
  
• 
  низкая стоимость;
  
• 
  перемещение (скорость, ускорение) не зависит от массы нагрузки;
  
• 
  перемещение не зависит от частоты.
  

Испытание на нераспространение горения

Подготовка и меры безопасности
Используют испытательное оборудование по IEC 60332-2-1. Образец представляет собой отрезок изолированного провода или кабеля длиной (600±25) мм.

Перед испытанием образцы выдерживают не менее 16 ч при температуре (23±5) °С и относительной влажности (50±20)%. Если изолированный провод или кабель покрыт краской или лаком, перед кондиционированием образец выдерживают в течение 4 ч при температуре (60±2) °С.

Образец выпрямляют и закрепляют с помощью металлической проволоки соответствующего размера в вертикальном положении в центре металлической камеры (IEC 60332-2-1, подраздел 4.2). К нижней части образца прикладывают усилие 5 Н на 1 мм сечения токопроводящей жилы так, чтобы расстояние между точкой приложения усилия и нижним краем верхней опоры было (550±5) мм. (рис. 1) Вертикальная ось образца должна располагаться в центре камеры (т.е. на расстоянии 150 мм от боковых стенок и 225 мм от задней стенки).

Необходимо принять меры, чтобы обезопасить персонал и в процессе проведения испытания не допустить:

1. 
   возникновения пожара или взрыва;
   
2. 
   вдыхания дыма и/или токсичных продуктов, особенно если горят галогенные материалы;
   
3. 
   к онтакта с токсичными остатками сгорания.
   

Рисунок 2 Расположение горелки относительно образца (металлическая токопроводящая жила)1 - пламя, обволакивающее образец; 2 - точка крепления груза

Рисунок 1 Расположение образца в испытательной камере. 1 - опора и крепление кабеля металлической проволокой; 2 - образец; 3 - крепление груза


Горелку располагают в соответствии с рисунком 2. Ось горелки должна составлять угол 45°±2° с осью образца. Расстояние по горизонтали между центром торца сопла горелки и поверхностью образца должно быть (10±1) мм. Расстояние от точки пересечения осей горелки и образца до точки приложения усилия 5 Н на 1 мм сечения токопроводящей жилы должно быть (100±10) мм. Расстояние от точки пересечения осей горелки и образца до нижнего края верхней опоры должно быть не более 465 мм.

Пламя прикладывают так, чтобы оно обволакивало образец.

Продолжительность испытания

Кабели с металлическими токопроводящими жилами

Пламя прикладывают к образцу в течение (20±1) с. Если образец не разрушился, то есть если токопроводящая жила не расплавилась, результат испытания определяют в соответствии с требованиями. Если металлическая токопроводящая жила расплавилась за время T менее испытательного времени, испытание повторяют на другом образце с длительностью приложения пламени (T-2) с. В этом случае результат испытания оценивают только по этому образцу.

5.4.2.2 Оптические кабели

П ламя прикладывают к образцу в течение (20±1) с.


Рисунки 3 и 4. Образы во время проведения испытания
П осле проведения испытаний:



Рисунок 5 и 6. Образцы после проведения испытания [ CITATION ООО \l 1049 ]

Оценка результатов

После полного прекращения горения образец тщательно протирают тканью.

Допускается наличие сажи на поверхности образца после протирания, если поверхность образца осталась без повреждений. Размягчение или какую-нибудь деформацию неметаллического материала также не учитывают. Расстояние от нижнего края верхней опоры до верхнего края обугленной части образца и расстояние от нижнего края верхней опоры до нижнего края обугленной части образца измеряют с точностью до одного миллиметра.

Начало обугленной части определяют следующим образом.

На поверхность кабеля нажимают острым предметом, например лезвием ножа. Место, где фиксируется изменение упругой поверхности образца на хрупкую (крошащуюся), считают началом обугленной части.

Рекомендуемые требования по оценке результатов испытания

Требования по оценке результатов испытания для конкретного типа или класса изолированного провода или кабеля должны быть указаны в стандарте или технических условиях на конкретное кабельное изделие. В случае отсутствия каких-либо требований рекомендуется в качестве минимально допустимого уровня руководствоваться требованиями, указанными ниже.

Изолированный провод или кабель считают выдержавшим испытание, если расстояние от нижнего края верхней опоры до верхнего края обугленной части более 50 мм.

Кроме того, если обугленная часть протянулась вниз до точки, отстоящей от нижнего края верхней опоры более чем на 540 мм, изолированный провод или кабель считают не выдержавшим испытание.

Если образец не выдержал испытание, проводят еще два испытания. Если в результате двух повторных испытаний получены удовлетворительные результаты, изолированный провод или кабель считают выдержавшим испытание.

Испытание на определение стойкости к многократным перемоткам

Отбор образцов

Отбор образцов для испытаний должен производиться методом случайного выбора. Число образцов должно быть не менее трех, если нормативно-технической документацией (НТД) на кабельные изделия не предусмотрено другое число. Длина образца должна быть указана в нормативно-технической документации (НТД) на кабельные изделия.
Аппаратура

Для испытаний должен применяться стенд, соответствующий требованиям ГОСТ 12182.0 и содержащий:

• 
  отдающе-приемочное устройство, обеспечивающее перемотку образцов со скоростью не менее 0,15 м/с;
  
• 
  сменные барабаны диаметрами, указанными в п.2.2 настоящего стандарта;
  
  
  Чертеж 1 Схема стенда. D- диаметр шеек барабанов
  
• 
  м еханизм, обеспечивающий плавность пуска, остановки и изменения направления перемотки;
  
• 
  натяжное устройство.
  

Схема стенда приведена на чертеже.
Диаметры шеек барабанов должны соответствовать указанным в НТД на кабельные изделия.

Рекомендуемый набор сменных барабанов должен соответствовать ряду 10, 20, 40, 60, 80, 100 мм. Допускаемые отклонения от заданных размеров не должны превышать ±10%. Натяжное устройство стенда должно обеспечивать натяжение образца, достаточное для плотной намотки без ослабления и перепутывания витков.

Подготовка к испытанию

Выдержка образцов в условиях, при которых будут проводиться испытания, должна быть не менее 3 ч, если в НТД на кабельные изделия не указана другая продолжительность выдержки.

Образцы должны быть подготовлены, промаркированы, закреплены на испытательных стендах и, при необходимости, присоединены к электрическим приборам в соответствии с документацией, утвержденной в установленном порядке.

Проведение испытания

Испытания должны проводиться в соответствии с ГОСТ 12182.0.

4.2. Цикл испытания заключается в перемотке образца с одного барабана на другой и обратно таким образом, чтобы элементы конструкции кабельных изделий, растягиваемые в первом случае, были сжимаемыми во втором.

4.3. Число циклов испытаний должно соответствовать требованиям НТД на кабельные изделия.

4.4. Перемотка должна осуществляться таким образом, чтобы на барабане, с которого производится сматывание, в момент изменения направления перемотки оставалось не менее двух витков.

Витки должны плотно прилегать к шейке барабана; набегание витков друг на друга не допускается.

4.5. Условия проведения испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 12182.0.

Обработка результатов

Обработка результатов испытаний должна проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12182.0.

За результат испытаний принимают среднее арифметическое значение показателей стойкости к механическим воздействиям образцов, подвергавшихся испытаниям, если другие требования не указаны в НТД на кабельные изделия. Среднее арифметическое значение определяют с учетом исключения случайных результатов. Если при таком подсчете необходимо исключить более 30% результатов, то испытания следует повторить. В случае интервальной оценки результатов испытаний доверительную вероятность принимают не менее 0,8.

5.2. Результаты испытаний должны быть оформлены протоколом, в котором указывают:

• 
  наименование вида механического воздействия и обозначение стандарта на него;
  
• 
  марку и размер кабельного изделия и обозначение НТД на него;
  
• 
  полученные результаты по всем испытуемым параметрам, на основании которых делают заключение или вывод по испытаниям;
  
• 
  фамилию и подпись лица, ответственного за проведение испытаний, дату проведения испытаний:
  
• 
  условия проведения испытаний: заводской (инвентарный) номер испытательного стенда, дату его очередной аттестации, тип и заводские номера средств измерений, использованных при испытании, и дату их очередной поверки.
  

5.1, 5.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

5.3. Оценка результатов испытаний должна проводиться в соответствии с требованиями НТД на кабельные изделия.

Список литературы

CITATION 2 \l 1049 : , (2, б.д.),

CITATION 1 \l 1049 : , (1),

CITATION 3 \l 1049 : , (3, 2011),

CITATION 2 \l 1049 : , (2, б.д.),

CITATION ООО \l 1049 : , (4, б.д.),

Номи- нальная вынуж- дающая сила, Н	Выходная мощность усилителя мощности, ВА	Диапазон частот, Гц	Макси- мальное переме- щение, мм	Макси- мальная скорость, м/с	Максимальное ускорение без нагрузки, м/с	Макси- мальная нагрузка, кг	Масса подвижной системы, кг
31,5	6,3	От 5 до 13000	2,5	0,4	200	1,0	0,16
63	19	От 5 до 10000	2,5	0,4	300	1,5	0,2
125	62,5	От 5 до 8000	5,0	0,8	500	2,0	0,25
250	165	От 5 до 8000	8,0	1,3	650	4,0	0,38
500	400	От 5 до 7000	8,0	1,3	800	10,0	0,62
1000	1000	От 5 до 5000	12,5	2,0	1000	25,0	1,0
2000	2000	От 5 до 5000	12,5	2,0	1000	75,0	2,0
4000	4000	От 5 до 4000	12,5	2,0	1000	200,0	4,0
8000	8000	От 5 до 3500	12,5	2,0	1000	300,0	8,0
16000	16000	От 5 до 3000	12,5	2,0	1000	400,0	16,0
32000	32000	От 5 до 2500	12,5	2,0	1000	500,0	32,0
64000	64000	От 5 до 2000	12,5	2,0	1000	1000,0	64,0
128000	128000	От 5 до 1800	12,5	2,0	1000	2000,0	128,0
200000	200000	От 5 до 1600	12,5	2,0	1000	3125,0	200,0
Примечание - Предельные значения для разных характеристик не могут быть достигнуты одновременно.
Таблица 1 Типичные значения характеристик электродинамических вибростендов

Рисунок 1типичные кривые зависимости ускорения (скорости, перемещения) от частоты при разных нагрузках. Χ-частота, Гц;γ - ускорение, м/с; 1 - предел по перемещению; 2 - предел по скорости; 3 - максимальное

Вынуждающая сила, Н	Диапазон частот, Гц	Максимальное перемещение, мм	Максимальная скорость, м/с	Максимальное ускорение, м/с	Масса подвижной системы, кг
5000	От 0,1 до 140	100	2,0	1000	5
8000	От 0,1 до 100	100	2,0	1000	8
10000	От 0,1 до 100	100	2,0	1000	10
15000	От 0,1 до 100	100	2,0	1000	15
20000	От 0,1 до 100	100	2,0	1000	20
30000	От 0,1 до 60	100	2,0	1000	30
50000	От 0,1 до 60	100	2,0	1000	50
100000	От 0,1 до 60	100	1,7	600	167
200000	От 0,1 до 60	100	0,8	300	667
500000	От 0,1 до 30	100	0,3	100	5000
1000000	От 0,1 до 30	100	0,1	30	33333

Таблица 2 Типичные значения характеристик гидравлических вибростендов




Рисунок 2 Типичные кривые зависимости ускорения (скорости, перемещения) от частоты при разных нагрузках. Χ-частота, Гц; γ - ускорение, м/с; 1 - предел по перемещению; 2 - предел по скорости; 3 – максимальное


Таблица 3 Типичные значения характеристик механических вибростендов

Номинальная нагрузка, кг	Диапазон частот, Гц	Максимальное перемещение, мм	Максимальное ускорение, м/с	Масса подвижной системы, кг
5	От 5 до 100	±5	150	0,33
25	От 5 до 100	±5	150	1,66
50	От 5 до 100	±5	100	5,0
100	От 5 до 80	±3	100	10,0
250	От 5 до 80	±3	50	50,0
500	От 5 до 80	±3	50	100,0
1000	От 5 до 80	±2,5	50	200,0

Рисунок 3 Сравнение областей типичного применения электродинамических, гидравлических и механических вибростендов
Х - частота, Гц; γ - скорость, м/с; 1 - гидравлические вибростенды; 2 - механические вибростенды; 3 - электродинамические вибростенды