ГОСТ 31351-2007 Вибрация. Вентиляторы промышленные. Измерения вибрации
|
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ INTERSTATE
COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION |
|
|
межгосударственный стандарт |
ГОСТ 31351- 2007 |
Вибрация
ВЕНТИЛЯТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ
Измерения вибрации
ISO 14695:2003
Industrial fans - Method of mesurement of fan vibration
(MOD)
|
|
Москва Стандартинформ 2008 |
Предисловие
Цели , основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0- 92 «Межгосударственная система стандартизации . Основные положения» и ГОСТ 1.2- 97 «Межгосударственная система стандартизации . Стандарты межгосударственные , правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации . Порядок разработки , принятия , применения , обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно - исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» на основе собственного аутентичного перевода стандарта , указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 183 «Вибрация и удар»
3
ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации , метрологии и сертификации ( протокол № 32 от 24 октября
За принятие проголосовали :
|
Краткое наименование страны по MK ( ИСО 3166) 004 - 97 |
Код страны по MK ( ИСО 3166) 004 - 97 |
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
|
Азербайджан |
AZ |
Азстандарт |
|
Армения |
AM |
Минторгэкономразвития |
|
Беларусь |
BY |
Госстандарт Республики Беларусь |
|
Казахстан |
KZ |
Госстандарт Республики Казахстан |
|
Кыргызстан |
KG |
Кыргызстандарт |
|
Молдова |
MD |
Молдова - Стандарт |
|
Российская Федерация |
RU |
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии |
|
Таджикистан |
TJ |
Таджикстандарт |
|
Узбекистан |
UZ |
Узстандарт |
|
Украина |
UA |
Госпотребстандарт Украины |
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 14695:2003 «Вентиляторы промышленные . Метод измерения вибрации вентиляторов» ( IS 014695:2003 « Industrial fans - Method of measurement of fan vibration » ) путем изменения содержания положений , объяснение которого приведено во введении к настоящему стандарту . Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования международного стандарта с целью приведения к единому виду для комплекса стандартов по вибрации .
Международный стандарт разработан ИСО / ТК 23/ ПК 17 «Ручные машины для лесного хозяйства» . Перевод с английского языка ( en ). Официальные экземпляры международных стандартов , на основе которых подготовлен настоящий межгосударственный стандарт и на которые даны ссылки , имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов .
Степень соответствия - модифицированная ( MOD )
5
Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 января
6 ВЗАМЕН ГОСТ 5976- 90 и ГОСТ 11442- 90 в части проверки вибрационных характеристик вентиляторов
Информация о введении в действие ( прекращении действия ) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальных стандарты» .
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе «Национальные стандарты» , а текст изменений - в информационных указателях «Национальные стандарты» . В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе «Национальные стандарты»
Введение
Вибрация , производимая вентилятором , является одной из его важнейших технических характеристик . Она позволяет судить о качестве конструирования и изготовления изделия . Повышенная вибрация может свидетельствовать о неправильной установке вентилятора , ухудшении его технического состояния и т . п .
Результаты измерений вибрации используют в целях :
- оценки качества конструкции вентилятора ;
- проверки правильности его установки на месте эксплуатации ;
- предоставления информации для программы контроля состояния машин ( некоторые рекомендации по выбору точек измерений для оценки вибрационного состояния вентиляторов даны в ГОСТ 31350- 2007 и приложении С настоящего стандарта );
- предоставления конструктору механических систем , связанных с вентилятором ( опор , основания , воздуховода и т . д .), данных о вибрации , которая будет передана на эти системы ;
- оценки качества изготовления вентилятора на стадии его приемки ;
- проверки приемлемости работы вентилятора в конкретном режиме нагружения .
Результаты испытаний , проведенных в соответствии с настоящим стандартом , не могут быть использованы в целях определения категории вентилятора по допустимым значениям дисбаланса и уровням вибрации . Этим целям посвящен ГОСТ 31350- 2007 . Вибрацию , обусловленную дисбалансом , измеряют на подшипниковых опорах вентилятора , следуя рекомендациям ГОСТ ИСО 1940-1- 2007 .
Метод измерений , установленный настоящим стандартом , позволяет сравнивать разные образцы вентиляторов по их вибрационным характеристикам . Объем предоставляемой информации и предпочтительные единицы измерений установлены в ГОСТ 31350- 2007 . Эта информация зависит от целей испытаний , типа вентилятора , условий его применения , а также метода установки на месте эксплуатации .
По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 14695:2003 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения :
- для приведения в соответствие с требованиями ГОСТ 1.5- 2001 стандарты , на которые даны нормативные ссылки , перенесены из структурного элемента «Библиография» в раздел 2;
- невведенные международные стандарты перенесены из раздела 2 в структурный элемент «Библиография» ;
- координаты на рисунке 3 изменены таким образом , чтобы соответствовать координатам на рисунках приложения А ;
- исправлены ошибки в формулах приложения А .
Содержание
|
1 Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Обозначения 5 Установка вентилятора при испытаниях 5.1 Общие положения 5.2 Установка вентилятора на упругое основание 5.3 Вывешивание вентилятора на упругих жгутах 5.4 Жесткая установка вентилятора 5.5 Гибкие соединительные вставки 6 Измерительное оборудование 6.1 Общие положения 6.2 Калибровка 6.3 Измерительная система 6.4 Датчики вибрации 6.5 Пьезоакселерометры 6.6 Предусилители 6.7 Анализаторы 6.8 Показывающие устройства 6.9 Выходные устройства 7 Крепление датчиков вибрации 7.1 Общие положения 7.2 Способы крепления 8 Выбор точек измерений 8.1 Общие положения 8.2 Установка на несущей раме 8.3 Другие точки установки 9 Условия проведения испытаний и режим работы вентилятора 10 Метод испытаний 10.1 Общие положения 10.2 Измеряемые параметры 10.3 Частотный анализ 11 Протокол испытаний Приложение А (рекомендуемое) Руководство по расчету координат упругих опор и собственных частот колебаний1) Приложение В (рекомендуемое) Дополнительные измерения при испытаниях на месте эксплуатации Приложение С (рекомендуемое) Рекомендации по положению точек измерений, проводимых в целях оценки технического состояния машин Приложение D (справочное) Соотношения между абсолютными и логарифмическими значениями параметров вибрации Приложение Е (справочное) Соотношения между параметрами синусоидальной вибрации Приложение F (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок Библиография
|
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
|
Вибрация ВЕНТИЛЯТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ Измерения вибрации Vibration . Industrial fans. Measurement of vibration |
Дата введения - 2008 - 07 - 01
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод измерения вибрационных характеристик вентиляторов всех видов , кроме бытовых вентиляторов , предназначенных исключительно для создания воздушных потоков в помещении ( например , потолочных или настольных ). Установленный метод распространяется на вентиляторы мощностью двигателя менее 300 кВт . Для вентиляторов большей мощности следует использовать метод , установленный в ГОСТ ИСО 10816-1 , и пределы допустимой вибрации , установленные в ГОСТ ИСО 10816-3 .
Настоящий стандарт не устанавливает способы интерпретации результатов измерений ( см . ГОСТ 31350 ).
Измеряемым параметром вибрации может быть среднеквадратичное значение широкополосного сигнала скорости , ускорения или перемещения , а также спектральная плотность мощности сигнала скорости , ускорения или перемещения в пределах заданного частотного диапазона . Испытания проводят для вентиляторов , вывешенных на упругих жгутах или установленных на упругие опоры .
Примечание - При оценке воздействия вентилятора на опорную конструкцию полезно также знать силы , действующие в точках крепления . Однако настоящий стандарт на измерения сил не распространяется .
Альтернативный метод измерений приведен в приложении В . Этот метод не обеспечивает высокую точность измерений , но может быть использован для оценки дисбалансов серийно выпускаемых вентиляторов или для анализа изменения вибрации на месте установки вентилятора .
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты :
ГОСТ ИСО 1940-1- 2007 Вибрация . Требования к качеству балансировки жестких роторов . Часть 1. Определение допустимого дисбаланса
ГОСТ ИСО 2954- 97 Вибрация машин с возвратно - поступательным и вращательным движением . Требования к средствам измерений
ГОСТ ИСО 5348- 2002 Вибрация и удар . Механическое крепление акселерометров
ГОСТ ИСО 7919-1- 2002 Вибрация . Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах . Общие требования
ГОСТ ИСО 10816-1- 97 Вибрация . Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях . Часть 1. Общие требования
ГОСТ ИСО 10816-3- 2002 Вибрация . Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях . Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин -1
ГОСТ 10921- 90 Вентиляторы радиальные и осевые . Методы аэродинамических испытаний
ГОСТ 17168- 82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные . Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 17187- 81 Шумомеры . Общие технические требования и методы испытаний
ГОСТ 20815- 93 ( МЭК 34-14 - 82) Машины электрические вращающиеся . Механическая вибрация некоторых видов машин с высотой оси вращения
ГОСТ 24346- 80 Вибрация . Термины и определения
ГОСТ 31350- 2007 ( ИС О 14694:2003) Вибрация . Вентиляторы промышленные . Требования к производимой вибрации и качеству балансировки
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов , составленному по состоянию на 1 января текущего года , и по соответствующим информационным указателям , опубликованным в текущем году . Если ссылочный стандарт заменен ( изменен ), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим ( измененным ) стандартом . Если ссылочный стандарт отменен без замены , то положение , в котором дана ссылка на него , применяют в части , не затрагивающей эту ссылку
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346 , а также следующие термины с соответствующими определениями :
3.1 фоновая вибрация : Вибрация от иных источников , помимо рассматриваемого .
3.2 рабочая точка : Точка на рабочей характеристике вентилятора , соответствующая режиму его работы при заданной нагрузке .
3.3 рабочая ( аэродинамическая ) характеристика вентилятора : График зависимости перепада давления воздуха , создаваемого вентилятором , от его производительности .
3.4 радиус инерции : Мера распределения массы вокруг оси , определяемая как отношение квадратного корня из момента инерции массы относительно этой оси к данной массе .
3.5 упругая опора : Опора , обладающая упругими свойствами и испытывающая в условиях нормального нагружения значительный прогиб , но без остаточной деформации .
4 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения величин .
|
Обозначение |
Величина |
Единица измерений |
|
а |
мгновенное ускорение |
м / с 2 |
|
а0 |
опорное значение ускорения |
м / с 2 |
|
А |
пиковое значение ускорения |
м / с 2 |
|
А r . m . s . |
среднеквадратичное значение ускорения |
м / с 2 |
|
AdB |
уровень среднеквадратичного значения ускорения относительно опорного значения 10-6 м / с 2 |
дБ |
|
d |
мгновенное перемещение |
мкм , мм или м |
|
D |
пиковое значение перемещения |
мкм или мм |
|
f |
частота , f = ω / 2 π |
Гц |
|
fn |
частота собственных колебаний опоры |
Гц |
|
fH |
частота колебаний в горизонтальном направлении |
Гц |
|
fR |
частота угловых колебаний в плоскости zx |
Гц |
|
fT |
частота угловых колебаний в плоскости ху |
Гц |
|
fV |
частота колебаний в вертикальном направлении |
Гц |
|
f 1 |
частота связанных колебаний с преобладанием поступательного движения |
Гц |
|
f 2 |
частота связанных колебаний с преобладанием вращательного движения |
Гц |
|
IR |
момент инерции системы относительно оси у , проходящей через центр тяжести системы ( точку XG , YG , ZG ) |
кг ∙ м 2 |
|
IT |
момент инерции системы относительно оси z , проходящей через центр тяжести системы ( точку XG , YG , ZG ) |
кг∙м 2 |
|
IZZ , 1 |
момент инерции вентилятора относительно оси z , проходящей через центр тяжести вентилятора ( точку х 1 , у 1 , z 1 ) |
кг∙м 2 |
|
IZZ ,2 |
момент инерции двигателя относительно оси z , проходящей через центр тяжести двигателя ( точку х 2 , у 2 , z 2 ) |
кг∙м 2 |
|
IZZ ,3 |
момент инерции основания относительно оси z , проходящей через центр тяжести основания ( точку х 3 , у 3 , z 3 ) |
кг∙м 2 |
|
IXX , 1 |
момент инерции вентилятора относительно оси х , проходящей через центр тяжести вентилятора ( точку x 1 , y 1 , z 1 ) |
кг∙м 2 |
|
IXX ,2 |
момент инерции двигателя относительно оси х , проходящей через центр тяжести двигателя ( точку х 2 , у 2 , z 2 ) |
кг∙м 2 |
|
IXX ,3 |
момент инерции основания относительно оси х , проходящей через центр тяжести несущей рамы ( точку х 3 , у 3 , z 3 ) |
кг∙м 2 |
|
I УУ,1 |
момент инерции вентилятора относительно оси у , проходящей через центр тяжести вентилятора ( точку х 1 , у 1 , z 1 ) |
кг∙м 2 |
|
I УУ ,2 |
момент инерции двигателя относительно оси у , проходящей через центр тяжести двигателя ( точку х 2 , у 2 , z 2 ) |
кг∙м 2 |
|
I УУ ,3 |
момент инерции основания относительно оси у , проходящей через центр тяжести несущей рамы ( точку х 3 , у 3 , z 3 ) |
кг ∙ м 2 |
|
kH |
жесткость упругой опоры в горизонтальном направлении |
Н / м |
|
kV |
жесткость упругой опоры в вертикальном направлении |
Н / м |
|
L a |
уровень ускорения |
дБ |
|
Lv |
уровень скорости |
дБ |
|
m |
общая масса вентилятора в сборе |
кг |
|
m 1 |
масса вентилятора |
кг |
|
m 2 |
масса двигателя |
кг |
|
m 3 |
масса несущей рамы |
кг |
|
r |
радиус инерции |
м |
|
t |
время |
с |
|
T |
период колебаний |
с |
|
v |
мгновенная скорость |
мм / с или м / с |
|
v 0 |
опорное значение скорости |
мм / с или м / с |
|
V |
пиковое значение скорости |
мм / с или м / с |
|
Vr.m.s. |
общее среднеквадратичное значение скорости |
мм / с или м / с |
|
VdB |
уровень среднеквадратичного значения скорости относительно опорного значения 10-9 м / с 2 |
дБ |
|
х , у , z |
оси в декартовой системе координат |
м |
|
|
координата центра жесткости упругих опор |
м |
|
XG, YG , ZG |
координаты центра тяжести вентилятора в сборе относительно произвольной системы координат |
м |
|
δ n |
прогиб n - й упругой опоры |
м |
|
ω |
угловая частота , ω = 2 π f |
рад / с |
5 Установка вентилятора при испытаниях
5.1 Общие положения
Вентилятор должен быть установлен одним из способов , описанных в 5.2, 5.3 или 5.4.
Опоры должны быть выбраны таким образом , чтобы под массой вентилятора иметь равномерный
постоянный прогиб в пределах 
номинального . Вентиляторы , устанавливаемые в процессе эксплуатации на упругие опоры , в процессе испытаний устанавливают на опоры того же типа и того же количества , что и при эксплуатации . Используемые опоры должны быть указаны в протоколе испытаний
[ см . раздел 11,
перечисление е )].
Примечания
1 Устройство опоры вентилятора может существенно повлиять на производимую им вибрацию . В общем случае все опоры можно разделить на две группы : упругие и жесткие . Чтобы минимизировать влияние опоры на измеряемую вибрацию и тем самым обеспечить сопоставимость результатов разных испытаний , рекомендуется использовать упругие опоры ( мягкий подвес ). Если жесткость опоры такова , что частота собственных колебаний опоры fn близка к частоте , соответствующей рабочей скорости вентилятора , это может привести к появлению колебаний высокой амплитуды . Поэтому для измерений в соответствии с настоящим стандартом предполагают , что собственная частота колебаний жесткой опоры fn более чем в 1,5 раза превышает частоту вращения ротора вентилятора , а собственная частота колебаний упругой опоры fn составляет менее чем 0,25 частоты вращения ротора вентилятора .
2 Испытания с использованием резиновых жгутов в качестве подвеса рекомендуется проводить в процессе конструирования и изготовления вентиляторов , в том числе для определения его BV - категории ( см . ГОСТ 31350 ).
Конструкция испытательной установки зависит от вида и места проведения испытаний . Испытания при конструировании и изготовлении вентилятора допускают использование более сложных установок . Однако в любом случае должна быть предусмотрена возможность контролировать аэродинамическую нагрузку , которая влияет на производимую вентилятором вибрацию . Для этих целей рекомендуется использовать стандартные воздуховоды по ГОСТ 10921 или [ 1].
Примечание - Две типичные установки для испытаний вентилятора на вибрацию показаны на рисунках 1 и 2.
1 - гибкая вставка ; 2 - упругая опора ; 3 - вентилятор
а Угол расширения переходного конуса .
Примечание - На данном рисунке [ см . [ 1], рисунок 74 а )] изображена установка , которая может быть использована для радиального или осевого вентилятора , с дросселирующим устройством во всасывающем воздуховоде . Допускается использование с нагнетательной стороны поглощающего устройства . К стандартной схеме установки типа С по ГОСТ 10921 добавлены упругая опора и гибкая вставка между вентилятором и всасывающим воздуховодом .
Рисунок 1 - Пример установки вентилятора на упругие опоры
1 - гибкая вставка для испытаний ; 2 - упруго закрепленный бордюр ; 3 - упругая опора ; 4 - вспомогательный вентилятор
Примечание - На данном рисунке ( см . [ 1], рисунок В .2) изображена установка для испытаний крышного вытяжного вентилятора . Вентилятор установлен на бордюре , имеющем упругую опору . Масса бордюра и собственная частота установленного вентилятора должны удовлетворять требованиям 5.2. Рисунок соответствует рисунку В .2 [ 1] с добавлением упругой опоры и гибкой вставки между вентилятором и дефлектором .
Рисунок 2 - Пример установки крышного вытяжного вентилятора
5.2 Установка вентилятора на упругое основание
Собственная частота колебаний вентилятора на опорах в направлениях каждой из шести степеней свободы ( см . рисунок 3) не должна превышать 0,25 наименьшей рабочей частоты вращения вентилятора в процессе испытаний .
Примечание - Руководство по определению собственных частот приведено в приложении А .
1 - колебания вокруг вертикальной оси z , 2 - движение под действием вертикальных сил ; 3 - крутильные колебания вокруг оси у ; 4 - колебания вокруг оси х ; 5 - движение под действием продольных сил ; 6 - движение под действием поперечных сил
Рисунок 3 - Степени свободы колебаний вентилятора
Масса всех элементов , присоединяемых к испытуемому вентилятору , не должна превышать 10 % его номинальной массы , чтобы не вносить существенных изменений в производимую вибрацию .
Примечание - Если вентилятор в соответствии со своей конструкцией не предназначен для установки на упругие опоры , то чтобы установить его на такие опоры , могут быть использованы специальные переходные приспособления .
Ни один из основных резонансов изгибных колебаний опоры не должен совпадать ни с частотой вращения ротора вентилятора при испытаниях , ни с собственными частотами колебаний опорной системы ( когда опору рассматривают как жесткое тело ), за исключением случаев , когда проводят исследования совместного поведения вентилятора и опоры .
Примечание - При установке вентилятора на упругие опоры реактивный вращающий момент вентилятора может быть значительным ( см . рекомендации А .3.2 приложения А в отношении инерционности основания ).
5.3 Вывешивание вентилятора на упругих жгутах
Если вентилятор с двигателем составляют единый узел , поставляемый без опорной рамы , то вентилятор испытывают , вывешивая его на упругих жгутах ( примеры показаны на рисунке 4).
Примечание - Крепление к опоре с низкой частотой собственных колебаний позволяет получить сопоставимые результаты только для условий свободного воздушного пространства .
1 - вертлюг
или аналогичное устройство ;
2 - переплетенные резиновые
стропы ; 3 - коуш
стандартной формы ; 4 - нейлоновый
канат ( для строповки
вентилятора ); 5 - подъемный
механизм ; 6 - круглый
стержень ( диаметр
Примечание - Данную установку применяют для вентиляторов с частотой вращения более 10 Гц (600 об / мин )
Рисунок 4 - Примеры вывешивания вентилятора на эластичных жгутах
Если для получения вибрационной характеристики в заданной точке нагружения требуется подсоединение к воздуховоду , это соединение выполняют гибким с применением , при необходимости , упругих ограничителей движения в горизонтальном направлении .
Вентилятор поддерживается нейлоновыми стропами , соединенными с необходимым числом резиновых жгутов требуемой длины и диаметра , которые симметрично располагают относительно центра
тяжести вывешиваемой системы . Общее растяжение жгутов под действием массы вентилятора должно
составлять от 200 до
Примечание - Резиновые жгуты иногда удобно прикреплять к рамной конструкции в форме буквы «А» .
5.4 Жесткая установка вентилятора
Перед проведением измерений необходимо убедиться в надежности болтового крепления вентилятора к основанию .
Примечание - Для вентиляторов , особенности конструкции которых не позволяют осуществить их установку непосредственно на упругие опоры ( например , имеющих собственные лапы или предназначенных для установки на фланец трубопровода ), а также тех , которые устанавливаются на относительно жесткое основание в процессе эксплуатации , может представлять трудности выполнение требований 5.5. В этом случае сопоставление вибрации , производимой вентиляторами одного вида , имеет смысл , только если используемое при испытаниях основание имеет схожие динамические характеристики . Это означает , что динамическая жесткость , коэффициент демпфирования и масса ( приведенная ) основания , а также , где необходимо , грунта , на который опирается основание , должны быть приблизительно одинаковыми .
5.5 Гибкие соединительные вставки
Жесткость вставок в местах соединения вентилятора с воздуховодом или любым вспомогательным трубопроводом должна составлять менее 10 % динамической жесткости основания . Гибкие вставки должны удовлетворять требованиям 5.2 в отношении максимального значения собственной частоты при испытании вентилятора в режиме максимального давления . Перед испытанием необходимо тщательно проверить соосность отверстия вентилятора и воздуховода , чтобы гибкие вставки не испытывали деформации . Если на месте эксплуатации вентилятора предусмотрено использование относительно более жестких гибких вставок , выполняющих функции шумопоглощения , характеристики этих вставок должны быть описаны в протоколе испытаний [ см . раздел 11, перечисление е )].
Вентилятор испытывают в нормальном рабочем положении .
Все соединения испытуемого вентилятора должны быть достаточно гибкими , чтобы не допускать значительного увеличения общей динамической жесткости системы крепления .
При испытаниях для определения BV - категории вентилятора общего назначения впускное и нагнетательное отверстия могут быть оставлены открытыми ( без применения воздуховодов ). При этом необходимо учитывать , что измеренные параметры вибрации могут отличаться от тех , что будут иметь место в условиях эксплуатации . Условия проведения испытаний должны быть зарегистрированы ( см . раздел 11).
6 Измерительное оборудование
6.1 Общие положения
Расширенная неопределенность измерений , которая зависит от вида вентилятора и используемого измерительного оборудования , обычно не должна превышать 25 % или 2 дБ .
Примечание - Одним из факторов , который может существенно ухудшить точность измерений , является установка датчика вибрации с отступлением от рекомендаций изготовителя . Особенно важно следовать рекомендациям изготовителя при измерениях на частотах более 5 кГц .
Использование измерительных щупов , магнитов и других приспособлений для установки датчика , не соответствующих требованиям 7.2, может привести к увеличению неопределенности измерений , которое трудно оценить . Неопределенность , обусловленную установкой и креплением вентилятора , настоящий стандарт не рассматривает ( см . ГОСТ 31350 ).
6.2 Калибровка
Все средства измерений должны быть поверены , и срок последней поверки не должен превышать 12 мес . Свидетельство о поверке должно содержать сведения о передаточной функции измерительного тракта в пределах рабочего диапазона частот датчика вибрации , как указано в 10.2.
6.3 Измерительная система
6.3.1 Измерение среднеквадратичного значения скорости
Для вентиляторов с частотой вращения ротора от 10 до 200 Гц измерительная система должна соответствовать требованиям ГОСТ ИСО 2954 .
Для вентиляторов с более низкой частотой вращения ротора ( до 3 Гц ) измерительная система также должна соответствовать требованиям ГОСТ ИСО 2954 , но частотная характеристика измерительного тракта должна быть такой , как показано на рисунке 5.
Опорная частота - 80 Гц ( как установлено в ГОСТ ИСО 2954 ) или 160 Гц .
Рисунок 5 - График зависимости номинального значения и допусков на значение коэффициента преобразования от частоты
6.3.2 Измерение среднеквадратичного значения ускорения
Частотная характеристика средства измерений , предназначенного для измерения среднеквадратичного значения ускорения , должна быть такой же , что указана в 6.3.1, с допусками по рисунку 5.
Примечание - Для сигналов со значением пик - фактора менее трех погрешность измерения среднеквадратичного значения ускорения должна составить менее 5 % или 0,5 дБ .
6.4 Датчики вибрации
С целью обеспечить линейность частотной характеристики во всем диапазоне частот измерений и
исключить попадание в этот диапазон резонансной частоты датчика измерения следует проводить с
помощью малогабаритных акселерометров ( массой менее
Примечания
1 Для крупных вентиляторов масса акселерометра может быть увеличена .
2
Диапазон частот измерений определяет выбор датчика вибрации . Если верхняя граница диапазона значительно ниже 10 кГц , могут быть использованы более массивные акселерометры ( до
6.5 Пьезоакселерометры
Выходной сигнал пьезоакселерометра должен поступать на высокоомный вход предусилителя ( например , усилитель заряда ), частотная характеристика которого линейна в пределах ± 1 дБ в диапазоне от 3 Гц до 10 кГц .
Примечание - Рекомендуется , чтобы в состав предусилителя входил низкочастотный фильтр с крутизной спада 12 дБ на октаву и более , чтобы ослабление сигнала на частоте 20 кГц составило не менее 6 дБ .
6.6 Предусилители
Линейность встроенного фильтра предусилителя должна быть в пределах ± 1 дБ на частоте 5 Гц и в пределах ± 0,5 дБ на частотах до 10 кГц .
Примечание - При измерении скорости предусилитель может выполнять функции интегратора .
Предусилитель может быть изготовлен в виде единого блока с датчиком вибрации при условии выполнения всех требований к размеру , массе и собственной частоте датчика вибрации , установленных в 6.4.
6.7 Анализаторы
6.7.1 Общие положения
Анализаторы должны обеспечивать обработку в реальном масштабе времени сигнала в диапазоне частот не менее 1 кГц . При работе не в реальном масштабе времени сбор и обработка данных должны быть осуществлены во всем диапазоне частот анализа .
6.7.2 Анализ в узкой полосе частот
Обработку данных в узкой полосе частот постоянной ширины применяют для выявления гармоник и боковых полос сигнала . При этом для анализа сигнала в диапазоне до 1 кГц разрешение по частоте должно быть не более 2 Гц , если частота вращения вентилятора лежит в диапазоне от 10 до 50 с -1 , и не более 5 Гц , если скорость вращения вентилятора превышает 50 с -1 . При анализе в диапазоне от 1 до 10 кГц достаточно использовать разрешение по частоте 10 Гц .
Для низкоскоростных машин ( частота вращения от 2 до 10 с -1 ) разрешение по частоте должно составлять не более 0,5 Гц в диапазоне ниже 100 Гц и не более 2 дБ в диапазоне до 400 Гц .
При обработке данных с помощью анализатора , реализующего быстрое преобразование Фурье , для наилучшего разрешения частотных составляющих сигнала целесообразно использовать временное окно Хана ( хэннинг ), а для наилучшего сохранения амплитудных соотношений между гармоническими составляющими вибрации - плосковершинное окно .
6.7.3 Анализ в третьоктавных полосах
Используемые для анализа третьоктавные фильтры должны соответствовать ГОСТ 17168 . Характеристики детектора среднеквадратичного значения , в том числе его линейность , должны удовлетворять требованиям к шумомерам класса 1 по ГОСТ 17187 .
Примечание - Если анализ в третьоктавных полосах проводят с использованием быстрого преобразования Фурье , то с увеличением номера полосы в нее попадают большее число частотных составляющих и , соответственно , увеличивается время усреднения .
При анализе в полосах частот постоянной относительной ширины следует учитывать изменения в расстояниях между гармониками и боковыми полосами частот сигнала .
6.7.4 Анализ в узких полосах постоянной относительной ширины
Требования к фильтрам с полосой ширины в доли октавы - в соответствии с [ 2].
6.8 Показывающие устройства
Показывающие устройства ( аналоговые или цифровые ) должны отображать среднеквадратичное значение сигнала при измерении скорости или ускорения и значение размаха при измерении перемещения .
6.9 Выходные устройства
При наличии у средства измерений выходного устройства его импеданс , по возможности , должен быть менее 50 Ом .
7 Крепление датчиков вибрации
7.1 Общие положения
7.1.1 Резонансная частота установленного датчика вибрации должна лежать вне диапазона анализа . Выбранный метод крепления должен обеспечивать достоверность данных во всем диапазоне измерений . Следует иметь в виду , что все элементы крепления , расположенные между датчиком и вибрирующей поверхностью , могут изменять коэффициент преобразования датчика и , следовательно , приводить к неправильным результатам ( см . также ГОСТ ИСО 5348 ).
Примечание - Наиболее надежным и рекомендуемым методом установки датчика является крепление на шпильку . Для этого в месте установки датчика высверливают и нарезают отверстие ( см . также 7.2 и приложение В ).
7.1.2 При установке датчика должно быть выполнено одно из следующих требований :
a ) поверхность , на которую устанавливают датчик вибрации , должна быть плоской по всей области контакта ;
b ) к поверхности машины прикрепляют с помощью болтового соединения или приваривают ( припаивают ) металлический блок , одна из поверхностей которого плотно прилегает к поверхности машины , на который затем устанавливают датчик вибрации согласно 7.1.1.
При особенно высоких требованиях к точности измерений рекомендуется на резьбу и область контакта датчика нанести тонкий слой силиконовой смазки , что улучшит передаточную характеристику измерительного тракта .
7.1.3 Для измерений вибрации в трех направлениях акселерометр можно устанавливать на приваренный металлический блок , причем масса и размеры акселерометра не должны превышать массу и размеры этого блока .
Примечания
1 Вместо трех ортогонально устанавливаемых акселерометров можно использовать трехкомпонентный акселерометр .
2 При установке датчика вибрации обычно принимают во внимание также следующие факторы :
a ) налагаемые креплением датчика ограничения на диапазон частот измерения вибрации ;
b ) наличие паразитных контуров заземления ;
c ) наличие вредных ( взрывоопасных ) веществ .
3 Иногда при установке датчика вибрации в совокупности с устройством заземления может возникнуть контур заземления датчика на сетевой частоте . Обычно это проявляется присутствием мощной частотной составляющей около 50 Гц , не изменяющей своего положения при изменении скорости вращения вентилятора . Этого можно избежать , изолируя датчик вибрации от поверхности , на которую его устанавливают .
7.2 Способы крепления
Датчик вибрации должен быть установлен одним из следующих способов :
a ) непосредственным ввертыванием в отверстие , вырезанное в вентиляторе , при соответствующем качестве обработки поверхности в области контакта ;
b ) ввертыванием в блок , приваренный или припаянный к вентилятору ;
c ) установкой с помощью крепежного приспособления на обработанную поверхность стального блока , который , в свою очередь , прикреплен к вентилятору с помощью болтового соединения ;
d ) ввертыванием в стальной блок , прикрепленный к вентилятору с помощью клея ( см . рисунок 6);
e ) ввертыванием на шпильку , приклеенную к поверхности вентилятора ;
f ) непосредственным приклеиванием к поверхности малогабаритного вентилятора .
Примечания
1 Способы крепления перечислены в порядке убывания предпочтения .
2 Если измерения проводят с целью оценить BV - категорию вентилятора , постоянное крепление датчика вибрации , как правило , нежелательно . В этом случае можно использовать ручной щуп или установку на магнит при условии , что верхняя граница диапазона частот измерений не превышает указанную в таблице В .1 ( приложение В ).
а Высверлить и нарезать резьбу для установки датчика вибрации .
b Для всех кромок .
с Пять пазов .
Примечания
1 Датчик скорости устанавливают на блок больших размеров .
2 При креплении блока к поверхности вентилятора с помощью клеящего состава следует обращать внимание на то , чтобы толщина слоя клея , по возможности , была минимальна , а направления осей измерения не отклонялись от вертикального ( горизонтального ) направления более чем на 2 ° . Измерения проводят после того , как клей схватится . В качестве клеящего состава обычно используют :
- эпоксидную смолу ;
- кузовную шпатлевку ;
- цианоакрилатный клей ;
- диметакрилатэтилуретандиол ;
- воск .
Рисунок 6 - Типичный блок для установки датчика вибрации
8 Выбор точек измерений
8.1 Общие положения
Датчики вибрации устанавливают в точках , которые удовлетворяют следующим требованиям :
a ) позволяют получить достоверную информацию о вибрационных характеристиках вентилятора с учетом его опоры ;
b ) позволяют характеризовать :
- вибрацию , передаваемую в присоединенные конструкции ( всасывающий и нагнетательный воздуховоды );
- вибрацию , передаваемую на опорную конструкцию ( лапы вентилятора );
- состояние вентилятора ( см . ГОСТ 31350 и приложение С ), т . е . на подшипниковых опорах вентилятора и двигателя ;
с ) доступны после установки вентилятора .
Следует избегать измерений в точках , где жесткость конструкции невысока . Точки измерений должны быть выбраны таким образом , чтобы в них можно было провести измерения всех трех составляющих поступательной вибрации : в продольном ( осевом ), поперечном ( горизонтальном ) и вертикальном направлениях .
Примечания
1 Поверхность в выбранных точках измерений может быть специально обработана , чтобы обеспечить :
a ) непосредственную установку датчиков для измерения вибрации в трех основных направлениях ;
b ) крепление металлического блока , на который устанавливают три датчика вибрации .
2 Рекомендуемые точки измерений для оценки вибрации , передаваемой на присоединенные конструкции , показаны на рисунках 7 и 8.
1 - фланец со стороны двигателя ; 2 - фланец со стороны крыльчатки ; 3 - поддерживающий кронштейн ( при наличии ); 4 - всасывающее отверстие ; 5 - нагнетательное отверстие ; 6 - направление воздушного потока ; 7 - кабельный ввод
Рисунок 7 - Рекомендуемые точки измерений для осевого вентилятора
1 - фланец всасывающего отверстия ; 2 - фланец нагнетательного отверстия ; 3 - поддерживающий кронштейн ; 4 - кабельный ввод
Рисунок 8 - Рекомендуемые точки измерений для радиального вентилятора
8.2 Установка на несущей раме
Если ротор вентилятора не является продолжением вала двигателя , а приводится во вращение через ременную или цепную передачу , и при этом двигатель и вентилятор должны быть установлены на единой несущей раме , то измерение вибрации следует выполнять также в непосредственной близости от упругих опор , на которые установлена эта рама ( см . рисунок 9).
1 - радиальный вентилятор ; 2 - двигатель ; 3 - несущая рама ; 4 - упругие опоры
Рисунок 9 - Пример установки радиального вентилятора с ременным приводом на упругих опорах
8.3 Другие точки установки
В ГОСТ 31350 , рисунки 1 - 4 показаны дополнительные точки установки датчиков вибрации , используемые преимущественно в целях определения класса точности балансировки .
9 Условия проведения испытаний и режим работы вентилятора
Условия проведения испытаний и параметры режима работы вентилятора - скорость потока воздуха , давление нагнетания , скорость вращения , вид установки , температура окружающей среды , устройства управления воздушным потоком , а также методы измерения параметров - по ГОСТ 10921 или [ 1].
В выбранных точках ( раздел 8) измеряют наведенную вибрацию при неработающем вентиляторе . Она не должна превышать 30 % (10 дБ ) вибрации , наблюдаемой для работающего вентилятора во время испытаний .
10 Метод испытаний
10.1 Общие положения
Перед проведением измерений вентилятор должен работать в течение достаточно большого периода времени , необходимого для прогрева двигателя до его рабочей температуры и достижения нормального режима функционирования на рабочей частоте вращения .
Для вентиляторов с регулируемой частотой вращения оценивают амплитуду вибрации на разных частотах вращения во всем диапазоне их изменения и определяют ту из них , на которой вибрация вентилятора максимальна . Во время испытаний измерения проводят на этой частоте вращения . В процессе испытаний поддерживают стабильные значения напряжения , частоты и фазы электрической сети .
Если испытательная установка ( см . 5.1) оборудована стандартным воздуховодом по ГОСТ 10921 или [ 1], измерения вибрации проводят , по крайней мере , в трех точках аэродинамической характеристики в пределах рабочего диапазона , среди которых должны быть :
a ) точка , соответствующая максимальной скорости потока воздуха , которая может быть получена на данной испытательной установке ;
b ) рабочая точка ( в которой может быть получена максимальная производительность вентилятора );
c ) точка , соответствующая максимальному рабочему давлению .
При испытаниях на месте установки вентилятора измерения вибрации проводят для минимальной и максимальной возможной нагрузки и при номинальной производительности вентилятора .
При испытаниях как на стенде , так и на месте эксплуатации наблюдают за изменением вибрации при непрерывном изменении рабочих условий ( от максимального объема до максимального давления подаваемого воздуха ) в поисках точек рабочей характеристики , где вибрация особенно значительна . Если такие точки обнаруживают , их включают в число точек , где должны быть проведены измерения вибрации .
При выполнении программ мониторинга технического состояния машин измерения , как правило , проводят в нормальных рабочих условиях , которые , по возможности , следует регистрировать вместе с результатами измерений .
Примечание - Если испытания на стенде проводят без использования стандартного воздуховода , трудно дать универсальные рекомендации по выбору точек рабочей характеристики , в которых следует проводить измерения . В этом случае данный выбор должен быть предметом соглашения между изготовителем и заказчиком .
10.2 Измеряемые параметры
В процессе измерений широкополосной вибрации определяют один или несколько из следующих параметров :
a ) среднеквадратичное значение скорости [ в миллиметрах в секунду ( мм / с )] в диапазоне частот от 10 Гц до 1 кГц ( см . ГОСТ ИСО 10816-3 ), за исключением вентиляторов с частотой вращения менее 10 с -1 , - для таких вентиляторов нижний предел диапазона частот измерений должен быть равен 3 Гц ;
b ) среднеквадратичное значение ускорения [ в метрах в секунду в квадрате ( м / с 2 )] в диапазоне частот от 10 Гц до 10 кГц ;
c ) размах перемещения [ в миллиметрах ( мм )] в диапазоне частот от 3 Гц до 1 кГц .
Примечания
1 Вибрацию характеризуют через значения амплитуд и частот ( частотных диапазонов ).
2 Скорость и ускорение вибрации могут быть выражены в логарифмическом масштабе в децибелах ( дБ ). При этом в качестве опорных значений используют 10-9 м / с и 10-6 м / с 2 соответственно ( см . приложение D ).
3 Широкополосную вибрацию машин предпочтительно описывать в единицах скорости , однако если доминирующие составляющие вибрации расположены в области высоких или низких частот , более подходящим может оказаться измерение , соответственно , ускорения или перемещения . Соотношения , связывающие эти три параметра для случая синусоидальной вибрации , а также некоторые полезные соотношения для широкополосной вибрации , состоящей из наборов гармоник , приведены в приложении Е .
Чтобы исключить неправильную интерпретацию полученных результатов , важно четко указывать , какой параметр в каких единицах был измерен .
В случаях , когда измерение широкополосной вибрации должно быть дополнено анализом частотных составляющих , его проводят в том же диапазоне частот , который используют при определении параметров широкополосной вибрации , как определено в настоящем подразделе .
10.3 Частотный анализ
При необходимости получить информацию о спектре вибрации проводят частотный анализ [ быстрое преобразование Фурье ( БПФ )] в полосах частот постоянной ширины не более чем 1 Гц в диапазоне до 100 Гц , 4 Гц в диапазоне до 1 кГц и 40 Гц в диапазоне свыше 1 кГц с использованием анализатора БПФ или в полосах частот шириной не более чем треть октавы с использованием анализатора с постоянной относительной шириной полосы частот .
При необходимости измерения дискретных частотных составляющих их измеряют для такого положения датчика вибрации , при котором измеренное значение параметра широкополосной вибрации будет наибольшим .
Используемое при получении спектра вибрации усреднение должно соответствовать особенностям измеряемого сигнала .
При использовании анализатора со следящим фильтром скорость перестройки , время усреднения и скорость движения пера самописца должны быть выбраны в соответствии с рекомендациями изготовителя .
11 Протокол испытаний
Помимо результатов измерений необходимо регистрировать всю существенную информацию , относящуюся к самой машине и используемым средствам измерений .
В том числе рекомендуется указывать следующие данные ( см . ГОСТ 31350 ):
а ) наименование фирмы-изготовителя вентилятора , тип и характеристики исследуемого образца , в том числе его производительность , мощность , электрическое напряжение , ориентацию при установке , серийный номер , число лопастей , первую критическую скорость продольных колебаний вала , класс точности балансировки ( см . ГОСТ ИСО 1940-1 );
b ) привод вентилятора , его тип , нагрузку , установленную мощность , скорость , серийный номер , класс вибрации ( при использовании электродвигателя - по ГОСТ 20815 );
c ) общую массу машины и массу ротора в сборе ;
d ) дату и место проведения испытаний , фамилии и инициалы лиц , проводивших испытания ;
e ) описание вентилятора в сборе , используемые упругие опоры , их тип , расположение , статическое смещение каждой опоры , частоту собственных колебаний в вертикальном направлении ( расчетную или определенную экспериментально ), вид основания , описание основания и грунта ( см . раздел 5 );
f ) описание испытательной установки ( желателен чертеж с указанием размеров ), включая расположение упругих опор ( см . раздел 5);
g ) используемые средства измерений , в том числе модель , тип , серийный номер ( см . раздел 6);
h ) данные результатов поверки средств измерений ( см . 6.2);
i ) способ крепления датчиков вибрации ( см . раздел 7);
j ) условия работы вентилятора в процессе испытаний ( см . раздел 9);
к ) верхнюю и нижнюю границы диапазона измерений широкополосной вибрации , точки , направления и результаты измерений ( см . раздел 8);
l ) описание и результаты измерений внешних воздействующих факторов , таких как фоновая вибрация , температура окружающего воздуха и т . д . ( см . раздел 9);
m ) ссылку на настоящий стандарт , а также любые отклонения от требований настоящего стандарта , которые имели место в процессе испытаний ;
n ) максимально допустимые значения вибрации в процессе испытаний ;
o ) заключение об удовлетворительных или неудовлетворительных результатах испытаний .
Приложение А
(рекомендуемое)
Руководство по расчету координат упругих опор и собственных частот колебаний1)
1) В настоящем приложении исправлены ошибки оригинала - ИСО 14695:2003.
А .1 Общие положения
Частоты собственных колебаний ( в шести направлениях поступательного и углового движения ) вентилятора в сборе , установленного на основание с помощью четырех упругих опор , предпочтительно определять экспериментальным методом . Если это невозможно , используют результаты расчетов . В настоящем приложении приведены общие примеры таких расчетов , которые могут быть использованы в качестве руководства . Хотя в расчетах использованы сильные упрощения , тем не менее их точность остается достаточной для целей выбора подходящих опор ( см . раздел 8). Если необходимое число опор превышает четыре , сложность расчетов возрастает .
А .2 Пример расчетов для установки с радиальным вентилятором
А .2.1 Общие положения
Пример дан для радиального вентилятора в сборе , показанного на рисунке А .1. Расчеты положения центра тяжести агрегата , а также собственных частот его колебаний даны в А .2.2 и А .2.3. Аналогичные расчеты могут быть проведены для осевых или диагональных вентиляторов .
1 - вентилятор , m 1 , 2 - двигатель , m 2 , 3 - несущая рама , m 3 ; 4 - упругие опоры
Рисунок А .1 - Схема радиального вентилятора в сборе на упругих опорах
А .2.2 Расчет координат центра тяжести
Если центры масс в произвольной системе отсчета имеют координаты 
для m 1 , 
для m 2 и 
для m 3 то положение центра тяжести агрегата ( XG , YG , ZG ) определяют по формулам :
( A .1)
(А.2)
( A .3)
где m - общая масса вентилятора в сборе ;
m 1 - масса вентилятора ;
m 2 - масса двигателя ;
m 3 - масса несущей рамы , - а положения центров масс элементов агрегата относительно его центра тяжести : ( х 1 , y 1 , z 1 ) для m 1 , ( х 2 , у 2 , z 2 ) для m 2 и ( х 3 , у 3 , z 3 ) для m 3 - определяют по формулам
A .2.3 Положение упругих опор
Как установлено в разделе 5, упругие опоры должны быть размещены таким образом , чтобы испытывать одно и то же статическое смещение . Если принять , что в системе координат с центром в центре тяжести агрегата положение n - й опоры задано координатами ( xs , n , ys , n , zs , n ), а жесткость n - й опоры в вертикальном направлении z равна k V , п , то условия равновесия агрегата описывают формулами :
где δ n - статическое смещение ( прогиб ) n - й опоры , и значения этих величин для всех четырех опор находятся в
пределах 
( см . раздел 5).
Примечание - Осевая нагрузка на вентилятор в условиях его работы может повлиять на номинальное значение смещения .
А . 3 Расчет собственных частот
А .3.1 Общие положения
Обычно вентиляторный агрегат проектируют таким образом , чтобы высота его центра тяжести относительно опор составляла не более одной трети минимального расстояния между опорами . Если это условие выполнено , то для целей 5.2 достаточно рассчитать несвязанные моды колебаний вентилятора в сборе ( т . е . пренебречь взаимодействием поступательных и угловых колебаний в направлении и вокруг горизонтальных осей ). В противном случае рекомендуется проводить анализ связанных колебаний ( см . А .3.2).
Примечание - В случае , когда конструкция вентилятора в сборе имеет существенную асимметрию , требуется проведение более сложного анализа с учетом комбинационных составляющих инерции и жесткости . Для проведения такого анализа рекомендуется обратиться к специалистам в данной области .
А .3.2 Анализ связанных мод
Если расстоянием от центра тяжести вентилятора в сборе до плоскости упругих опор пренебречь невозможно , необходимо принимать в расчет две связанные формы колебаний в направлении одной горизонтальной оси ( например , х ) и относительно другой горизонтальной оси ( соответственно , у ) с частотами f 1 и f 2 , значения которых определены формулами
f 1 = < C1∙fH, (A.4)
f 2 = C 2 ∙fH, (A.5)
где
( A .6)
(А.7)
( A .8)
kH , n - жесткость n - й опоры в направлениях х и у ;
r - радиус инерции ,
( А .9)
- координата центра жесткости упругих опор ,
( А .10)
I R - момент инерции агрегата относительно оси у , проходящей через его центр тяжести ;
f H - частота собственных несвязанных колебаний в направлении каждой из горизонтальных осей ( см . А .3.3).
Если система совершает связанные колебания в направлении оси х и вокруг оси у , то расстояние между соответствующими частотами f 1 и f 2 будет , как правило , больше расстояния между собственными частотами соответствующих несвязанных колебаний . Таким образом , расчет , выполненный в предположении существования несвязанных колебаний , в то время как смещением центра тяжести агрегата относительно упругих опор пренебречь нельзя , приведет к завышению одной собственной частоты колебаний и занижению другой .
Указанное смещение можно уменьшить , используя в испытаниях инерционное основание , служащее опорой для двигателя и вентилятора . Масса этого основания должна быть не меньше суммы масс вентилятора и двигателя , а по возможности и больше .
Размеры основания в плане целесообразно выбирать таким образом , чтобы они , по крайней мере , на 15 % превышали размеры несущей рамы . Вентилятор и двигатель располагают на основании так , чтобы их совместный
центр тяжести был как можно ближе к центру тяжести инерционного основания . Это позволит обеспечить статический прогиб каждой упругой опоры в пределах 
.
А .3.3 Расчет собственных колебаний несвязанных мод
Расчет собственных колебаний твердого тела проведен в следующих предположениях :
a ) моды колебаний не связаны между собой ;
b ) горизонтальная жесткость всех опор одинакова по всем направлениям ;
c ) сдвигом собственной частоты вследствие демпфирования можно пренебречь .
При выполнении вышеперечисленных условий справедливы следующие соотношения .
1) Поступательные колебания в вертикальном направлении .
Частоту собственных колебаний в вертикальном направлении определяют по формуле
( A .11)
2) Поступательные колебания в горизонтальной плоскости ( в направлении х или у ).
Частоту собственных колебаний в горизонтальной плоскости для несвязанных колебаний , которая всегда ниже соответствующей частоты f 1 , определяют по формуле
( A .12)
3) Угловые колебания вокруг вертикальной оси z .
Частоту собственных угловых колебаний в плоскости ( х , у ) f T определяют по формуле
(А.13)
где I T - момент инерции вентилятора в сборе относительно оси z , проходящей через центр тяжести агрегата ,
( А .14)
где I zz , 3 - момент инерции несущей рамы относительно оси z , проходящей через центр тяжести рамы в точке ( x 3 , у 3 , z 3 ).
Примечание - Формула ( А .14) является упрощенной , в то время как точное значение I T можно получить по формуле
(А.15 )
Моменты инерции вентилятора и двигателя ( I zz , 1 и I zz ,2 соответственно ) относительно вертикальных осей , проходящих через их центры тяжести , не всегда известны и для их определения может потребоваться дополнительный эксперимент . На практике , однако , влиянием первых двух слагаемых в формуле ( А .15) обычно можно пренебречь , получая при этом несколько завышенное значение f T .
4) Угловые колебания вокруг горизонтальной оси у .
Если критерий одной трети высоты центра тяжести агрегата относительно минимального расстояния между опорами не превышен , тогда частоту собственных угловых колебаний в плоскости ( х , z ) f R , которая примерно на 5 % превышает частоту f 2 соответствующего связанного колебания , определяют по формуле
(А.16)
где I R - момент инерции вентилятора в сборе относительно оси у , проходящей через центр тяжести агрегата ,
(А.17)
где I уу,3 - момент инерции несущей рамы относительно оси у , проходящей через центр тяжести рамы в точке ( x 3 , у 3 , z 3 ).
Примечание - Формула ( А .17) является упрощенной , в то время как точное значение I r можно получить по формуле
(А.18)
где I уу,1 и I уу,2 - моменты инерции вентилятора и двигателя , соответственно , относительно осей у , проходящих через их центры тяжести . Данными слагаемыми можно пренебречь по тем же соображениям , что изложены при определении момента инерции I Т .
5) Угловые колебания вокруг горизонтальной оси х .
Частоту собственных угловых колебаний в плоскости ( у , z ), а также соответствующие частоты связанных колебаний можно получить по формулам ( А .4 ) - ( А .10 ), ( А .16 ) и ( А .17 ), заменяя в них х на у и у на х .
Приложение В
(рекомендуемое)
Дополнительные измерения при испытаниях на месте эксплуатации
В.1 Общие положения
Настоящее приложение устанавливает метод измерений вибрации , который прост в реализации , но обладает повышенной неопределенностью измерений и поэтому не рекомендуется в ситуациях , где значения параметров вибрации необходимо определять с высокой точностью . Его можно использовать для оценки качества балансировки серийно выпускаемой продукции , а также для контроля за изменением уровня вибрации на месте эксплуатации машин .
В.2 Измерения на подшипниковых опорах
Общей рекомендацией при проведении анализа вибрации является надежное крепление акселерометра к поверхности машины с использованием одного из методов , перечисленных в 7.2. Однако для низкоскоростных машин допускается использовать методы крепления с более слабыми ограничениями по диапазону частот , если в этот диапазон попадают все частоты анализа вибрации . Ограничения на диапазон измерений для конкретного способа крепления датчика вибрации устанавливает их изготовитель . При использовании способа крепления с уменьшенным диапазоном частот измерений точка измерений должна быть расположена на той части конструкции машины , которая обладает высокой жесткостью , например на станине или подшипниковой опоре . Не допускается в этом случае измерять вибрацию на податливых частях или тонколистовых элементах конструкции . В процессе измерений необходимо , чтобы датчик вибрации находился в постоянном контакте с вибрирующей поверхностью . Сведения о максимальном диапазоне частот измерений , при котором может быть использован тот или иной способ крепления , приведены в таблице В .1.
Таблица В .1 - Типичные максимальные значения диапазона частот измерений для разных способов крепления датчика вибрации
|
Способ крепления |
Максимальная частота , Гц |
|
Ручной щуп длиной |
200 |
|
Датчик удерживается вручную ( без щупа ) |
600 |
|
На магните |
1500 |
|
Примечания 2 При проведении измерений для определения класса точности балансировки вентилятора постоянное крепление датчика вибрации может быть нежелательно . В таких случаях целесообразно удерживать датчик вибрации вручную или с помощью магнита при условии соблюдения требований к максимальной частоте диапазона 4 Значения , приведенные в настоящей таблице , получены на основе анализа рекомендаций изготовителей датчиков вибрации . |
|
В . 3 Измерения вибрации вала
Часто в состав высокоскоростных машин входит легкий ротор , установленный в тяжелом корпусе с жесткими опорами . В таком случае измерения на неподвижных частях машины могут показать отсутствие значительной вибрации , хотя ротор при этом может совершать колебания с большим размахом в пределах зазора в подшипнике . Для таких машин необходимо измерять вибрацию вала , чтобы оценить , насколько эта вибрация может быть опасна для подшипниковых опор . С этой целью могут быть использованы :
a ) бесконтактные датчики вибрации ;
b ) датчики , у которых подпружиненный щуп находится в постоянном контакте с движущейся поверхностью вала .
При проведении измерений вибрации вала необходимо воспользоваться рекомендациями изготовителя в отношении выбора датчика вибрации , его установки , процедуры измерений и безопасности .
Известно , что иногда для измерения вибрации используют удерживаемый вручную щуп в форме «ласточкиного хвоста» , к свободному концу которого присоединен датчик скорости инерционного типа , однако использование данного метода нежелательно по соображениям безопасности .
Общие требования к измерениям колебаний вала - по ГОСТ ИСО 7919-1 .
Приложение С
(рекомендуемое)
Рекомендации по положению точек измерений, проводимых в целях оценки
технического состояния машин
С .1 Техническое состояние машин
Различные части машины в процессе работы совершают вращательное движение , ограниченное подшипниковыми опорами . При этом имеющиеся в машине дефекты , такие как дисбаланс , могут вызвать появление вибрации , которая через подшипники передается на корпус машины . Например , износ подшипника или изменение уравновешенности крыльчатки вызовет повышение уровня вибрации . Изменение уровня вибрации во времени можно рассматривать как индикатор технического состояния машины . Дополнительная информация может быть получена в результате контроля колебаний вала ( см . приложение В и ГОСТ ИСО 7919-1 ).
С .2 Выбор точек измерений
В отсутствие рекомендаций изготовителя о точках крепления датчиков вибрации для контроля состояния машин в процессе их эксплуатации целесообразно провести предварительное обследование вибрации вблизи предполагаемых точек измерений с помощью датчиков с магнитным ( или аналогичным по скорости установки ) креплением . Результаты обследования помогут убедиться в том , что выбранные точки измерений позволят наилучшим образом охарактеризовать вибрационное состояние машины , например совпадают с точками пучностей колебаний ( в произвольном направлении или в том , где они наиболее нежелательны ). В процессе работы вентилятора возможно появление паразитных сигналов на сетевых частотах 50, 60, 100 или 120 Гц , которые необходимо обнаружить и устранить . Рекомендуемые положения датчиков вибрации показаны на рисунках С .1 и С .2.
1 - двигатель ( со стороны свободного конца вала ); 2 - опоры двигателя со стороны вентилятора ; 3 - всасывающее отверстие ; 4 - нагнетательное отверстие ; 5 - направление потока воздуха ; 6 - кабельный ввод
а После установки вентилятора точки измерений в осевом направлении могут быть недоступны .
Рисунок С .1 - Рекомендуемые точки измерений для осевых вентиляторов
1 -двигатель ( со стороны свободного конца вала ); 2 - двигатель ( со стороны вентилятора ); 3 - всасывающее отверстие ; 4 - выпускное отверстие ; 5 - кабельный ввод
Рисунок С .2 - Рекомендуемые точки измерений для радиальных вентиляторов
С . 3 Проведение измерений
При выполнении процедур контроля технического состояния машин важно , чтобы измерения всегда были проведены в одних и тех же точках . Идеальным местом расположения датчика , в котором наиболее удобно прослеживать изменение уровня вибрации и , соответственно , технического состояния машины , является корпус подшипника . Однако после установки вентилятора эти точки не всегда могут быть доступны для измерений . Например , для осевых вентиляторов единственно доступными точками , непосредственно связанными с корпусом , могут оказаться опора системы «статор - ротор» , место ввода кабеля и маслопровод для смазки подшипника .
Для обеспечения сопоставимости результатов измерений рекомендуется пометить точки измерений , что будет служить гарантией проведения измерений вибрации ( и ее последующего анализа ) в одних и тех же точках . Желательно , чтобы область контакта датчика с машиной была зачищена .
Рекомендуется точки измерений выбирать таким образом , чтобы они допускали проведение измерений в трех взаимно ортогональных направлениях :
a ) вертикальном , продольном и поперечном , если ось вала горизонтальна ;
b ) вертикальном и двух поперечных , если ось вала вертикальна .
После того как точки измерений определены , они должны быть указаны на технических чертежах для дальнейшего использования при последующих измерениях .
Приложение D
(справочное)
Соотношения между абсолютными и логарифмическими значениями параметров вибрации
Иногда для графического представления параметров вибрации , таких как перемещение , скорость или ускорение , используют шкалы в логарифмическом масштабе . Это особенно удобно , когда диапазон изменений параметров велик .
Значение какого - либо параметра в децибелах ( дБ ) представляет собой отношение этого параметра к некоторому опорному значению . Для восстановления абсолютного значения параметра необходимо знать использованное опорное значение .
Например , утверждение , что в одном случае уровень вибрации на 10 дБ выше , чем в другом , не требует никаких дополнительных пояснений . Однако утверждение , что уровень вибрации составляет , например , 85 дБ , подразумевает знание опорного значения ( например , 10-9 м / с , если измеряемым параметром является скорость ).
На рисунке D .1 приведена номограмма , позволяющая преобразовать абсолютные значения амплитуд синусоидальной вибрации в логарифмические и наоборот .
1 - перемещение ( размах ); 2 - среднеквадратичное значение скорости ; 3 - среднеквадратичное значение ускорения ; 4 - частота
Примечания
1 1 мкм = 10-
2 При использовании для ускорения опорного значения 10-5 м / с 2 следует вычесть 20 дБ .
Пример - Пусть для скорости вращения вентилятора 1780 об / мин (30 Гц ) размах перемещения составляет 7,62 мкм . Прямая , проведенная через эти две точки , позволяет получить на соответствующих шкалах :
- среднеквадратичное значение скорости 0,5 мм / с (114 дБ );
- среднеквадратичное значение ускорения 0,095 мм / с 2 (99,5 дБ ).
Рисунок D .1 - Номограмма преобразования абсолютных значений в логарифмические ( для синусоидальной вибрации )
Таблица D .1 - Опорные значения
|
Параметр |
Определение |
Опорное значение |
|
Уровень ускорения L a , дБ |
L a = 20lg(a/a0) |
а 0 = 10- 6 м / с 2 |
|
Уровень скорости L v , дБ |
L v = 20lg(v/v0) |
v 0 = 10-9м/ c |
|
Примечание - В настоящей таблице использованы следующие обозначения : а - амплитуда ускорения , м / с 2 ; а 0 - опорное значение ускорения , м / с 2 ; v - амплитуда скорости , м / с ; v 0 - опорное значение скорости , м / с . |
||
При представлении результатов в графическом виде значения частоты также нередко откладывают в логарифмическом масштабе . Это позволяет подчеркнуть низкочастотный участок диапазона , где обычно сосредоточены важные составляющие сигнала , например оборотной частоты , и сжать высокочастотную область , куда обычно входят составляющие , связанные с износом подшипников и т . д . При этом на графике сохраняется постоянное относительное разрешение в пределах всего диапазона частот .
Примечание - При отображении уровня ускорения некоторыми средствами измерений используется опорное значение 10-5 м / с 2 . Получаемый при этом результат на 20 дБ ниже результата , который был бы получен при использовании опорного значения в соответствии с таблицей D .1.
Приложение Е
(справочное)
Соотношения между параметрами синусоидальной вибрации
Синусоидальная составляющая вибрации на данной частоте может быть определена через перемещение , скорость или ускорение . Скорость представляет собой первую производную по времени от перемещения , а ускорение - первую производную от скорости или , соответственно , вторую производную от перемещения . Например , для синусоидального сигнала перемещения d , м , d = D sin ω t имеют место следующие соотношения :
v = ω D cos ω t = V cos ω t ,
a = - ω 2 D sin ω t = Asin ω t ,
где D - амплитуда перемещения , м ;
ω - угловая частота , рад / с ;
t - время , с ;
v - мгновенная скорость , м / с ;
V - амплитуда скорости , м / с ;
а - мгновенное ускорение , м / с 2 ;
А - амплитуда ускорения , м / с 2 .
Среднеквадратичное значение для каждой величины можно получить , разделив ее амплитуду на 
.
Если сигнал содержит n синусоидальных составляющих , для каждой из которых известны амплитуды перемещения , скорости и ускорения ( D j , V j , А j соответственно , j = 1, 2, 3, ... , n ), то для среднеквадратичного значения скорости V r , m , s . справедливы следующие формулы :
При наличии непрерывного сигнала вибрации среднеквадратичное значение может быть получено выполнением процедур возведения в квадрат и последующего интегрирования по времени , например , для среднеквадратичного значения скорости имеет место формула
где T - период вибрации , с .
Непосредственное преобразование одних величин ( скорости , перемещения , ускорения ) в другие можно осуществить только для синусоидальной вибрации . Так , по известному среднеквадратичному значению скорости V r , m , s . можно получить размах перемещения D p - p :
где f - частота , Гц , f = ω /2 π .
Приложение F
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным
стандартам, использованным в настоящем стандарте в качестве нормативных ссылок
Таблица F .1
|
Обозначение ссылочного межгосударственного стандарта |
Обозначение и наименование ссылочного международного стандарта и условное обозначение степени его соответствия ссылочному межгосударственному стандарту |
|
ГОСТ ИСО 1940-1 - 2007 |
ИСО 1940-1:1986 «Вибрация . Требования к качеству балансировки жестких роторов . Часть 1. Определение допустимого дисбаланса» ( IDT ) |
|
ГОСТ ИСО 2954 - 97 |
ИСО 2954:1975 «Вибрация машин с вращательным и возвратно - поступательным движением . Требования к средствам измерений для контроля вибрационного состояния» ( IDT ) |
|
ГОСТ ИСО 5348 - 2002 |
ИСО 5348:1999 «Вибрация и удар . Механическое крепление акселерометров» ( IDT ) |
|
ГОСТ ИСО 7919-1 - 2002 |
ИСО 7919-1:1996 «Вибрация машин без возвратно - поступательного движения . Измерения на вращающихся валах и критерии оценки . Часть 1. Общее руководство» ( IDT ) |
|
ГОСТ ИСО 10816-1 - 97 |
ИСО 10816-1:1995 «Вибрация . Оценка состояния машин по измерениям вибрации на невращающихся частях . Часть 1. Общее руководство» ( IDT ) |
|
ГОСТ ИСО 10816-3 - 2002 |
ИСО 10816-3:1998 «Вибрация . Оценка состояния машин по измерениям вибрации на невращающихся частях . Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин -1 на месте эксплуатации» ( IDT ) |
|
ГОСТ 10921 - 90 |
ИСО 5801:1997 «Вентиляторы промышленные . Определение рабочих характеристик с использованием стандартных воздуховодов» ( NEQ ) |
|
ГОСТ 17168 - 82 |
МЭК 61260:1995 «Электроакустика . Фильтры с шириной полосы в одну октаву и доли октавы» ( NEQ ) |
|
ГОСТ 17187 - 81 |
МЭК 61672:2003 «Электроакустика . Шумомеры . Технические характеристики» ( NEQ ) |
|
ГОСТ 20815 - 93 |
МЭК
60034-14:2003 «Машины электрические вращающиеся . Механическая вибрация некоторых видов машин с высотой оси вращения |
|
ГОСТ 24346 - 80 |
ИСО 2041:1990 «Вибрация и удар . Словарь» ( NEQ ) |
|
ГОСТ 31350 - 2007 ( ИСО 14694:2003) |
ИСО 14694:2003 «Вентиляторы промышленные . Требования к качеству балансировки и производимой вибрации» ( MOD ) |
|
Примечание - В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов : - IDT - идентичные стандарты ; - MOD - модифицированные стандарты ; - NEQ - неэквивалентные стандарты . |
|
Библиография
[1] ИСО 5801:1997 Вентиляторы промышленные . Определение рабочих характеристик с использованием стандартных воздуховодов
(ISO 5801:1997) (Industrial fans - Performance testing using standardized airways)
[2] МЭК 61260:1995 Электроакустика . Фильтры с шириной полосы в октаву и доли октавы
(IEC 61260:1995) (Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters)
Ключевые слова : вентиляторы , вибрация , измерения