Испытания на вибрацию оборудования и приборов на вибростенде: протокол по ГОСТ

Вибрация достаётся почти любому изделию: блок управления трясётся на раме станка, датчик — на трубопроводе рядом с насосом, прибор в кузове грузовика — всю дорогу до заказчика. Испытания на вибрацию показывают, что изделие это выдержит: не треснет, не потеряет крепёж и, главное, продолжит работать.

Сертификат РБ проводит вибрационные испытания в собственной аккредитованной лаборатории. Электродинамические вибростенды работают в диапазоне от 5 до 3000 Гц с ускорением до 100g и принимают изделия от граммов до сотен килограммов. Протокол подписывает наша лаборатория, без передачи образца сторонним испытателям.

Когда нужны вибрационные испытания

• Декларирование и сертификация. Для низковольтного оборудования, машин и электроники стойкость к механическим воздействиям входит в доказательную базу по ТР ТС 004/2011, 010/2011 и 020/2011, если её требуют стандарты на продукцию.
• Технические условия. В ТУ записана группа механического исполнения или прямо указаны режимы вибрации. Их подтверждают при приёмочных, периодических и типовых испытаниях.
• Требование заказчика. Энергетика, нефтегаз, железная дорога и оборонные предприятия прописывают вибрацию в техзадании и без протокола поставку не принимают.
• Поставка на подвижную технику. Всё, что едет на автомобиле, локомотиве или спецтехнике, проверяют на случайную вибрацию по отраслевым стандартам.
• Разбор отказов. Изделие ломается в эксплуатации, а причина неясна. Стенд воспроизводит условия и показывает, какой узел сдаёт первым.
• Доработка конструкции. Перед запуском серии проверяют опытный образец, пока менять конструкцию ещё дёшево.

Испытания на виброустойчивость и вибропрочность

В ТУ и стандартах эти слова стоят рядом, но означают разные проверки. Путаница здесь дорого обходится: протокол на вибропрочность не закрывает требование по виброустойчивости.

Вибропрочность обычно испытывают дольше и жёстче: цель — накопить усталостные повреждения, которые проявились бы за годы эксплуатации. Виброустойчивость проверяют мягче по уровню, но с контролем работы. Для большинства приборов и электротехники требуют обе проверки, их проводят в один заезд.

Методы вибрационных испытаний

Метод выбирают по тому, какую вибрацию изделие встретит в жизни.

• Испытания на воздействие синусоидальной вибрации. Стенд качает изделие на одной частоте, которая плавно меняется по диапазону, или держит его на фиксированных частотах. Подходит для оборудования рядом с вращающимися машинами: двигателями, насосами, вентиляторами. Первым шагом всегда идёт поиск резонансов, о нём подробнее на странице испытаний на механические воздействия.
• Случайная (широкополосная) вибрация. Изделие получает сразу весь спектр частот с заданной спектральной плотностью, как в кузове автомобиля, в вагоне или на борту. Этот метод ближе к реальной транспортировке, его требуют для электроники и приборов на подвижной технике.
• Комбинированные испытания. Вибрация одновременно с температурой: вибростенд работает внутри климатической камеры от −70 до +180 °C. Так проверяют изделия, которые на объекте трясутся на морозе или в жаре, например уплотнения, пайку, пластиковые корпуса.

Если изделие будет перевозиться без упаковки или часто транспортироваться, к вибрации добавляют испытания на удар и транспортную тряску. Одна вибрация от ударов не страхует.

Что ломается при вибрации

Отказы на вибростенде почти всегда одни и те же, и их удобно проверить ещё на этапе конструирования:

• Резьбовой крепёж. Без стопорных шайб или фиксатора резьбы болты откручиваются за несколько минут резонанса.
• Пайка и выводы тяжёлых компонентов. Конденсаторы, дроссели и трансформаторы на плате отрываются, если их не закрепить клеем или хомутом.
• Разъёмы. Контакт пропадает на доли секунды, и на виброустойчивости это уже отказ, хотя разъём цел.
• Кронштейны и консоли. Длинные незакреплённые элементы имеют низкие собственные частоты и первыми попадают в резонанс, а потом трескаются по сварке или сгибу.
• Жгуты и провода. Без фиксации провод перетирается об острую кромку корпуса.

Если отказ случился, в протоколе будет указано, на какой частоте и оси. Обычно этого хватает, чтобы доработать узел и пройти повторное испытание без переделки всей конструкции.

Какие параметры задают при испытаниях на вибрацию

Режим описывается несколькими цифрами, и все они должны быть в программе до начала испытаний:

• Диапазон частот — от какой до какой частоты проходит воздействие.
• Амплитуда или ускорение — на низких частотах обычно задают перемещение в миллиметрах, на высоких — ускорение в g.
• Длительность — число циклов качания по диапазону или время выдержки, в том числе на найденных резонансах.
• Оси — как правило, три взаимно перпендикулярных направления, каждое отдельно.
• Состояние изделия — включено или нет, какие параметры контролировать и какие отклонения считать отказом.

Параметры берут из ТУ на изделие, из технического задания заказчика или из группы механического исполнения по ГОСТ 30631-99: в ней для каждого места установки заданы свои уровни вибрации. Если в документах написано просто «вибростойкое исполнение» без цифр, подберём группу по условиям эксплуатации и составим программу испытаний, которую потом согласуем с заказчиком.

Как проходит проведение вибрационных испытаний

1. Разбор требований. Смотрим ТУ, ТЗ и стандарт, определяем, что нужно: виброустойчивость, вибропрочность или обе проверки, какой метод и режимы.
2. Программа. Фиксируем параметры, оси, контролируемые функции и критерии отказа. Согласуем с заказчиком.
3. Крепление. Изделие ставят на стол вибростенда штатным крепежом или через жёсткое приспособление. Плохо сделанное приспособление добавляет свои резонансы и искажает результат, поэтому его проверяют отдельно.
4. Поиск резонансов. Качание на низком уровне по диапазону частот с акселерометрами на изделии.
5. Воздействие. Режимы по программе, по каждой оси. Система управления стенда держит заданный уровень и пишет данные, контролируем работу изделия.
6. Проверка после испытаний. Осмотр, проверка крепежа и работоспособности, сравнение с начальными параметрами.
7. Протокол. Оформляем результаты и передаём заказчику.

ГОСТы на испытания на вибрацию

Все перечисленные методы входят в область аккредитации нашей лаборатории. Если в вашей документации указан другой стандарт или ведомственная методика, пришлите её: проверим, можем ли испытать по ней, до заключения договора.

Протокол вибрационных испытаний

В протоколе указывают образец и его заводской номер, стандарт и программу, схему крепления и расположение датчиков, найденные резонансные частоты, фактические режимы по каждой оси, результаты контроля функций во время воздействия и осмотра после него, а также заключение о соответствии. По такому протоколу эксперт на приёмке или орган по сертификации может проверить, что испытание проведено по заданным режимам. Протокол годится для декларирования и сертификации, постановки продукции на производство и приёмки у заказчика.

Пример выдаваемого протокола испытаний

Образец протокола испытаний

Смотреть весь документ (PDF)

Вибрация или сейсмостойкость

Оба вида испытаний проходят на вибростенде, но заменять друг друга не могут. Вибрация — длительное воздействие во время работы и транспортировки. Землетрясение — короткий и сильный низкочастотный удар по изделию, установленному на объекте, и режимы для него задаёт отдельный стандарт, ГОСТ 30546. Если в проекте указан балл по MSK-64, нужны испытания на сейсмостойкость, а для тендера — сертификат сейсмостойкости.

FAQ

Чем виброустойчивость отличается от вибропрочности?

Виброустойчивость — способность работать во время вибрации, её проверяют на включённом изделии. Вибропрочность — способность выдержать вибрацию без повреждений, её проверяют после воздействия. Требования обычно задают на обе.

В ТУ нет режимов, написано только «вибростойкое исполнение». Что делать?

Режимы определяют по группе механического исполнения ГОСТ 30631-99 исходя из места установки изделия. Подберём группу, составим программу и согласуем её с вами до начала испытаний.

Можно испытать изделие в упаковке?

Да, так проверяют стойкость к транспортировке. Но это отдельная проверка: изделие в упаковке и без неё получает разную нагрузку, и одно испытание не заменяет другое.

Останется ли образец рабочим?

При испытаниях на виброустойчивость обычно да. Испытания на вибропрочность рассчитаны на накопление усталости, и после них образец в продажу не отправляют, хотя он может остаться исправным.

Сколько стоят испытания на вибрацию?

Цена зависит от метода, числа осей и режимов, длительности, массы изделия и того, нужен ли контроль функций или климатическая камера. Смету считаем бесплатно по паспорту изделия и требованиям и фиксируем в договоре.