Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7699-3-8:2014 - IEC 60068-3-8:2003

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7699-3-8:2014 cung cấp hướng dẫn cho việc lựa chọn rung hình sin Fc, rung ngẫu nhiên Fh và rung hỗn hợp F(x) trong số các phương pháp thử nghiệm rung cố định trong IEC 60068-2.Các phương pháp thử nghiệm xác lập khác nhau và mục đích của chúng được mô tả ngắn gọn ở Điều 4.Các phương pháp thử nghiệm quá độ không được đưa vào.

TCVN 7699-3-8:2014 IEC 60068-3-8:2003 THỬ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG PHẦN 3-8: TÀI LIỆU HỖ TRỢ VÀ HƯỚNG DẪN - LỰA CHỌN TRONG SỐ CÁC THỬ NGHIỆM RUNG Environmental testing - Part 3-8: Supporting documentation and guidance - Selecting amongst vibration tests Lời nói đầu TCVN 7699-3-8:2014 hồn tồn tương đương với IEC 60068-3-8:2003; TCVN 7699-3-8:2014 Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E3 Thiết bị điện tử dân dụng biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học Công nghệ công bố THỬ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG - PHẦN 3-8: TÀI LIỆU HỖ TRỢ VÀ HƯỚNG DẪN - LỰA CHỌN TRONG SỐ CÁC THỬ NGHIỆM RUNG Environmental testing - Part 3-8: Supporting documentation and guidance - Selecting amongst vibration tests Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn cung cấp hướng dẫn cho việc lựa chọn rung hình sin Fc, rung ngẫu nhiên Fh rung hỗn hợp F(x) số phương pháp thử nghiệm rung cố định IEC 600682.Các phương pháp thử nghiệm xác lập khác mục đích chúng mô tả ngắn gọn Điều 4.Các phương pháp thử nghiệm độ không đưa vào Đối với thử nghiệm rung, cần biết điều kiện môi trường, đặc biệt điều kiện động mẫu thử Tiêu chuẩn giúp thu thập thông tin điều kiện môi trường (Điều 5), để ước lượng đo điều kiện động (Điều 6) đưa ví dụ phép đưa định phương pháp thử nghiệm rung mơi trường áp dụng Phương pháp lựa chọn thử nghiệm thích hợp đưa ra, điều kiện Bởi điều kiện rung thực tế bị chi phối rung có chất ngẫu nhiên, nên thử nghiệm ngẫu nhiên phương pháp sử dụng rộng rãi nhất, xem Bảng 1, Điều Các phương pháp đưa vào sử dụng để xem xét đáp ứng rung mẫu thử thử nghiệm trước, sau thử nghiệm rung Việc lựa chọn phương pháp kích thích thích hợp mơ tả Điều trình bày theo dạng bảng Bảng Trong quy định kỹ thuật tiêu chuẩn này, người viết tìm thơng tin liên quan đến phương pháp thử nghiệm rung hướng dẫn việc lựa chọn Đối với hướng dẫn tham số thử nghiệm, độ khắc nghiệt phương pháp thử nghiệm này, cần tham khảo tài liệu tiêu chuẩn viện dẫn Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn.Đối với tài liệu viện dẫn ghi năm cơng bố áp dụng phiên nêu Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố áp dụng phiên (kể sửa đổi) TCVN 7699-1 (IEC 60068-1), Thử nghiệm môi trường - Phần 1: Quy định chung hướng dẫn TCVN 7699-2-6 (IEC 60068-2-6), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-6: Các thử nghiệm - Thử nghiệm Fc: Rung (hình sin) TCVN 7699-2-64, (IEC 60068-2-64), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-64: Các thử nghiệm Thử nghiệm Fh: Rung, ngẫu nhiên băng tần rộng (điều khiển số) hướng dẫn TCVN 7699-2-80 (IEC 60068-2-80), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-80: Các thử nghiệm Thử nghiệm F: Rung - Chế độ hỗn hợp IEC 60721-3 (all parts), Classification of environmental conditions - Part 3: Classification of groups of environmental parameters and their severities (Phân loại điều kiện môi trường Phần 3: Phân theo nhóm tham số mơi trường độ khắc nghiệt chúng) IEC 60721-4 (all parts), Classification of environmental conditions - Part 4: Guidance for the correlation and transformation of environmental condition classes of IEC 60721-3 to the environmental tests of IEC 60068-2 (Phân loại điều kiện môi trường - Phần 4: Hướng dẫn tương quan chuyển đổi lớp điều kiện môi trường tiêu chuẩn IEC 60721-3 sang thử nghiệm môi trường tiêu chuẩn IEC 60068-2) IEC Guide 104:1997, The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications (Chuẩn bị công bố an tồn sử dụng cơng cố an tồn cơng bố an tồn nhóm) ISO 2041, Vibration and shock - Vocabulary (Rung xóc - Từ vựng) ISO 5348, Mechanical vibration and shock - Mechanical mounting of accelerometers (Rung xóc học - Lắp phần gia tốc kế) Thuật ngữ định nghĩa Đối với mục đích tiêu chuẩn này, thuật ngữ định nghĩa sử dụng định nghĩa chung ISO 2041, TCVN 7699-1 (IEC 60068-1), TCVN 7699-2-6 (IEC 60068-2-6) TCVN 7699-2-64 (IEC 60068-2-64) Trường hợp, để thuận tiện cho người đọc, định nghĩa từ nguồn đưa vào đây, nguồn gốc sai khác so với định nghĩa nguồn 3.1 Điều kiện động (dynamic conditions) Tất tham số mô tả môi trường rung mẫu thử 3.2 Rung tĩnh (stationary vibration) Kiểu rung với tất tham số liên quan đến rung (thống kê phổ) không đổi theo thời gian 3.3 Quét tần số (frequency sweep) Thay đổi tần số kích thích q trình thử nghiệm hình sin CHÚ THÍCH: Để có thêm định nghĩa thử nghiệm hình sin, xem TCVN 7699-2-6 (IEC 60068-2-6) 3.4 Phổ tuyến tính (linear spectrum) Kiểu phổ sử dụng cho tín hiệu chu kỳ, thường tính tốn với thuật toán biến đổi Fourier nhanh (FFT), đơn vị sử dụng là, ví dụ, m/s2 x s g/Hz g x s [IES-RP-DET 012.1] 3.5 Mật độ phổ gia tốc (acceleration spectral density) ASD Kiểu phổ sử dụng cho tín hiệu ngẫu nhiên cố định, thường tính tốn cách sử dụng phép biến đổi Fourier rời rạc bình phương (DFT): giá trị trung bình bình phương phần tín hiệu gia tốc qua lọc băng hẹp tần số trung tâm, đơn vị băng thông, giới hạn băng thông tiến tới “0” thời gian lấy trung bình tiến tới vơ cùng, đơi gọi phổ tự động, đơn vị sử dụng (m/s 2)2/Hz gn2/Hz [ISO 2041, sửa đổi] 3.6 Tự tương quan (autocorrelation) Đơn vị thống kê mức độ phần tín hiệu liên quan đến phần khác (dịch chuyển thời gian cho) tín hiệu CHÚ THÍCH: Biến đổi Fourier hàm tự tương quan cho ảnh phổ tự động hay ASD, đơn vị hệ số từ -1 đến +1 3.7 Cấp tự thống kê (statistical degrees of freedom) DOF Để ước tính mật độ phổ gia tốc liệu ngẫu nhiên kỹ thuật lấy trung bình theo thời gian, số cấp tự thống kê hiệu suy từ độ phân giải tần số thời gian lấy trung bình hiệu [IEC 60068-2-64, 4.3.5, ISO 2041, sửa đổi] 3.8 Tần số tới hạn (critical frequency) Các tần số mà - Việc mẫu thử hoạt động sai và/hoặc suy giảm tính năng, tùy thuộc vào rung, biểu lộ ra, và/hoặc - cộng hưởng học và/hoặc hiệu ứng đáp ứng khác xảy ra, ví dụ rung lắc Mô tả phương pháp thử nghiệm rung 4.1 Tổng quan Thử nghiệm môi trường sử dụng để mô phòng thí nghiệm tác động mơi trường rung thực tế Thử nghiệm rung sử dụng tín hiệu đầu vào khác để kích thích mẫu thử, ví dụ bàn rung Các phương pháp thử nghiệm đặc trưng tín hiệu đầu vào 4.2 Phương pháp thử nghiệm Rung hình sin rung ngẫu nhiên trình vật lí khác tạo tác động khác lên mẫu thử Người viết quy định kỹ thuật cần nhận thức rằng, trình khác chất vật lý nên khơng có tương đương xác thử nghiệm rung hình sin thử nghiệm rung ngẫu nhiên Hết sức khuyến cáo không cố chuyển đổi độ khắc nghiệt từ hình sin sang ngẫu nhiên, ngược lại Mơ tả tóm tắt phương pháp thử nghiệm rung khác đưa 4.2.1 Thử nghiệm hình sin Thử nghiệm hình sin (TCVN 7699-2-6 (IEC 60068-2-6)) sử dụng tín hiệu hình sin với tần số biên độ cố định thay đổi Vào thời điểm nào, áp dụng tần số Các điều kiện thử nghiệm bao gồm dải tần số (băng tần) tần số cố định, biên độ rung khoảng thời gian thử nghiệm Rung hình sin, có, xảy mơi trường thực rung động tần số tách biệt Đây trường hợp chí đo gia tốc trực tiếp máy quay Các dung sai khe hở thực, chẳng hạn bánh ổ trục, thường dẫn tới thay đổi nhỏ tần số Một dạng rung ngẫu nhiên tạo thuộc tính ngẫu nhiên máy quay Rung hình sin mơ tả mang tính tất định Nó tn theo sau mẫu hình xác lập đến mức giá trị rung thời điểm tương lai hồn tồn tiên đốn từ lịch sử trước Lĩnh vực mà loại thử nghiệm có lợi xác định thời điểm cố lần quét tần số, mà kết hợp với tần số cụ thể mà, khơng, không thực hiển nhiên áp dụng thử nghiệm ngẫu nhiên Tuy nhiên, so sánh với rung ngẫu nhiên, rung hình sin có xu hướng nhiều thời gian để gây hỏng kích thích cộng hưởng thời gian ngắn lần quét Mặc dù tần số áp dụng thời điểm bất kì, cho phép cộng hưởng cụ thể mẫu thử có khả tạo nên biên độ đầy đủ nó, tốc độ quét đủ thấp Nó sử dụng để thiết lập cộng hưởng gây hư hại có, trình thử nghiệm thiết kế/phát triển Một ứng dụng bổ sung thử nghiệm rung hình sin “thử nghiệm giữ” tần số, a) tần số cưỡng biết, b) tần số cộng hưởng mẫu thử 4.2.2 Thử nghiệm ngẫu nhiên Kích thích ngẫu nhiên sử dụng tín hiệu đầu vào mang tính xác suất, ngẫu nhiên, tín hiệu bao gồm tất tần số dải tần xác định (băng tần) thời điểm (TCVN 7699-2-64 (IEC 60068-2-64)).Các giá trị tức thời phân bố theo hàm chuẩn (phân bố Gauss) Phân bố dải tần số quy định đường cong mật độ phổ gia tốc (ASD) Rung ngẫu nhiên loại kích thích phổ biến thường xảy mơi trường thực tế Khơng thể tiên đốn giá trị tức thời tương lai từ lịch sử trước đó, đó, tiên đoán giá trị sở xác suất Thực vậy, thuộc tính áp dụng cho phần lớn tính tốn liên quan tới rung ngẫu nhiên, ví dụ, tượng mỏi, đảo ngược ứng suất, v.v Trái ngược với thử nghiệm hình sin, rung ngẫu nhiên kích thích liên tục cộng hưởng suốt thời gian thử nghiệm, không đạt tới giá trị cực đại Hầu hết tín hiệu rung ngẫu nhiên phòng thử nghiệm bao gồm mức ba sigma, có nghĩa giá trị tức thời kích thích dải tần số thử nghiệm nằm khoảng giá trị “0” ba lần giá trị trung bình bình phương tổng tín hiệu Một khác biệt cần xem xét với kích thích ngẫu nhiên có số đảo ngược ứng suất xảy ra, theo chiều dương chiều âm, khoảng cắt qua điểm “0” Thuộc tính ảnh hưởng tới cộng dồn hư hại mỏi ảnh hưởng tới tuổi thọ kỳ vọng tới hỏng 4.2.3 Thử nghiệm chế độ hỗn hợp Thử nghiệm chế độ hỗn hợp (TCVN 7699-2-80 (IEC 60068-2-80)) kết hợp tín hiệu hình sin ngẫu nhiên Có thể mơ mơi trường có nhiều nguồn rung Tùy thuộc vào kiểu nguồn rung kết hợp, thử nghiệm gọi là: - hình sin ngẫu nhiên (SoR); - ngẫu nhiên ngẫu nhiên (RoR); - hình sin ngẫu nhiên ngẫu nhiên (SoRoR) CHÚ THÍCH: Xóc ngẫu nhiên (q độ rung có tính xác suất giống thử nghiệm nổ súng) khơng tính đến tiêu chuẩn Thử nghiệm chế độ hỗn hợp kết hợp lợi thử nghiệm hình sin thử nghiệm ngẫu nhiên, cho phép xấp xỉ gần với môi trường thực tế Ngoài ra, thử nghiệm cho phép tiến hành chỉnh sửa thử nghiệm cho phù hợp mức độ cao điều quan trọng không giảm thiểu mức độ thử nghiệm mức mức hai việc dẫn đến hậu tai hại Nhược điểm thử nghiệm tăng tính phức tạp việc hiểu quy định kỹ thuật, kiểm soát xác nhận thử nghiệm 4.3 Thử nghiệm gia tốc Có thể cần phải nâng độ khắc nghiệt thử nghiệm lên cao so với điều kiện động thực tế, ví dụ để giới hạn thời gian thử nghiệm Bằng việc tăng mức rung, ứng suất mẫu thử tăng lên tuổi thọ hư hại mỏi rút ngắn Nhìn chung, thử nghiệm gia tốc tất phương pháp thử nghiệm mô tả Thử nghiệm gia tốc yêu cầu phán đoán kỹ thuật mức độ cao việc lựa chọn yếu tố gia tốc Chúng khác chế hỏng đa dạng phụ thuộc vào kết cấu mẫu thử (ví dụ tiếng lách cách bắt không chặt, yếu tố phi tuyến), vật liệu (hiệu ứng tập trung ứng suất rãnh cắt, mối hàn, xử lý nhiệt), đặt tải điều kiện môi trường khác Khi sử dụng yếu tố gia tốc cao, nhiều kiểu hỏng vị trí hỏng khó tin xảy mẫu thử (TCVN 7699-1 (IEC 60068-1)) nhiều kiểu hỏng quan trọng loại bỏ Ví dụ, tượng mỏi lỏng lẻo phận loại bỏ/ngăn chặn mức thử nghiệm cao không thực tế Ví dụ hệ số gia tốc thép non: Đối với hư hỏng mỏi thép non, khuyến cáo yếu tố gia tốc không lớn Các mức gia tốc thử nghiệm atest không nên tăng lên cao hệ số so với mức thực tế areal life Đối với thử nghiệm hình sin, điều có nghĩa biên độ thử nghiệm apeak nên nhỏ hai lần biên độ thực tế apeak, real life Giá trị trung bình bình phương kích thích thử nghiệm arms suốt thử nghiệm ngẫu nhiên gia tốc nên giới hạn hai lần giá trị trung bình bình phương thực tế arms, real life Hình sin: apeak ≤ x apeak, real life Ngẫu nhiên: arms ≤ x arms, real life CHÚ THÍCH: Đối với thép non hỏng mỏi, hệ số gia tốc giảm thời gian thử nghiệm xuống từ đến 32 lần Một hệ số gia tốc lớn thích hợp hiểu chi tiết mẫu thử, kiểu sai hỏng, vị trí hư hại, ứng suất vị trí này, vật liệu đặc tính mỏi mẫu thử (đường cong S/N) Nhìn vào đường cong ứng suất-số chu kỳ đến hỏng thích hợp vật liệu xem xét, chọn hệ số gia tốc cách xem xét số lượng cắt giảm chu kỳ đến hỏng so với số chu tế, mức ứng suất tăng cao tương ứng Đối với thử nghiệm mỏi gia tốc, khuyến cáo sử dụng kích thích hình sin tần số cố định tần số cộng hưởng Môi trường rung mẫu thử 5.1 Tổng quan Thử nghiệm môi trường sử dụng để mơ phòng thí nghiệm tác động môi trường rung thực tế Dưới đưa đề xuất nhằm ước lượng môi trường rung 5.2 Thu thập thông tin, chuẩn bị định Xác định chu kỳ sống mẫu thử quy định IEC 60721-4 Mô tả điều kiện động trạng thái chu kỳ sống Xác định mô tả rung gặp phải sử dụng: - ước lượng ảnh hưởng bên ngoài; - ước lượng ảnh hưởng bên (rung máy cộng hưởng kích thích mẫu thử, khe hở tiếng lách cách); - ước lượng ảnh hưởng quay 5.3 Xác định điều kiện động Với thông tin thu thập 5.2, chọn điều kiện động nêu Bảng Nếu khơng có lớp thích hợp, cần ước lượng kiểu điều kiện môi trường (xem Điều 6) Ước lượng điều kiện động “thực tế” mẫu thử 6.1 Tổng quan Nếu môi trường thực tế không khớp với lớp nêu 5.3 Bảng 1, kiểu môi trường rung cần xác định theo cách khác Có nhiều phương pháp khác để thu nhận thông tin điều kiện động: - đo rung thực tế; - sử dụng kinh nghiệm phán đoán kỹ thuật; - sử dụng tiêu chuẩn thích hợp, ví dụ TCVN 7921-3 (IEC 60721-3) Cần phải định quy định kỹ thuật thể tốt điều kiện thực, ví dụ vận chuyển gói hàng máy bay trực thăng, quy định kỹ thuật sử dụng RoR không thiết phải SoR - ngoại suy từ dự án trước đó/tương tự Điều đề cập cách xác định kiểu môi trường rung (các kiểu rung hình sin, rung xác suất hai chiếm ưu thế) mà độ khắc nghiệt, mục tiêu chủ yếu tiêu chuẩn chọn số thử nghiệm rung Phương pháp khuyến nghị thực phép đo rung thực tế, từ việc phân tích liệu đo được, xác định kiểu môi trường Điều giả định thực phép đo sẵn có liệu phép đo CHÚ THÍCH: Do phương pháp khuyến cáo phương pháp tốn nhất, hiệu chi phí sử dụng liệu đo để xác định độ khắc nghiệt 6.2 Đo điều kiện động Một mơ tả ngắn gọn hoạt động cần thiết để đo phân tích liệu rung mục đích tiêu chuẩn đưa CHÚ THÍCH: Để biết thêm chi tiết, tham khảo IES-RP-DET 012.1 DIN 30787 6.2.1 Lập kế hoạch Lên kế hoạch cẩn thận quan trọng để đảm bảo nhận liệu tốt Điều bao gồm bước sau đây: - Lựa chọn (các) vị trí đo (và (các) hướng đo), gần (các) điểm cố định mẫu thử tốt - Lựa chọn kiểu số lượng cảm biến (ISO 5348) - Lựa chọn hệ thống thu thập liệu - Lựa chọn dải động dải tần số chuyển đổi tương tự-số - Xác định điều kiện vận hành thiết bị đo khoảng thời gian đo - Xem xét ước lượng tính khơng xác liệu nguồn sai lỗi 6.2.2 Hiệu chuẩn Trước thực phép đo nào, cần phải tiến hành hiệu chuẩn dây chuyền đo; cần kiểm tra lỗi nhiễu thiết bị đo mức, nhiễu gián đoạn nhiễu từ dây nguồn Ngoài ra, tất thiết bị đo phải hiệu chuẩn 6.2.3 Thu thập liệu Dữ liệu thực tế cần thu thập điều kiện hoạt động thích hợp, bao gồm tham số khí hậu tham số khác vậy, chúng có tác động lên thơng tin thu thập giúp việc giải thích kết dị thường 6.2.4 Hiệu chuẩn lại Sau hoàn thành 6.2.3, cần tiến hành hiệu chuẩn lại, kiểm tra hệ thống, để xác định thiết bị đo hoạt động phạm vi hiệu chuẩn 6.3 Phân tích liệu 6.3.1 Tổng quan Các phân tích phổ, mật độ xác suất tự động tương quan công cụ cần thiết để xác định đặc tính chiếm ưu tín hiệu phép đo môi trường thực, mà trường hợp mang tính ngẫu nhiên tiền định, kết hợp hai CHÚ THÍCH: Đã giả định tín hiệu động đo ổn định; không, cần đặc biệt cẩn thận phân tích để xác định tách riêng tín hiệu cho áp dụng kỹ thuật phù hợp Trước phân tích chi tiết, khuyến cáo kiểm tra mắt tín hiệu, miền thời gian miền tần số Điều giúp xác định lỗi xảy như: - cắt xén tín hiệu, - xu hướng tạp nhiễu, - bỏ sót tín hiệu, - nhiễu kỹ thuật số mức (do chọn dải động rộng), - điểm sai lạc, - trục trặc chuyển đổi tương tự-số Trong trình kiểm tra mắt liệu phổ, có đỉnh xác định rõ nét có khả tương quan với nguồn tự nhiên Các đỉnh nguồn chu kỳ chẳng hạn máy quay, cộng hưởng cản dịu cấu trúc, tức là, đỉnh phổ thể tín hiệu ngẫu nhiên băng tần hẹp thay tín hiệu có chu kỳ Như nêu trên, có ba quy trình sử dụng để phân biệt hai loại tín hiệu Quy trình quy trình đơn giản: sử dụng phân tích phổ, quy trình thứ hai quy trình bao gồm phân tích mật độ xác suất quy trình thứ ba liên quan tới tự tương quan 6.3.2 Phân tích phổ Các tín hiệu chu kỳ ngẫu nhiên thể khác tùy thuộc vào băng thông phân tích Bởi theo lý thuyết, đỉnh phổ tín hiệu chu kỳ khơng có băng thơng, độ rộng đỉnh giống băng thơng phân tích Điều có nghĩa độ rộng đỉnh tuân theo thay đổi độ phân giải tần số Đặc tính thành phần ngẫu nhiên băng hẹp độc lập với băng thơng phân tích, với điều kiện băng thơng phân tích nhỏ nhiều so với băng thơng thành phần băng hẹp Có hai loại phổ cần thiết cho việc phân tích phổ băng hẹp: phổ tuyến tính ASD (mật độ phổ gia tốc) Khi sử dụng phổ tuyến tính, biên độ đỉnh phổ thành phần ngẫu nhiên băng hẹp giảm xuống, đỉnh thành phần chu kỳ khơng giảm, giảm băng thơng phân tích Mặt khác, tính tốn ASD (mật độ phổ gia tốc), thành phần chu kỳ tăng lên thành phần ngẫu nhiên gần không đổi giảm độ phân giải tần số tăng băng thông 6.3.3 Phân tích mật độ xác suất Mật độ xác suất mô tả xác suất p(x) giá trị tức thời tín hiệu có giá trị x Đối với tín hiệu ngẫu nhiên nói chung, thường người ta giả định chúng phân bố theo hàm chuẩn (phân bố Gauss) Khi xử lý tín hiệu cận chu kỳ, ví dụ như, tần số thành phần chu kỳ tín hiệu ngẫu nhiên băng rộng khơng cố định, ví dụ máy móc quay với tốc độ quay biến đổi, biên độ tín hiệu chu kỳ điều biến cách ngẫu nhiên, phân tích mật độ xác suất băng tần giới hạn có ích (IES-RP-DET-012.1) Nếu đỉnh phổ bắt nguồn từ tín hiệu ngẫu nhiên băng hẹp, hàm mật độ xác suất tín hiệu lọc dải thơng gần với dạng Gauss Hàm mật độ xác suất tín hiệu hình sin tần số đơn thể Hình Nếu tín hiệu pha trộn tín hiệu hình sin ngẫu nhiên, hình dạng Hình CHÚ THÍCH: Đường cong khơng đặn nhiễu thiết bị xử lý tín hiệu Hình - Mật độ xác suất tín hiệu hình sin tần số đơn lẻ Hình - Mật độ xác suất pha trộn tín hiệu hình sin ngẫu nhiên Hình dạng hàm mật độ xác suất đưa thông tin quan trọng kiểu tỉ lệ mức thành phần khác tín hiệu Điều dẫn tới phương pháp thử nghiệm thích hợp mơ tả Điều 6.3.4 Tự tương quan Hàm tự tương quan phép biến đổi Fourier ngược phổ tự động (ở mật độ phổ gia tốc -ASD) có ích phát có tín hiệu hình sin hay tín hiệu ngẫu nhiên Đối với tín hiệu thời gian hình sin, hàm tự tương quan ln cho nghiệm hình sin, thể Hình 3a Hàm tự tương quan tín hiệu ngẫu nhiên giới hạn băng tần, với tần số ngưỡng lọc băng thấp (lý tưởng) B/2, hàm sin x/x với giá trị “0” bội số 1/B (xem Hình 3b) Khi tín hiệu ngẫu nhiên lọc băng thông với tần số trung tâm f0 (ngẫu nhiên băng hẹp) hàm tự tương quan cho dạng tích hàm tự tương quan Hình 3a 3b Vì hàm cosin điều biến theo biên độ, với đường bao cho hàm sin x/x, thể Hình 3c Hình 3a - Hình sin, tần số f0 Hình 3b - Ngẫu nhiên giới hạn băng tần, tần số ngưỡng B/2 Hình 3c - Ngẫu nhiên băng hẹp, băng thơng B, tần số trung tâm f0 Hình - Các hàm tự tương quan tín hiệu khác Lựa chọn phương pháp thử nghiệm 7.1 Tổng quan Để đưa định phương pháp thử nghiệm thích hợp, cần có thơng tin đây: - mô tả môi trường rung (xem Điều 5); - xác định loại môi trường (xem 5.3); - ước tính điều kiện động (xem Điều 6) Sau đánh giá thông tin này, cần xác định liệu mẫu thử lắp đặt cố định vào kết cấu rung hay khơng (ví dụ vận chuyển) Sau đó, lựa chọn số phương pháp thử nghiệm (xem Bảng 1) Theo Randall tác giả khác, xem Thư mục tài liệu tham khảo Nếu điều kiện động học mẫu thử ước tính theo Điều 6, tham khảo hàng cuối Bảng CHÚ THÍCH: Để biết chi tiết việc xử lý liệu nguồn gốc quy định kỹ thuật thử nghiệm, tham khảo DIN 30785-5 Bảng - Thí dụ mơi trường rung phương pháp thử nghiệm khuyến cáo Phương pháp thử nghiệm IEC 60068 khuyến cáo Chế độ hỗn Ngẫu nhiên Hình sin hợp Phần Phần 2-64 Phần 2-6 2-80 Kiểu tín hiệu rung để thử nghiệm Ngẫu nhiên Ngẫu nhiên Hình sin + hình sin Lưu kho Mơi trường rung Sử dụng di động mẫu thử Vận chuyển x x x Các tòa nhà/sử dụng tĩnh x Các tòa nhà, gần máy móc phận quay x Phương tiện đường sắt đường Mẫu thử cố định gần động Mẫu lắp đặt Máy bay phản lực Máy bay lên thẳng, máy bay cánh quạt x x x x x Hệ thống tàu vũ trụ, mô tải trọng bán tĩnha x Các thành phần tàu vũ trụ Tàu chạy chân vịt x x Tàu chạy phản lực Ngẫu nhiên + hình sin Các điều kiện, kiểu tín Ngẫu nhiên hiệu động ước tính Hình sin x x x x CHÚ THÍCH: Về mơ tả lớp điều kiện động, xem TCVN 7921-3-0 (IEC 60721-3-0) a Gia tốc tuyến tính (phóng tàu vũ trụ) mơ kích thích hình sin tần số thấp hẳn so với tần số riêng mẫu thử số chu kỳ 7.2 Thử nghiệm hình sin Phương pháp thử nghiệm hình sin phương pháp kích thích lâu đời thử nghiệm động học Phương pháp mô tả TCVN 7699-2-6 (IEC 60068-2-6) 7.2.1 Ưu điểm Thử nghiệm hình sin thực cách sử dụng phương tiện thiết bị thử nghiệm đơn giản, tốn đặc biệt hữu dụng cho mục đích chẩn đốn q trình thử nghiệm rung thiết kế/phát triển Thử nghiệm hình sin dễ hiểu đáp ứng rung hiển thị dễ Do đó, hình sin sử dụng để khảo sát đáp ứng hệ thống, nhiều cách sử dụng chiếu sáng đèn chớp sáng biên độ nhìn thấy Thử nghiệm hình sin sử dụng để thực thử nghiệm mỏi biên độ không đổi thời gian ngắn (các thử nghiệm gia tốc, xem 4.3) Bằng cách sử dụng tần số cộng hưởng mẫu thử, làm tăng lực thử nghiệm với lực rung lắc giới hạn 7.2.2 Nhược điểm Trong thử nghiệm hình sin, xảy biên độ đáp ứng phi thực tế hiệu ứng cộng hưởng, kiểu vị trí sai hỏng mà thử nghiệm gây không thực tế Thực nghiệm đơi có tương quan kết thử nghiệm hình sin (các sai hỏng thử nghiệm) tuổi thọ làm việc mẫu (sai hỏng sử dụng) Do đó, để đánh giá kết thử nghiệm hình sin cần có nhiều kinh nghiệm nhiều cần thực trình đánh giá 7.3 Thử nghiệm ngẫu nhiên Phương pháp thử nghiệm ngẫu nhiên sử dụng phổ biến mơ tả xác TCVN 7699-2-64 (IEC 60068-2-64) 7.3.1 Ưu điểm Hầu hết môi trường vận chuyển chất ngẫu nhiên Nếu thơng tin có mơi trường rung cho thấy khơng có thành phần hình sin, thử nghiệm ngẫu nhiên phương án thay phù hợp cho thử nghiệm chế độ hỗn hợp Nhiều cộng hưởng kích thích đồng thời, đáp ứng cộng hưởng có cường độ yếu so với thử nghiệm hình sin; đó, có khả xảy hư hại mỏi khơng thực tế đáp ứng cộng hưởng CHÚ THÍCH: Xem ASTM D4728 7.3.2 Nhược điểm Thiết bị thử nghiệm đắt hơn, phức tạp yêu cầu nhân viên có nhiều kinh nghiệm tiến hành thử nghiệm 7.4 Thử nghiệm chế độ hỗn hợp Hầu hết hệ thống kiểm soát rung kỹ thuật số đại áp dụng phần mềm kiểm soát chế độ hỗn hợp Hiện tiêu chuẩn cho thử nghiệm hỗn hợp (TCVN 7699-2-80 (IEC 60068-2-80)) chuẩn bị 7.4.1 Ưu điểm Phương pháp thử nghiệm cho phép kết hợp loại mơi trường kích thích rung khác với trọng số khác Phương pháp bao gồm thử nghiệm ngẫu nhiên hình sin: - hình sin ngẫu nhiên (SoR); - ngẫu nhiên ngẫu nhiên (RoR) - hình sin ngẫu nhiên ngẫu nhiên (SoRoR) Các phương pháp thử nghiệm hỗn hợp thể kỹ thuật đỉnh cao đạt nay, thực thử nghiệm phòng tạo đáp ứng rung gần với điều kiện sử dụng Do đó, chế vị trí sai hỏng gần với thực tế so với phương pháp thử nghiệm khác 7.4.2 Nhược điểm Phép đo ban đầu phương pháp thử nghiệm cần có mơ tả xác thành phần ngẫu nhiên thành phần hình sin tín hiệu rung Tính phức tạp u cầu phép đo phân tích liệu cao nhiều so với thử nghiệm ngẫu nhiên hình sin Thử nghiệm chế độ hỗn hợp cần lực kích thích đỉnh lớn hơn, đó, cần có thiết bị thử nghiệm cơng suất lớn so với thử nghiệm hình sin thử nghiệm ngẫu nhiên độ khắc nghiệt Khảo sát đáp ứng rung mẫu thử 8.1 Tổng quan Nếu quy định quy định kỹ thuật liên quan, cần đo đáp ứng rung mẫu thử trước sau thử nghiệm sức chịu đựng để xem liệu mẫu thử thay đổi đáp ứng động suy giảm dạng đó, ví dụ mỏi mòn Nếu quy định thử nghiệm rung ngẫu nhiên TCVN 7699-2-64 (IEC 60068-2-64), cần đo độ nhọn cộng hưởng mẫu thử trước thử nghiệm sức chịu đựng cách khảo sát đáp ứng rung, nhằm xác định độ phân giải tần số quy trình kiểm sốt Thơng tin hữu ích mẫu thử nhận cách đo đặc tính rung tồn mẫu thử hay số phận mẫu thử, ví dụ, đáp ứng từ điểm đo khác kết cấu Nếu xảy vấn đề thân hệ thống thử nghiệm rung, phép đo đặc tính đáp ứng hệ thống với mẫu thử tháo cung cấp thơng tin có ích để giải vấn đề Tiêu chuẩn giúp lựa chọn phương pháp kích thích phù hợp cho việc khảo sát đáp ứng rung Điều thực kích thích hình sin kích thích ngẫu nhiên nên lựa chọn cách độc lập với phương pháp thử nghiệm mơi trường chọn, ví dụ, tiến hành khảo sát kích thích hình sin phơi nhiễm mơi trường ngẫu nhiên điều ngược lại sử dụng Bảng nêu phương pháp ưu tiên để khảo sát đáp ứng rung 8.2 Mục đích, mục tiêu Cần phải khảo sát đáp ứng rung mẫu thử quy định quy định kỹ thuật liên quan Mục đích việc khảo sát đáp ứng rung sau: a) xác định tần số tới hạn và/hoặc hệ số tắt dần để lựa chọn điều kiện thử nghiệm sức chịu đựng; b) phát thay đổi tần số tới hạn trước sau thử nghiệm sức chịu đựng nhằm đánh giá hư hại mỏi hỏng xảy trình thử nghiệm sức chịu đựng, xem 8.6; c) nghiên cứu đặc tính đèn chớp sáng để nghiên cứu đặc tính động chịu rung hình sin; d) đo khả truyền dẫn hàm truyền điểm mẫu thử để nghiên cứu đặc tính động mẫu thử; e) đo hệ số tắt dần tần số cộng hưởng để nghiên cứu đặc tính động mẫu thử; f) đo tính phi tuyến đáp ứng mẫu thử để khảo sát khe hở, tiếng lạch cạch, bulông lỏng, tăng giảm lực lò xo; g) đo độ méo (dung sai tín hiệu) điều kiện thử nghiệm có mẫu thử để xác định chất lượng thử nghiệm, khơng có mẫu để xác định chất lượng phương tiện thử nghiệm; h) đo tính phi tuyến phương tiện thử nghiệm để khảo sát phận bị nới lỏng hoạt động khuếch đại (tính năng) Phương pháp kích thích nên nêu quy định kỹ thuật liên quan Khi cần so sánh tần số tới hạn trước sau thử nghiệm sức chịu đựng, nên sử dụng phương pháp kích thích, quy trình mức rung, vật cố định điểm cố định cho trước sau thử nghiệm 8.3 Kích thích hình sin Kích thích hình sin khuyến cáo a) để quan sát lịch sử-thời gian dạng sóng tín hiệu khác cách sử dụng máy sóng để dễ dàng phát sai lệch tín hiệu, b) để quan sát đặc tính mẫu thử cách sử dụng đèn chớp sáng, c) nghi ngờ tính phi tuyến đáp ứng mẫu thử, d) để phát tần số tới hạn sinh tiếng lạch cạch bên mẫu Cấn lưu ý kích thích hình sin gây cộng hưởng kéo dài ứng suất cộng hưởng mức cho mẫu thử 8.4 Kích thích ngẫu nhiên Kích thích ngẫu nhiên có hiệu ứng tuyến tính hóa lên mẫu thử có kết cấu phi tuyến Do đó, sử dụng kích thích ngẫu nhiên để phát đo tần số cộng hưởng, hệ số tắt dần, tính truyền dẫn và/hoặc hàm truyền dự kiến mẫu thử thể đặc tính tuyến tính mức khảo sát đáp ứng so với mức thử nghiệm thực tế Tuy nhiên, ước lượng hàm đáp ứng tần số hệ thống ngờ có đặc tính phi tuyến, nên sử dụng đầu vào thực tế mơ xác phòng thí nghiệm đầu vào thực tế, thay đầu vào tự chọn phòng thí nghiệm Thực vậy, trường hợp này, kết xấp xỉ tuyến tính tốt theo nghĩa bình phương nhỏ hàm đáp ứng tần số điều kiện đầu vào quy định Khuyến cáo sử dụng kích thích ngẫu nhiên kích thích hình sin dự kiến gây cộng hưởng kéo dài ứng suất cộng hưởng mức cho mẫu thử Thơng thường, thời gian kích thích kích thích ngẫu nhiên với phép đo 120-200 độ tự (DOF) ngắn so với thời gian kích thích phương pháp quét hình sin 120-200 độ tự coi đủ để đo ASD Các độ tự nhỏ 120 sử dụng để đo tính truyền dẫn hàm truyền với độ xác thống kê giảm dần Theo TCVN 7699-2-64 (IEC 60068-2-64), phải sử dụng tín hiệu ngẫu nhiên thực có phân bố liên tục miền tần số Đơi khi, tín hiệu chu kỳ giả ngẫu nhiên sử dụng để rút ngắn thời gian kích thích Các tín hiệu khơng có phân bố liên tục miền tần số, nên khơng phát đặc tính hẹp nhọn miền tần số 8.5 Khảo sát vấn đề rắc rối (phát rắc rối) Các rắc rối thử nghiệm, ví dụ tiếng ồn tiếng lạch cạch mức, tạo lỏng lẻo cộng hưởng cấu lắp Để phát nguyên nhân loại rắc rối này, khuyến cáo sử dụng kích thích hình sin tuân thủ lịch sử-thời gian tín hiệu kích thích thử nghiệm Sai lệch so với dạng sóng hình sin nhiều tiếng lạch cạch khe hở gây Có thể phát rắc rối thiết bị thử nghiệm (bộ khuếch đại công suất, máy rung lắc) cách sử dụng kích thích ngẫu nhiên Cần so sánh tính truyền dẫn (tín hiệu truyền động, tín hiệu bàn rung) với phép đo trước thu nhận thử nghiệm lắp đặt bàn giao sau thực bảo trì hệ thống 8.6 Các tiêu chí đạt/khơng đạt u cầu khơng hỏng Có thể sử dụng thay đổi tần số tới hạn trước sau thử nghiệm độ bền, mô tả 8.2 b), làm tiêu chí đạt/khơng đạt Trong trường hợp này, quy định kỹ thuật liên quan phải quy định chế độ rung áp dụng xác định, có tham chiếu mẫu thử (ví dụ tần số cộng hưởng thấp nhất), điểm đo tương ứng, trục kích thích cách lắp mẫu thử Đặc tính kích thích (rung hình sin hay ngẫu nhiên) phải quy định, ghi nhớ hai phương pháp kích thích cho kết khác đặc biệt cộng hưởng phi tuyến Nói chung, khuyến cáo sử dụng kích thích ngẫu nhiên, nhiên khuyến cáo sử dụng kích thích hình sin cho khảo sát xác, xem Bảng Độ khắc nghiệt (dải tần số, mức rung khoảng thời gian rung) phải quy định Một thay đổi lớn cho phép tính phần trăm (giảm tần số) chế độ kích thích phải quy định quy định kỹ thuật liên quan: Thay đổi tần số tới hạn (CCF) - - 10 - 20 % Thay đổi tương ứng (giảm) độ cứng vững tính phần trăm - 10 - 19 - 36 % (giá trị làm tròn) Điều thiết yếu phải sử dụng độ xác đủ phép đo tần số cần phát thay đổi nhỏ tần số Sử dụng kích thích ngẫu nhiên, đạt điều cách tăng độ phân giải tần số máy phân tích Độ phân giải tần số tăng cao yêu cầu kéo dài thời gian phân tích Độ khơng xác lớn tần số khuyến cáo đây: 0,1 - 0,2 - 0,5 - % tương ứng với CCF, nêu Có thể tính tốn mức thay đổi tần số thực tế cách sử dụng giá trị đo hiệu chuẩn theo độ khơng xác phép đo Nếu f1 f2 tần số đo trước sau thử nghiệm (giả sử f2