DIN 70003-1993 Vibrational stress measurement of parameters on vehicle parts《振动应力 车辆零部件参数的测量》.pdf

1、DIN1 DIN 70003 93 m 2794442 0332748 77b m DK 629.11.01 : 621.317.39 : 534 DEUTSCHE NORM August 1993 I I Schwingbeanspruchung pm I Messung von KenngrBen an Kraftfahrzeugbauteilen I 70 003 Vibrational stress; Measurement of parameters on vehicle parts Ersatz fr Ausgabe 09.77 Prfungen im Sinne dieser N

2、orm knnen nach DIN IEC68Teil2-6 oderanderenVorschriften durchgefhrtwerden.Genaue Einzelheiten oder Prfverfahren sind zu vereinbaren. 1 Anwendungsbereich und Zweck Zweck dieser Norm ist die Festlegung von Schwingungs- meherahren zur Ermittlung von KenngrBen der Schwing- beanspruchung an Fahrzeugbaute

3、ilen,z. B.: an MeBgerten und deren Gebern, Teile der elektrischen Einrichtung, Brems- und hnlichen Einrichtungen undloder deren Ein- baustellen in Fahrzeugen. Der Anwendungsbereich dieser Norm umfaBt Messungen an Fahrzeugen und Motoren auf Prfstnden und auf der von dem jeweiligen Fahrzeug in der Reg

4、el benutzten Fahr- bahn. Fahrzeuge im Sinne dieser Norm sind Kraftfahrzeuge nach DIN 70010 und Kettenfahrzeuge. 2 Begriffe Bezglich der Begriffe und der Einheiten der Schwingbe- schleunigung, der Schwinggeschwindigkeit und des Schwingweges wird auf IS0 2041 und ANSI S 2.10-1971 verwiesen. Im vorlieg

5、enden Fall wird am zweckmBigsten die Schwing- beschleunigung als MeBgrBe benutzt. 3 MeBverahren Messungen der SchwinggrBen an Kraftfahrzeugen werden je nach Problemstellung im Stand undloder whrend der Fahrt durchgefhrt. Die beim Betrieb von Fahrzeugen auftretenden Schwingun- gen werden zweckmBigerw

6、eise in Abhngigkeit vom Be- triebszustand (z. B. konstant, undloder kontinuierlich ber der Drehzahl, Belastungszustand) gemessen, direkt ange- zeigt undloder deren Zeitverlauf zwischengespeichert. Bei Messungen mit stufenweise genderten Drehzahlen mu6 sichergestellt sein, da6 keine Resonanz ausgelas

7、sen wird. Bei Messungen im Stand werden im allgemeinen von der Motordrehzahl abhngige Schwingungen, bei Messungen whrend der Fahrt werden zustzlich von der Geschwindig- keit und der Fahrbahn abhngige Schwingungen erfaBt. Die Motordrehzahl oder die Geschwindigkeit des Fahrzeu- ges ist bei jeder Messu

8、ng von dem Kleinstwert (z. B. Leer- laufdrehzahl, Stand des Fahrzeuges) bis zum hchst zuls- sigen Wert mglichst kontinuierlich zu steigern und vom hchst zulssigen Wert bis zum Kleinstwert ebenso konti- nuierlich zu vermindern. Bei der Wahl der Hochfahrgeschwindigkeit sind die Ein- schwingzeiten vom

9、Prfling und des Auswertefilters zu bercksichtigen (2 3 min/Dekade).l) Fr die Messung dervon der Fahrbahn abhngigen Schwin- gungen ist die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahr- strecke, die Beladung des Fahrzeuges, die Reifenausfh- rung und die Art des Fahrtweges (Steigung, Struktur, Ober- flchenzust

10、and) zu vereinbaren. Bei Messungen auf dem Rollenprfstand sind entsprechende Angaben zu machen. Die Schwingungsmessungen sollen in der Regel den Fre- quenzbereich zwischen etwa 0,5 Hz und 2 kHz umfassen. Gegebenenfalls kann der Frequenzbereich eingeschrnkt oder erweitert werden. 1) Die Praxis hat ge

11、zeigt,daB sehr hufig die Erfassung der Schwingbeschleunigung als Funktion der Drehzahl (z. B. Motordrehzahl) erforderlich ist. Dabei ist es vorteilhaft, den interessierenden Drehzahlbereich kontinuierlich zu durchfahren und das Drehzahlsignal sowie die Beschleunigungssignale, wenn mglich, gleichzeit

12、ig in den 3 MeBrichtungen, zu erfassen und zu speichern. Bei langsamem Durchfahren des Drehzahlbereiches kn- nen die Signale in der Regel als quasistationr betrach- tet werden. Dieses Vorgehen bringt verschiedene Vorteile mit sich: Es werden drehzahlabhngige Resonanzeffekte genau erfaBt, und die kri

13、tischen Drehzahlbereiche ergeben sich bei der Auswertung automatisch und mssen nicht bei der Messung erst gesucht werden. Die punktweise Ein- stellung des Betriebszustandes ber zum Teil weite Drehzahlbereiche entfllt. Das Fahrzeug undloder der Motor durchluft nur einmal oder hchstens zweimal (mit st

14、eigender und fallender Drehzahl) den Drehzahlbe- reich. bermBige Erwrmung und berbeanspruchung werden dadurch vermieden. Die Abspeicherung der Signale erlaubt eine dem Problem angemessene, unter Umstnden sehr weitgehende Auswertung der Schwin- gungsvorgnge nach den verschiedenen Kriterien. Fortsetzu

15、ng Seite 2 bis 4 NormenausschuB Kraftfahrzeuge (FAKRA) im DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. leinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin DIN 70003 Aug 7993 Preisgr. Vertr.-Nr. 0006 08.93 DIN1 DIN 70003 93 = 2794442 0332749 602 Seite 2 DIN 70003 4 MeBgerte Zur Durchfhrung der Sch

16、wingungsermittlung dient in der Regel die Gerteanordnung nach Bild 1.2) Die Signale werden mit geeigneten Aufnahmern und Ver- strkung erfaBt, aufbereitet und in der Regel in einem Zwi- schenspeicher gespeichert. Eigenschaften und Kenngr- Ben dieser Aufnehmer sind in DIN 45661 und DIN 45662 festgeleg

17、ts), die der Signalaufbereiter in DIN 45661 4). Die Flankensteilheit der Filter ist zu vereinbaren. Als Zwischenspeicher kommen nicht nur Analogmagnet- bandgerte in Frage, sondern in Verbindung mit einer Ana- log-Digital-Wandlung der Signale auch digitale Speicher- medien, wie Digitalmagnetbandgerte

18、, Laufwerke mit Magnetplatten, Disketten oder optischen Speicherplatten sowie Halbleiterspeicher. 5 Auswahl der Meorte Die auftretenden Schwingungen werden in einem auf das Meobjekt bezogenen rechtwinkligen Koordinatensystem gemessen. In der Regel wird als Hauptachse die durch den Antrieb oder durch

19、 den AnschluB gehende Achse des MeBobjekts gewhlt. Vorzugsweise soll an den Anbaustellen bzw. in geeigneten Schwerpunktsebenen des MeBobjektes gemessen werden. Je nach Aufgabe knnen auch mehrere MeBpunkte erfor- derlich sein oder es mu direkt an kritischen Bauteilen gemessen werden. Die Lage und Ric

20、htung des MeBort- Koordinatensystems in Relation zum Fahrzeug- oder Motor-Koordinatensystems sind anzugeben. Der Koordinatenursprung fr das Fahrzeug-Koordinatensy- stem liegt in der Mitte der Verbindungslinie der Vorderrad- mittelpunkte (siehe Bild 2). Die positive Fahrzeuglngs- achse +x zeigt nach

21、vorne, die positive Fahrzeugquer- achse +y nach links und die positive Fahrzeughoch- achse +z nach oben (siehe auch DIN 70000). Die positive ngsachse +X des Motorkoordinaten- systems ist identisch mit der Kurbelwellenlngsachse und zeigt in Richtung der Kraftabgabeseite (siehe Bild 3). Die positive M

22、otorhochachse + Z zeigt nach oben und die posi- tive Motorquerachse + Y zeigt nach links (auf die der Kraft- abgabe gegenberliegenden Seite gesehen) und stehen senkrecht auf der Motorlngsachse. Die Auswahl und Anbringung der MeBwertaufnehmer hat so zu erfolgen, da6 Rckwirkungen auf das MeBobjekt ver

23、- nachlssigbar sind. Bei der Wahl der Ankopplungsart und der dabei mglichen Streinflsse sind DIN 45 664, DIN 45 666, DIN 45 669 Teil 1 und DIN 45 671 Teil 1 zu beach. ten. Die Aufnehmermasse mu6 1% der Masse des betrachteten schwingenden Objektes sein. LBt sich diese Forderung nicht erfllen (z. B. b

24、ei Lampen), so ist an einem benachbarten Bauteil mit entsprechender Masse zu messen. Fr eine von den Messungen abgeleitete Schwingfestigkeitsprfung auf elektrodynamischen oder servohydraulischen Schwingerregern sind diese benach- barten Bauteile so aufzuspannen, da6 eine nderung ihres Eigenschwingve

25、rhaltens vermieden wird. 6 Auswertung Bei der Auswertung der MeBsignale sollen die fr den Anwendungsfall wichtigsten KenngrBen der Schwing- beanspruchung im Zeit- und Frequenzbereich bestimmt werden. Die Analyse der gemessenen Zeitsignale .erfolgt mit Hilfe analoger oder digitaler Analysatoren. Die

26、Auswertung soll zum mindesten den unbewerteten Effektivwert des Schwingungssignals als Funktion der Drehzahl oder der Geschwindigkeit und als Funktion der Frequenz im Resonanzbereich ergeben, wobei MeBbe- reichsfilter mit einervereinbarten Flankensteilheit oder ent- sprechende digitale Filter oder T

27、erzfilter nach DIN 45 652 oder Schmalbandfilter zu verwenden sind.5) Die Auswerteeinrichtung ist nach Bild 4 anzuordnen. 7 Genauigkeit der Me- und Auswertekette Die symmetrische Fehlergrenzen der gesamten MeB- und Auswertekette betragen im gesamten Frequenzbereich 2 dB. Die symmetrische Fehlergrenze

28、n Lon ZeitgrBen betragen 2 Yo. 8 Mebericht Die ermittelten MeBwerte sind in geeigneter Weise, mg- lichst graphisch darzustellen. Im Mebericht sind unter Hinweis auf diese Norm anzu- geben: a) Fahrzeug und Motor (Typ, Bauteilnummer); b) MeBstelle am Fahrzeug und MeBrichtungen bezg- lich der in Abschn

29、itt 5 festgelegten Koordinaten; c) Gerteaufbau nach den Abschnitten 5 und 7; d) Me3aufbau nach Abschnitt 4; e) Sonstige wesentliche Bedingungen nach Abschnitt 5; f) Datum der Messung. 2) Vielfach empfiehlt es sich, direkt oder parallel zum Zwischenspeicher auszuwerten. Folgende Vorteile bestehen bei

30、 dieser MeBdurchfhrung: a) sofortige Vorlage des MeBergebnisses zur Entschei- dung ber den weiteren Versuchsverlauf; b) rechtzeitiges Erkennen von Fehlmessungen; c) erkennbare Genauigkeit der Reproduzierbarkeit durch mehrmaliges Wiederholen der Messung. 3) Vergleiche auch ANSI Z 24.21 - 1957 4) Verg

31、leiche auch ANSI S 2.4 - 1976 5) Weitere Beispiele von Auswertemglichkeiten: Zeitbereichsanalysen gleitender Effektivwert Spitzenwerte der Schwingbeschleunigung, der Schwinggeschwindigkeit und des Schwingweges mit Bewertung des Gesamtpegels im Mefre- quenzbereich in Abhngigkeit von der Drehzahl Hufi

32、gkeitsanalysen - Amplituden - Spitzen- wertverteilungen Bestimmung des rumlichen Schwingungsver- haltens, Bestimmung der Relativschwingungen Frequenrbereichsanaiysen - Terzanalyse - Schmalbandanalyse - Leistungsspektraldichte - Ordnungsanalyse - bertragungsfunktion DIN1 DIN 70003 93 m 2794442 033275

33、0 324 m DIN 70003 Seite 3 Meobjekt I Signalaufbereitung I Menwertspeicherung Fahrzeuggeschwindigkeit 1 Bild 1 : MeBwerterfassung +XI Bild 2: Fahrzeugkoordinatensystern Signalquelle zur unmittel - baren Aus- wertung 1 -Drehzahl (n1 +I +X . Kraf tabgabe Bild 3: Motorkoordinatensystern Mewertverarbeitu

34、ng =Drehzahl n und /oder Fahrzeuggeschwindigkeit Registrierung S ichtgerat P Registriergert analog /digital - Bild 4: Auswerteeinrichtung DIN3 DIN 70003 93 m 2794442 0332753 2b0 m Seite 4 DIN 70003 Zitierte Normen DIN 45652 DIN 45661 DIN 45662 DIN 45664 DIN 45666 SchwingstrkemeBgert; Anforderungen D

35、IN 45 669 Teil 1 DIN 45 671 Teil 1 DIN 70000 DIN 70010 IS0 2041 ANSI S 2.4 - 1976 ANSI S 2.10 - 1971 ANSI Z 24.21 - 1957 Method for specifying the characteristics of pickups for shock and vibration measurements Terzfilter fr elektroakustische Messungen SchwingungsmeBgerte; Begriffe, KenngrBen, Strgr

36、Ben Eigenschaften von SchwingungsmeBgerten; Angaben in Typenblttern Ankopplung von SchwingungsmeBgerten und berprfung auf Streinflsse Messung von Schwingungsimissionen; Anforderungen an Schwingungsmesser Messung mechanischer Schwingungen am Arbeitsplatz; Schwingungsmesser; Anforderungen, Prfung Stra

37、Benfahrzeuge; Begriffe der Fahrdynamik Systematik der StraBenfahrzeuge; Begriffe fr Kraftfahrzeuge, Fahrzeugkombinationen und Anhnge- fahrzeuge Vibration and shock - Vocabulary Method for specifying the characteristics of auxiliary analog equipment for shock and vibration meas- urements Methods for

38、analysis and presentation of shock and vibration data Weitere Normen DIN 131 1 Teil 1 DIN 131 1 Teil 2 DIN 131 1 Teil 3 DIN 131 1 Teil 4 Schwingungslehre; Kinematische Begriffe Schwingungslehre; Einfache Schwinger Schwingungslehre; Schwingungssysteme mit endlich vielen Freiheitsgraden Schwingungsleh

39、re; Schwingende Kontinua, Wellen Frhere Ausgaben DIN 70003: 09.77 nderungen Gegenber der Ausgabe September 1977 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Abschnitt 5 und Bild 2 wurden dem Koordinatensystem nach DIN 70000 angepaBt. b) Digitale Verarbeitung der MeBwerte wurde im Abschnitt 4 bercksicht

40、igt. Erluterungen Die in Abschnitt 1 beschriebenen Bauteile von Fahrzeugen sind whrend ihrer Nutzungsdauer, je nach Anbauort, einer unter Umstnden sehr scharfen Schwing- und StoBbeanspruchung ausgesetzt. Um die Zuverlssigkeit der Ergebnisse bei dieser mechanisch-dynamischen Belastung zu garantieren,

41、 ist in der Regel ein relativ groBer Aufwand an MeB-, Auswerte- und Prf- technik erforderlich. In dieser Norm wird ein in der Praxis erprobtes MeBverfahren zur Ermittlung von KenngrBen der Schwingbeanspruchung beschrieben, das in einem ersten Schritt eine Basis fr vergleichbare und reproduzierbare M

42、essungen zwischen Kunden und Lieferanten von Bauteilen abgeben soll. Die Messungen sollen eine Beurteilung der Schwingbeanspruchung erlauben, eine Grundlage fr Prfprogramme bilden und gegebenenfalls der Ermittlung von Schwingungsursachen dienen. Die Entschei- dung, ob auf der Fahrbahn, dem Prfstand,

43、 am Fahrzeug oder am Motor gemessen wird, ist von der dominierenden Schwin- gungsanregung abhngig. Da die genaue Beschreibung der Beanspruchungskollektive in der Praxis eine groBe Anzahl von Parametern erfordert, das dynamische Verhalten sehr stark vom Erzeugnis und seiner Ankopplung abhngt, bei der

44、 Prftechnik die unterschiedlichsten Verfahren angewandt werden und bei der Beurteilung der mechanischen Schadenswirkung der Schwingungen viel Erfahrung eingeht, mssen auf der Seite der Auswertung der Schwingungssignale alle weitgehenden Mglichkeiten offengelassen werden. Internationale Patentklassifikation G O1 M 007/00 G O1 M 017/00