Механические испытания продукции: виды воздействий и методы

Виды механических воздействий

Воздействие	Что воспроизводит	Основной риск
Синусоидальная вибрация	Работу вблизи машин и механизмов	Резонанс, ослабление крепежа, усталость
Широкополосная случайная вибрация	Транспортировку и реальную эксплуатацию	Накопление повреждений во всём диапазоне частот
Одиночные удары	Толчки при монтаже и перевозке	Разрушение хрупких элементов, смещение узлов
Многократные удары	Длительную работу с ударными нагрузками	Усталость креплений, разрушение паяных соединений
Свободное падение	Падение при переноске и разгрузке	Разрушение корпуса, потеря работоспособности
Опрокидывание и падение набок	Обращение с изделием при монтаже	Повреждение корпуса и элементов
Транспортная тряска	Перевозку автомобильным транспортом	Повреждение упаковки и содержимого
Линейное ускорение	Разгон и торможение, движение техники	Смещение и деформация узлов
Износ и истирание	Трение в эксплуатации	Утрата размеров, покрытия, читаемости маркировки
Циклическое нагружение элементов	Многократное открывание, нажатие, поворот	Отказ органов управления, петель, замков

Виброустойчивость и вибропрочность

Признак	Виброустойчивость	Вибропрочность
Что проверяется	Работа изделия во время вибрации	Сохранность после вибрации
Состояние изделия	Включено и работает	Может быть выключено
Критерий	Параметры в пределах норм в ходе воздействия	Отсутствие повреждений и сохранение параметров после
Длительность	Обычно короче	Длительная, до накопления повреждений
Типовая продукция	Приборы, датчики, электроника в работе	Любая перевозимая и монтируемая продукция

Поиск резонансов

Провести качание частоты в заданном диапазоне при малой амплитуде.
Зафиксировать частоты, на которых отклик образца усиливается.
Определить наиболее опасные резонансные частоты по узлам.
Провести выдержку на каждой резонансной частоте заданное время.
Проконтролировать состояние узлов после выдержки.
Провести основное испытание по заданной программе.
Повторить поиск резонансов после испытания и сравнить частоты.
Смещение резонансных частот трактовать как признак ослабления конструкции.

Крепление образца

образец крепится к платформе тем способом, который применяется в эксплуатации;
применение жёсткого нештатного крепления искажает результат в благоприятную сторону;
оснастка должна быть жёсткой и не вносить собственных резонансов;
масса оснастки учитывается при задании режима;
для изделий, монтируемых на амортизаторах, испытания проводятся с амортизаторами;
точки крепления и ориентация образца указываются в протоколе;
испытания проводятся по трём взаимно перпендикулярным осям;
для изделий с преимущественным направлением воздействия допускается сокращение по обоснованию.

Испытания на свободное падение

высота падения задаётся по массе изделия и условиям обращения;
падение проводится на жёсткую поверхность заданной твёрдости;
задаётся число падений и ориентация: грани, ребра, углы;
для изделий в упаковке испытания проводятся в транспортной упаковке;
для портативной техники — падение в рабочем и в нерабочем состоянии;
после падений проверяется работоспособность и целостность корпуса;
оценивается доступ к токоведущим частям после повреждения корпуса;
фиксируются все повреждения с фотографиями.

Испытания упаковки и транспортные испытания

транспортная тряска на стенде с заданными параметрами;
падение упакованной продукции с заданной высоты;
штабелирование под нагрузкой, имитирующей складское хранение;
сжатие упаковки в заданном направлении;
испытания на прокол и разрыв упаковочного материала;
воздействие влаги на упаковку с оценкой сохранения прочности;
испытания креплений внутри упаковки и фиксирующих вкладышей;
оценка состояния продукции после всего транспортного цикла.

Износ и истирание

испытания покрытий на стойкость к истиранию;
испытания маркировки на сохранение читаемости при трении;
износ в паре трения с заданным контртелом и нагрузкой;
абразивный износ с заданным абразивом;
циклические испытания органов управления: кнопок, ручек, переключателей;
испытания петель, замков, механизмов открывания на число циклов;
оценка изменения размеров, массы и внешнего вида после наработки.

Критерии оценки

сохранение работоспособности во время воздействия — для устойчивости;
сохранение работоспособности после воздействия — для прочности;
отсутствие механических повреждений, влияющих на работу и безопасность;
отсутствие ослабления крепёжных соединений;
отсутствие смещения элементов и деформаций;
сохранение параметров в заданных пределах;
отсутствие доступа к опасным частям после повреждения корпуса;
отсутствие смещения резонансных частот более допустимого;
сохранение читаемости маркировки.

Типовые ошибки

нештатное жёсткое крепление образца на платформе;
испытания только по одной оси без обоснования;
пропуск поиска резонансов и выдержки на резонансных частотах;
проверка только внешнего вида без проверки работоспособности;
испытания без транспортной упаковки для перевозимой продукции;
падение на несоответствующую поверхность;
заказ вибропрочности вместо виброустойчивости для работающих приборов;
оснастка, вносящая собственные резонансы;
отсутствие проверки доступа к токоведущим частям после падения.

Чек-лист

Определить условия перевозки, монтажа и эксплуатации изделия.
Определить требуемые виды воздействий и степени жёсткости.
Разграничить, нужна виброустойчивость, вибропрочность или оба вида.
Спроектировать оснастку, воспроизводящую штатное крепление.
Провести поиск резонансов до испытания.
Провести испытания по трём осям.
Для перевозимой продукции испытывать в транспортной упаковке.
После воздействий проверить работоспособность и безопасность.
Повторить поиск резонансов и сравнить частоты.
Оформить протокол с параметрами режима, схемой крепления и описанием повреждений.

Частые вопросы

Что относится к механическим испытаниям?

Вибрация синусоидальная и случайная, одиночные и многократные удары, свободное падение, опрокидывание, транспортная тряска, линейное ускорение, износ и истирание, циклические испытания органов управления.

Чем виброустойчивость отличается от вибропрочности?

Виброустойчивость — работа изделия во время вибрации. Вибропрочность — сохранность и работоспособность после вибрации. Для приборов на подвижных объектах требуются оба вида.

Зачем искать резонансы?

Резонансные частоты — самые опасные режимы. Кроме того, сравнение частот до и после испытания выявляет ослабление соединений и трещины даже при внешне исправном изделии.

Как крепить образец на стенде?

Тем способом, который применяется в эксплуатации, включая штатные кронштейны и амортизаторы. Нештатное жёсткое крепление даёт ложно благоприятный результат.

По скольким осям проводят испытания?

По трём взаимно перпендикулярным. Сокращение допускается только при обосновании преимущественного направления воздействия.

Как задаётся высота свободного падения?

По массе изделия и условиям обращения с ним. Задаются также число падений и ориентация: на грани, ребра и углы.

Что главное при испытании электрооборудования на падение?

Не отсутствие трещин, а сохранение защиты: после падения не должно появиться доступа к токоведущим частям и не должна нарушиться изоляция.

Нужно ли испытывать в упаковке?

Для перевозимой продукции — да. Транспортные испытания оценивают систему «продукция плюс упаковка», поскольку защиту обеспечивают именно вкладыши и фиксация.

Какие испытания входят в транспортные?

Тряска на стенде, падение упакованной продукции, штабелирование под нагрузкой, сжатие, прокол и разрыв материала, воздействие влаги, оценка состояния продукции после цикла.

Зачем испытывать маркировку на истирание?

Сведения о продукции должны оставаться читаемыми весь срок службы. Стёршаяся маркировка сама является нарушением требований к информации для потребителя.

Что оценивается после воздействий?

Работоспособность, отсутствие повреждений и деформаций, сохранность крепежа, параметры в пределах норм, отсутствие доступа к опасным частям и смещения резонансных частот.

Как выбрать степень жёсткости?

По фактическим условиям перевозки и эксплуатации: вблизи машин, на подвижном объекте, в стационарной установке — для каждого случая заданы свои параметры воздействий.

Может ли оснастка испортить результат?

Да. Оснастка с собственными резонансами искажает передаваемое воздействие, поэтому она должна быть жёсткой, а её масса учитываться при задании режима.

Достаточно ли осмотра после испытаний?

Нет. Изделие может остаться внешне целым и потерять работоспособность или точность, поэтому обязательна проверка функций и измерение параметров.

С чего начать?

С описания реального пути изделия: как перевозится, как монтируется, где работает. Из этого выводятся перечень воздействий и степени жёсткости.

Бесплатная консультация

Разберём ваш случай

Опишите товар и задачу — определим, какой документ нужен по техрегламентам, подберём схему подтверждения соответствия и назовём срок и стоимость до начала работ.

Проверим, попадает ли товар под технические регламенты
Подберём схему и состав испытаний под ваш код ТН ВЭД
Скажем срок и стоимость до начала работ
Проверим документы поставщика в реестре — без оплаты

Механические испытания: вибрация, удары, падение, износ