Вибрация

Elmeh · 13/04/19 32

Прошу помощи разобраться с допустимыми значениями величин, характеризующих вибрацию.
Есть генераторная установка, приводимая в движение дизельным двигателем через редуктор. В ТУ на генератор указана допустимая "вибрация c частотой до 120 Гц и ускорением до 6g". Как это понять? Допускается ли вибрация любой частоты до 120 Гц с ускорением 6g? По-моему здесь не хватает еще одного ограничения. Если частота синусоидальной вибрации будет стремиться к нулю, амплитуда перемещения будет стремиться к бесконечности (при постоянном ускорении). Так ведь?

При демонтированном генераторе на редукторе при помощи анализатора вибрации был получен частотный спектр амплитуд ускорений и зафиксирована максимальная амплитуда, превышающая 6g, на частоте около 3000 Гц. Допустимо ли это или нет согласно ТУ на генератор? С одной стороны амплитуда виброперемещения на такой частоте мизерная. С другой стороны амплитуда ускорения характеризует силу, прилагаемую к конструкции (удары, толчки). Думаю, что все-таки решающее значение в плане разрушительности воздействия имеет амплитуда виброускорения вне зависимости от того на какой частоте эта амплитуда была зафиксирована, пусть даже очень большой. Или я не прав?

Pavia · 31/10/08 1244

Elmeh в сообщении #1391435 писал(а):

Допускается ли вибрация любой частоты до 120 Гц с ускорением 6g?

Именно.

Elmeh в сообщении #1391435 писал(а):

Если частота синусоидальной вибрации будет стремиться к нулю, амплитуда перемещения будет стремиться к бесконечности (при постоянном ускорении). Так ведь?

Нет.

Elmeh в сообщении #1391435 писал(а):

превышающая 6g, на частоте около 3000 Гц. Допустимо ли это или нет согласно ТУ на генератор?

В ТУ сказано, что его испытали на 6g в диапазоне от 0 до 120 Гц. А выше неиспытывали.

И вообще испытатели поленились 6g это очень мало.

Elmeh в сообщении #1391435 писал(а):

Думаю, что все-таки решающее значение в плане разрушительности воздействия имеет амплитуда виброускорения вне зависимости от того на какой частоте эта амплитуда была зафиксирована, пусть даже очень большой. Или я не прав?

Вы правильно написали. Только про резонанс не забывайте.

Elmeh · 13/04/19 32

Pavia в сообщении #1391439 писал(а):

Если частота синусоидальной вибрации будет стремиться к нулю, амплитуда перемещения будет стремиться к бесконечности (при постоянном ускорении). Так ведь?
Нет.

Почему нет? Амплитуда перемещения прямо пропорционально ускорению и обратно пропорционально квадрату частоты.

Pavia в сообщении #1391439 писал(а):

В ТУ сказано, что его испытали на 6g в диапазоне от 0 до 120 Гц. А выше неиспытывали.

Следовательно, целостность конструкции, вибрирующей с частотой более 120 Гц, не гарантируется. Правильно?

Pavia в сообщении #1391439 писал(а):

вообще испытатели поленились 6g это очень мало.

6g для аналогичных конструкций - нормально, как минимум - совсем не мало. Речь шла не об испытаниях на стенде, а в условиях эксплуатации ДГУ. Т. е. демонтировали генератор, запустили дизель и на редукторе зарегистрировали аплитудный спектр ускорения.

Pavia в сообщении #1391439 писал(а):

Только про резонанс не забывайте.

В каком смысле? Что Вы имели ввиду?

Благодарю за ответ.

EUgeneUS · 11/12/16 14035 уездный город Н

Elmeh в сообщении #1391440 писал(а):

В каком смысле? Что Вы имели ввиду?

Корпус редуктора, например, выступает в роли колокола с одной из резонансных частот в 3 кГц.

Elmeh · 13/04/19 32

EUgeneUS в сообщении #1391442 писал(а):

Корпус редуктора, например, выступает в роли колокола с одной из резонансных частот в 3 кГц.

И...? Почему я должен про это помнить? Что, работающий редуктор можно использовать при настройке гитары? ) Или Вы имеете ввиду, что если вдруг собственная частота генератора окажется равной 3 кГц, работающий редуктор может его (генератор) разрушить из-за резонанса?

EUgeneUS · 11/12/16 14035 уездный город Н

Elmeh
Вы должны помнить следующее:

1. Вибрация нормируется до частот 1000-1400 Гц, не выше. Даже само понятие вибрации ограничивают частотой 1000 Гц, выше нармируетсмя только шум.
2. В некоторых случаях нормы на вибрацию могут охватывать более узкий частотный диапазон, что мы и видим в данном случае.
3. Вывод: устройство по уровню вибрации соответствует ТУ.
4. Отдельный вопрос - соответствует ли оно ТУ по уровню шума (и нормируется ли он вообще).
5. Совсем отдельный вопрос - это диагностика \ прогнозирование неисправностей по спектру колебаний (в том числе и более широкому, чем регламентируется для вибрации). Это либо "глубокое обучение" на хорошей выборке заведомо исправных однотипных устройств, либо гадание на кофейной гуще. Как наличие пика в районе 3 кГц, так и его отсутствие может сигнализировать, например, о трещине в корпусе редуктора, или какой-то не затянутой гайке, или еще о чем-нибудь. А может и ни о чем не сигнализировать.

-- 07.05.2019, 09:29 --

UPD:
Вам же известен такой стандарт: http://docs.cntd.ru/document/gost-iso-10816-1-97 ?

Elmeh · 13/04/19 32

EUgeneUS в сообщении #1391449 писал(а):

Вам же известен такой стандарт: http://docs.cntd.ru/document/gost-iso-10816-1-97 ?

Известен.

EUgeneUS в сообщении #1391449 писал(а):

1. Вибрация нормируется до частот 1000-1400 Гц, не выше. Даже само понятие вибрации ограничивают частотой 1000 Гц, выше нармируетсмя только шум.
2. В некоторых случаях нормы на вибрацию могут охватывать более узкий частотный диапазон, что мы и видим в данном случае.
3. Вывод: устройство по уровню вибрации соответствует ТУ.

Я предполагал, что Вы так и ответите. Но, мне это как раз и непонятно. То есть получается, что допустима вибрация с каким угодно g, главное, что бы она была больше 120 Гц (в нашем случае)?! И что толчки с ускорением, превышающим 6g, исходящими от редуктора, неопасны для генератора, несмотря на то, что у него (генератора) заложено в ТУ максимально допустимое ускорение 6g?!

EUgeneUS в сообщении #1391449 писал(а):

А может и ни о чем не сигнализировать.

А то, что для редуктора это может быть нормой, я вполне допускаю. Вопрос в том: норма ли это для генератора?

EUgeneUS · 11/12/16 14035 уездный город Н

Elmeh

во-1-х, почитайте стандарт в части проведения измерений. Ваши измерения (на разобранной машине со снятым генератором) не могут считаться значимыми аргументами ни для кого (кроме Вас самих. Например, если Вы так скрытые дефекты научилось искать).
во-2-х, как написано в стандарте, могут регламентироваться амплитуда перемещения, ср. квадратичные скорость и ускорение - могут все сразу, а может только что-то одно. Как и что регламентируется, и какие "зоны" будут определены для конкретного устройства - предмет договоренности поставщика и потребителя.
в-3-х, Ваш поставщик регламентировал вибрацию в полосе до 120 Гц. Если Вы не можете с ним договориться, чтобы он регламентировал и в другой полосе - смотрите справочные приложения к стандарту.
в-4-х. Там всё просто:

а) зная частоту и ср. кв. ускорение по графику в приложении А (или по тривиальной формуле) оцениваете ср. квадратичную скорость для данной частоты.
б) По приложению Б определяете класс Вашей машины и смотрите в таблицу Б-1. И понимаете, что эта добавка от пика на 3 кГц - слезы, даже для зоны А.

Если Ваш прибор может измерить сразу ср. кв. скорость в широкой полосе частот, то измеряете её (на собранной машине - как в стандарте описано) и смотрите в таблицу Б-1.
С производителем имеет смысл разговаривать, если эти измерения попадут в зоны C или D, хоть какие-то аргументы будут.

Elmeh · 13/04/19 32

EUgeneUS в сообщении #1391458 писал(а):

Elmeh

во-1-х, почитайте стандарт в части проведения измерений. Ваши измерения (на разобранной машине со снятым генератором) не могут считаться значимыми аргументами ни для кого (кроме Вас самих. Например, если Вы так скрытые дефекты научилось искать).
во-2-х, как написано в стандарте, могут регламентироваться амплитуда перемещения, ср. квадратичные скорость и ускорение - могут все сразу, а может только что-то одно. Как и что регламентируется, и какие "зоны" будут определены для конкретного устройства - предмет договоренности поставщика и потребителя.
в-3-х, Ваш поставщик регламентировал вибрацию в полосе до 120 Гц. Если Вы не можете с ним договориться, чтобы он регламентировал и в другой полосе - смотрите справочные приложения к стандарту.
в-4-х. Там всё просто:

а) зная частоту и ср. кв. ускорение по графику в приложении А (или по тривиальной формуле) оцениваете ср. квадратичную скорость для данной частоты.
б) По приложению Б определяете класс Вашей машины и смотрите в таблицу Б-1. И понимаете, что эта добавка от пика на 3 кГц - слезы, даже для зоны А.

Если Ваш прибор может измерить сразу ср. кв. скорость в широкой полосе частот, то измеряете её (на собранной машине - как в стандарте описано) и смотрите в таблицу Б-1.
С производителем имеет смысл разговаривать, если эти измерения попадут в зоны C или D, хоть какие-то аргументы будут.

Вы немного не поняли суть вопроса. Вибрацию регламентировал поставщик генератора (только генератора, а не всей ДГУ вместе с редуктором) как раз потому, что он (поставщик генератора) не может знать куда (в какую конструкцию ДГУ) его (генератор) поставят. Регламентировал как раз только ускорение из перечисленных Вами величин - 6g. Тут выясняется, что его (генератор) соединяют с редуктором, который будет бить по нему (генератору) с ускорением больше 6g.
На графике в ГОСТ ускорение в мм/с^2, а 6g - это 60 метров...И это уже совсем не "слёзы", или слёзы, но крокодильи.
Виброскорость на всей машине (ДГУ: дизель-редуктор-генератор) в полосе частот по ГОСТ, попадает в зону С и даже D по этому ГОСТ. Но в ГОСТ - это примерные границы. Виброскорость для всей ДГУ не нормируется нигде.

Pavia · 31/10/08 1244

Elmeh в сообщении #1391440 писал(а):

В каком смысле? Что Вы имели ввиду?

Резонанс приводит к накоплению энергии. Т.е. с течением времени на частоте резонанса амплитуда растёт. При превышения придела растяжения упругие деформации могут перейти в эластичные, а могут и вовсе привести к разрушению.

Elmeh в сообщении #1391456 писал(а):

А то, что для редуктора это может быть нормой, я вполне допускаю. Вопрос в том: норма ли это для генератора?

Это не правильный вопрос. За сборку отвечает не разработчик генератора, и не разработчик редуктора. За сборку отвечает разработчик дизель-генераторной установки. И именно он пишет на свою сборку ТУ и проводит по нему испытания изделия в целом.

Заказчик разрабатывает требования ТЗ совместно с разработчиком ДГУ. После изготовления(сборки) проводят испытания. Либо характеристики подтверждаются расчётным методом.
Они в принципе могут не проводить испытания и не мерить вибрации если сочтут их нецелесобразными к примеру по экономическим соображениям. Может ему достаточно было посчитать надёжность ДГУ и раз в год менять запасные части.

Elmeh в сообщении #1391456 писал(а):

Я предполагал, что Вы так и ответите. Но, мне это как раз и непонятно. То есть получается, что допустима вибрация с каким угодно g, главное, что бы она была больше 120 Гц (в нашем случае)?! И что толчки с ускорением, превышающим 6g, исходящими от редуктора, неопасны для генератора, несмотря на то, что у него (генератора) заложено в ТУ максимально допустимое ускорение 6g?!

Повторяюсь это значит что разработчик генератора проверил его при этих частотах и ускорениях. При других он не стал проверять так как ему это не нужно было. Частота может быть бесконечной, поэтому все ограничения носят чисто инженерный подход. Вам тут советовали связаться с разработчиком возможно он уже проверял в нужном вам диапазоне и предоставит графики или цифры.

EUgeneUS · 11/12/16 14035 уездный город Н

Elmeh в сообщении #1391464 писал(а):

Вы немного не поняли суть вопроса.

Да, несколько не так видел задачу.

Сделаем грубые оценки, для синусоидальных колебаний.

1. При $<a> = 6g$ ( $60$ метров в секунду за секунду) и частоте $50$ Гц получаем среднеквадратичная скорость: $<v> = 0.19$ метров в секунду.
По стандарту это сразу улетает за границу зоны D. То есть разработчик генератора позволяет довольно жесткие вибрационные условия.
При этом среднеквадратичное перемещение $<S> = 0.6$ мм (для получения амплитуды нужно умножить на $1.4$ )

2. При том же среднеквадратичном ускорении, но частоте 3000 Гц, получаем:
$<v> = 3.2$ миллиметра в секунду
$<S> = 0.16$ микрометра.
По сравнению с тем, что допускается (см. пункт 1 выше) - это слезы блохи.

То есть с точки зрения механики эти вибрации на 3 кГц - ерунда полная.
Однако! Теоретически, высокочастотное "зудение" может быть очень неприятно для электрики - вплоть до облетания изоляции с обмоточных проводов. Но на этот вопрос может ответить только производитель генератора.

Elmeh · 13/04/19 32

EUgeneUS в сообщении #1391487 писал(а):

1. При $<a> = 6g$ ( $60$ метров в секунду за секунду) и частоте $50$ Гц получаем среднеквадратичная скорость: $<v> = 0.19$ метров в секунду.
По стандарту это сразу улетает за границу зоны D. То есть разработчик генератора позволяет довольно жесткие вибрационные условия.
При этом среднеквадратичное перемещение $<S> = 0.6$ мм (для получения амплитуды нужно умножить на $1.4$ )

Понятно, тогда повторю вопрос, который я уже задавал в начале темы и Pavia. Если частота синусоидальной вибрации будет стремиться к нулю, амплитуда перемещения (и виброскорость) будет стремиться к бесконечности (при постоянном ускорении), так ведь? По-моему, здесь не хватает еще какого-то ограничения. Какого? Если оно есть, тогда, возможно, 3.2 мм/сек уже не будут слезами.

EUgeneUS в сообщении #1391487 писал(а):

При том же среднеквадратичном ускорении, но частоте 3000 Гц, получаем:
$<v> = 3.2$ миллиметра в секунду
$<S> = 0.16$ микрометра.
По сравнению с тем, что допускается (см. пункт 1 выше) - это слезы блохи.

То есть с точки зрения механики эти вибрации на 3 кГц - ерунда полная.
Однако! Теоретически, высокочастотное "зудение" может быть очень неприятно для электрики - вплоть до облетания изоляции с обмоточных проводов. Но на этот вопрос может ответить только производитель генератора.

Да и почему Вы всё сводите к виброскорости? Если она пока нигде не нормировалась. Ещё у меня был вопрос в том: формально, может ли разработчик (поставщик) генератора предъявить претензию разработчику ДГУ на основании того, что ускорение на редукторе превышает 6g, пусть и на частоте 3 кГц (не вдаваясь в подробности: чем это опасно). А почему нет?! Я же сказал, что превышает 6g, но не сказал на сколько превышает. Вы посчитали "слёзы" только для 6g, а что ему мешает быть там хоть 100g, хоть 10000g?! И опять-таки, это уже будут не "слёзы блохи" и не ерунда. Если ускорение сверху ни чем не ограничено я смогу получить те же виброскорости и виброперемещения, что в Вашем п. 1. И, кстати, в Вашем п. 1 получается, что виброскорости и виброперемещения могут быть бесконечно большими.

-- 08.05.2019, 07:48 --

Pavia в сообщении #1391483 писал(а):

Резонанс приводит к накоплению энергии. Т.е. с течением времени на частоте резонанса амплитуда растёт. При превышения придела растяжения упругие деформации могут перейти в эластичные, а могут и вовсе привести к разрушению.

Это я знаю. Вопрос: могут и вовсе привести к разрушению чего? Генератора?

Pavia в сообщении #1391483 писал(а):

Это не правильный вопрос. За сборку отвечает не разработчик генератора, и не разработчик редуктора. За сборку отвечает разработчик дизель-генераторной установки. И именно он пишет на свою сборку ТУ и проводит по нему испытания изделия в целом.

Заказчик разрабатывает требования ТЗ совместно с разработчиком ДГУ. После изготовления(сборки) проводят испытания. Либо характеристики подтверждаются расчётным методом.
Они в принципе могут не проводить испытания и не мерить вибрации если сочтут их нецелесобразными к примеру по экономическим соображениям. Может ему достаточно было посчитать надёжность ДГУ и раз в год менять запасные части.

Хорошо, если всё делалось в том порядке, в каком Вы описали. А если нет? Допустим, разработчик ДГУ по ошибке в расчетах или в испытаниях (или вообще без таковых) применил генератор без согласования с разработчиком (генератора) и, нарушил требования ТУ на генератор. И теперь предъявляет претензию разработчику генератора, что тот выходит из строя. В таких условиях задачи в чём же мой вопрос "неправильный"?!

Pavia в сообщении #1391483 писал(а):

Повторяюсь это значит что разработчик генератора проверил его при этих частотах и ускорениях. При других он не стал проверять так как ему это не нужно было.

Тоже повторюсь. А не нужно было не потому ли, что он (разработчик генератора) предполагает, что при других частотах и ускорениях его генератор эксплуатироваться не должен?! И не важно по каким причинам.

EUgeneUS · 11/12/16 14035 уездный город Н