Como determinar as condições para o teste de vibração sinusal?

O teste de vibração senoidal é um teste ambiental mecânico fundamental projetado para simular os efeitos das vibrações sinusoidais que os produtos podem encontrar durante o transporte, armazenamento e uso real em um ambiente de laboratório controlado. Essas vibrações são frequentemente induzidas por forças rotativas, pulsantes ou oscilantes originárias de fontes como aeronaves, veículos, navios, equipamentos transportados pelo ar e máquinas moídas. A gravidade de um teste de vibração senonível de rigor, é definido em conjunto por três parâmetros principais:freqüência, Assim,amplitude, eduração do teste.

Na Dongguan Precision Test Equipment Co., Ltd., fornecemos sistemas avançados de teste de vibração para atender a uma ampla gama de padrões de teste. Compreender como determinar essas condições cruciais de teste é essencial para uma avaliação precisa e significativa do produto. Vamos quebrar os aspectos principais.

I. Definindo termos essenciais (com base em GB/T 2298-2010)

Para garantir a clareza, vamos definir alguns termos relevantes de acordo com o padrão nacional chinês para o monitoramento mecânico de vibração, choque e condição:

1. Vibração sinusoidal:Uma vibração periódica cujo parâmetro de vibração é descrito por uma função seno do tempo.
2. Frequência (F):O recíproco do período. Medido em Hertz (Hz), representando ciclos por segundo.
3. Amplitude:
   • Deslocamento (deslocamento relativo):A quantidade variável no tempo que representa a mudança na posição de um ponto em um objeto em relação a um quadro de referência.
   • Valor de pico a pico (de uma vibração):A diferença entre os valores máximos positivos e negativos máximos de uma vibração dentro de um determinado intervalo de tempo. Sua magnitude depende da resposta ou do tempo de subida do sistema de medição.
4. Frequência cruzada:A frequência na qual uma característica específica da vibração transita de um relacionamento para outro. Por exemplo, a frequência na qual a amplitude da vibração ou o valor RMS muda de uma relação constante de frequência de deslocamento com uma relação constante de aceleração-frequência.

Ii. Navegando pela paisagem de padrões

Existem vários padrões de teste de vibração, variando entre países, regiões e indústrias. Algumas organizações padrão proeminentes e suas estruturas incluem: ASTM, ISTA, MIL-STD, EN, IEC, ETSI, JIS, SAE, JASO, ISO e AEC.

Os padrões de teste de vibração seno comumente referenciados incluem:

• GB/T 2423.10-2008: Testes ambientais para produtos elétricos e eletrônicos - Parte 2: TesteMétodos - Teste FC: Vibração (sinusoidal)
• IEC 60068-2-6-2007: Teste ambiental - Parte 2-6: Testes - Teste FC: Vibração (sinusoidal) 
   

   
• ISO 8318: 2000: Embalagem - Pacotes de transporte completos e preenchidos e cargas unitárias - testes de vibração usando uma frequência variável
• GB/T 4857.10-2005: Embalagem - Testes básicos para pacotes de transporte - Parte 10: Método de teste de vibração de frequência variável sinusoidal

Iii. Entendendo os métodos de teste: seno varrido vs. frequência fixa

Nos testes de vibração seno, dois métodos de teste primários são empregados:

1. Testes em senoidianos varridos:

Esse método envolve a manutenção de um ou dois parâmetros de vibração (deslocamento, velocidade ou aceleração) em um nível constante, variando continuamente a frequência de vibração dentro de um intervalo definido. A varredura pode ser:

• Varredura linear:A frequência muda linearmente com o tempo (por exemplo, Hz/S ou Hz/min). Isso é frequentemente usado para identificar frequências ressonantes.
• Varredura logarítmica:A frequência muda logaritmicamente com o tempo (por exemplo, out/min ou dez/min). Uma taxa de varredura de uma oitava por minuto significa que a frequência dobra (ou metade) a cada minuto. As varreduras logarítmicas são frequentemente usadas para testes de resistência, pois passam o mesmo tempo nas décadas de frequência, resultando em varreduras mais lentas em frequências mais baixas e varreduras mais rápidas em frequências mais altas.

O teste senoidal varrido é usado principalmente para:

• Análise de resposta a vibração (pesquisa de ressonância):Identificando as frequências naturais (ressonâncias) de um produto e avaliando sua estabilidade durante a operação para identificar áreas que requerem isolamento ou reforço de vibração.
• Teste senoidal varrido por resistência:Quando um produto não exibe ressonâncias significativas dentro de sua faixa de frequência operacional ou possui várias ressonâncias menores, uma varredura de resistência é realizada. Isso normalmente envolve uma varredura logarítmica com amplitude de deslocamento constante em frequências mais baixas e amplitude de aceleração constante em frequências mais altas, com uma frequência transversal normalmente entre 55-72 Hz e uma taxa de varredura de uma oitava por minuto.
• Verificação de ressonância pós-resistência:Repetindo a pesquisa de ressonância inicial após o teste de resistência para determinar se alguma frequência ressonante mudou, indicando possíveis alterações estruturais ou degradação.

2. Teste de frequência fixa:

Este método envolve sujeitar a amostra de teste à vibração em pontos de frequência fixa e específicos, com níveis variados de outros parâmetros de vibração (amplitude). É usado principalmente para:

• Teste de habitação de ressonância:Aplicando vibração em uma frequência ressonante significativa identificada durante a pesquisa de ressonância para avaliar a capacidade do produto de suportar vibração prolongada em sua frequência natural.
• Teste de frequência predeterminado:Simulando as frequências de vibração conhecidas encontradas no ambiente operacional real do produto para avaliar seu desempenho e durabilidade nessas condições específicas.

4. Determinando as condições de teste (nível de gravidade)

A seleção das condições de teste apropriadas (frequência, amplitude e duração) é crucial para um teste de vibração senoidal relevante e eficaz.

1. Faixa de frequência e frequência:

• Alguns padrões (especialmente os padrões militares) especificam diretamente a faixa de frequência ou frequência de teste com base no ambiente operacional do produto.
• Os padrões comerciais geralmente definem a faixa de frequência usando diferentes abordagens.

Considerações para determinar a faixa de frequência:

• Os produtos podem sofrer frequências de vibração muito baixas durante o transporte ou operação (por exemplo, equipamentos montados em veículos com frequências fundamentais tão baixas quanto 1,5-4 Hz). No entanto, alcançar a vibração precisa de baixa frequência (abaixo de 1 Hz) no equipamento de teste de vibração padrão pode ser desafiador devido à distorção da forma de onda.
• Ao definir a faixa de frequência, é essencial considerar as capacidades do sistema de teste de vibração disponível. Os agitadores hidráulicos geralmente são adequados para frequências mais baixas (1-200 Hz), enquanto os agitadores eletrodinâmicos se destacam em uma faixa mais ampla (normalmente 0-3000 Hz, com limites mais baixos em torno de 5 a 10 Hz para sistemas modernos). Para faixas de frequência ampla que se estendem a frequências muito baixas, pode ser necessário um compromisso no limite de frequência mais baixo ao usar agitadores eletrodinâmicos.

2. Amplitude e sua seleção:

No teste de vibração senoidal, a amplitude é definida por deslocamento (pico ou pico a pico) ou aceleração (pico). Alguns padrões especificam apenas deslocamento, enquanto outros fornecem os dois.

• Apenas amplitude de deslocamento:Os padrões IEC e nacionais geralmente especificam apenas a amplitude de deslocamento para testes com um limite de frequência superior de 10 Hz. Da mesma forma, alguns padrões militares para componentes eletrônicos e elétricos especificam uma amplitude de deslocamento constante (por exemplo, amplitude única de 0,75 mm) dentro de uma faixa de frequência específica (por exemplo, 10-55 Hz).
• Deslocamento combinado e amplitude de aceleração:Em cenários de vibração no mundo real, as frequências mais baixas geralmente exibem amplitudes de deslocamento maiores, enquanto frequências mais altas exibem maiores amplitudes de aceleração. O teste moderno de testes de vibração senoidal tenta aproximar isso usando uma amplitude de deslocamento constante em frequências mais baixas (referidas como "deslocamento constante") e uma amplitude de aceleração constante em frequências mais altas ("aceleração constante"). A frequência na qual o modo de controle transita do deslocamento constante para a aceleração constante é chamadoFrequência cruzada. Os padrões IEC e nacionais geralmente definem duas frequências cruzadas: uma menor em torno de 8-9 Hz (principalmente para equipamentos de bordo) e um maior em torno de 57-62 Hz (principalmente para equipamentos terrestres e aéreos).

3. Duração do teste e sua seleção:

A duração do teste é um parâmetro crítico para avaliar a capacidade de um produto de suportar a vibração. No entanto, determinar o tempo de exposição do mundo real equivalente para uma determinada duração do teste de laboratório pode ser um desafio.

• Para os testes senoidais varridos, a duração é normalmente especificada pelo número de ciclos de varredura.
• Para testes de frequência fixa, a duração geralmente é apresentada em minutos ou horas.
• Os padrões IEC e nacionais fornecem uma variedade de níveis de ciclo de varredura (por exemplo, 1, 2, 5, 15, 20, 50, 100) e durações de teste de frequência fixa (por exemplo, 10 min, 30 min, 1 hora, 1,5 horas, 2 horas, 10 horas). Padrões militares para dispositivos microeletrônicos e componentes eletrônicos/elétricos geralmente especificam 12 ciclos (três eixos) ou 36 ciclos (três eixos). Uma taxa de varredura comum para o teste senoidal varrida é uma oitava por minuto.

A escolha específica da duração do teste é tipicamente baseada nomecanismos de falhasendo investigado:

• Impacto no desempenho:Se o foco estiver na degradação temporária do desempenho (por exemplo, mau funcionamento, instabilidade) que se recupere após a vibração cessar, a duração do teste pode ser baseada no tempo de operação contínuo mais longo esperado combinado com a experiência prática.
• Integridade estrutural:Para avaliar danos estruturais (por exemplo, falha na articulação de solda, parafusos soltos, desapego do conector, colisão do componente), durações mais curtas (por exemplo, 30 minutos a 1 hora) podem ser suficientes para revelar tais problemas. Para afrouxamento do parafuso, descolamento de conectores e colisão de componentes, o tempo de operação contínuo mais longo também pode ser considerado. Em alguns casos, toda a vida útil do produto pode ser relevante.
• Estresse cumulativo (fadiga):Para determinar a capacidade de um produto de suportar o estresse acumulado, a duração do teste deve ser baseada no número de ciclos de estresse esperados durante sua vida útil ou com base em um critério de vida infinito (por exemplo, 10^7 ciclos de estresse).

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A determinação das condições apropriadas de teste de vibração seno requer uma compreensão completa do ambiente pretendido do produto, padrões relevantes do setor e mecanismos de falha potenciais. Na Dongguan Precision Test Equipment Co., Ltd., nossa equipe experiente pode fornecer orientação especializada para selecionar a frequência, amplitude e duração ideais para o seu aplicativo específico, garantindo resultados precisos e significativos de testes de vibração. Entre em contato conosco hoje para discutir seus requisitos e explorar nossos sistemas avançados de teste de vibração.