GB T 22159.2-2012 声学与振动 弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法 第2部分:弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法.pdf
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1、ICS 17. 140 A 59 :.巳:.:.Jt8I1;,:.飞.飞.、/.;.,. i_R 二二r:. . L、区气:_,:飞:.:.飞口._、祖监il_.:.:儿.法IE:j哇.:-:-:-:;:罢王三温唱唱_Ii-一一一一一一一一一中华人民共和国国家标准GB/T 22159.2-2012月SO10846-2: 2008 声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第2部分:单性支撑件平动动网。度的直接测量方法Acoustics and vibration-Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of
2、 resilient elements-Part 2: Direct method for determination of the dynamic stiffness of resilient supports for translatory motion (ISO 10846-2: 2008 , IDT) 2012-12-31发布2013-06-01实施乱,叫:叫:问咄咄町帆/阳山币而F、刷咽叫川-J在山叫呵,中华人民共和国国家质量监督检验检接总局峪舍中国国家标准化管理委员会a叩GB/T 22159.2-2012/ISO 10846-2:2008 目次前言.1 引言. . 11 1 范围-
3、2 规范性引用文件.2 3 术语和定义.2 4 原理.55 对仪器设备的要求.5 6 测试装置的适用性准则.10 7 测试步骤.13 8 测试结果计算.15 9 记录内容.17 10 测试报告四附录A(资料性附录)静态负载变形曲线.19 附录B(资料性附录测量不确定度.20 参考文献.23 GB/T 22159.2-2012/ISO 10846-2: 2008 目。昌GB/T 22159在声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法分为以下5个部分=一一第1部分z原理与指南;-第2部分z弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法;二一第3部分z弹性支撑件平动动刚度的间接测量方法;第4部分z弹性支撑
4、件之外的元件平动动刚度;第5部分z测定弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点法。本部分为GB/T22159的第2部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分等同采用IS010846-2: 2008(声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第2部分z弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:一-GB/T3240 声学测量中的常用频率(lSO226: 1975 ,NEQ) 本部分由中国科学院提出。本部分由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口。本部分主要起草单位z中国科学院声学研究所、合肥工业大学、南京大学、北
5、京市劳动保护科学研究所、西北工业大学、同济大学、长沙奥邦环保实业有限公司。本部分主要起草人z吕亚东、李志远、邱小军、杨军、程明昆、张斌、任文堂、陈克安、俞悟周、毛东兴、莫建炎、徐欣、尹姚。I GB/T 22159.2-2012月SO10846-2: 2008 51 各种被动弹性支撑元件被用于降低振动的传递,例如汽车发动机悬置、建筑物的弹性支撑、船用机器的弹性基座和柔性联轴器以及家用电器中的小型隔振器。本部分规定了线性弹性支撑元件动刚度函数的直接测量方法。只要其在给定的静态预载荷下表现出近似的线性振动特性,则具有非线性静态预载荷-位移特性的弹性支撑件也可以用本方法测量。本部分为弹性元件振动-声传
6、递特性实验室测量方法的系列标准之一,该系列标准还包括测量原理、间接测量方法和驱动点法的有关内容。标准的第1部分提供了选择本系列标准适用部分的指南。本部分所描述的实验室条件包含静态预载荷的使用。本部分介绍方法得到的结果适用于防止低频振动和降低低频结构声的弹性支撑件。然而,该方法没有提供能完整描述弹性元件用于衰减低频振动和冲击偏移的进一步信息,需要附加的资料加以阐述。E GB/T 22159.2-2012月SO10846-2: 2008 1 范围声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第2部分=弹性支撑件平动动刚度的直接测量方法GB/T 22159的本部分规定了给定预负载下弹性支撑件平动动
7、刚度的测定方法。该方法涉及输入端振动和阻滞输出力的实验室测量,被称为直接测量方法。本部分的方法适用于具有平行法兰的测试元件见图1)。 cl 注1:若弹性支撑件不具有平行的法兰时,需采用一个具有平行法兰的辅助固定夹具并将之作为待测元件的一部分,以满足测量所需的条件,注2:图中箭头所示为负载方向。图1具有平行法兰的弹性支撑件示例本部分所针对的弹性元件主要用于降低za) 可昕声低频段(典型值位于20Hz 500 Hz之间)的振动向结构传播,它可导致结构有时辐射不希望有的流体声(如空气声、水声或者其他媒质的声音)。b) 低频振动(典型值位于1Hz 80 Hz间)的传播可作用于人体,或当这种振动非常严重
8、时,可对任何尺寸的构件造成危害。注1:实际上由于测试装置尺寸的限制,该方法不能用于太大或太小的弹性支撑件.注2:该方法也可用于用簧片条和垫子构成的连续支撑件的样品,这些样品能否充分描述复杂系统的特性是本部分使用者的责任。本部分涵盖了与待测元件法兰垂直及平行的平动测量。直接测量法所适用的频率变化范围为1Hz fUL ,fUL通常取决于测试系统。注3:由于测试系统和测试元件的种类繁多,故fUL通常是变化的.在本部分中,没有对测试系统限定一个固定的频率范围,而以实际测试数据为准,如6.1-6.4所述。采用本部分方法所获得的测量数据可用于=-一生产厂商和供销商提供的产品信息z产品研发过程中所需信息p一
9、一产品质量控制z1 GB/T 22159.2-2012/180 10846-2:2008 一一计算通过隔振器的振动能量传递。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2298机械振动、冲击与状态监测词汇(-2010,ISO2041: 2009 , IDT) GB/T 11349. 1 振动与冲击机械导纳的试验确定第1部分z基本定义与传感器(-2006,ISO 7626-1:1986 ,IDT) GB/T 14412 机械振动与冲击加速度计的机械安装(25
10、,ISO5348: 1998 , IDT) GB/T 22159. 1-2012声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第1部分z原理与指南(ISO10846-1 : 2008, IDT) ISO 226 声学测量中的常用频率(Acoustics-preferredfrequencies) ISO 16063-21 振动与冲击传感器的校准方法第21部分=相对基准传感器的振动校准(Methodsfor the calbration Qf vibtation and sjock transducers-Part 21: Vibration calbr.tion by comparison
11、to a reference tran时ucer)ISO/IEC Guide 9-8-3测量的不确定度第3部分:测量中不确定度的描述指南Vncertaintyof measurement- Part 3: Guide to the盯户ressioTtof uncertainty in measurement (GUM 1995) 3 术语和定义3. 1 3.2 3.3 3.4 3.5 2 下列术语和定义适用于本文件。隔振器vibration isolator 弹性元件resilient element 用于减弱一定顿率Wi.围内的振功传递而专门设计的隔振元件。弹性支撑件r四iUentsuppo
12、rt 可支撑起机器、建筑物或其他类型结构的隔振器。测试元件test element 待测弹性支撑件,包括法兰和必要的辅助国定夹具。阻滞力blocking force Fb 外加于隔振器输出端的动态约束力,可使隔振器产生零位移输出。动态传递刚度dynamic transfer stiffness k21 与频率有关的复数E为弹性元件输出端阻滞力相量FZb与其输人端的位移相量Ul之比zkZ1 = F Zb / Ul 注1:下标1.2分别代表弹性元件的输入端和输出端.注2:kZ1的值可能和静态预载荷、温度、相对湿度及其他条件相关,3.6 3. 7 3.8 3.9 GB/T 22159.2-2012/
13、ISO 10846-2:2008 注3:低频时,kZ1仅取决于弹性力和阻尼力,且k11电kZ1(品1.1表示隔振器输入端的作用力与位移之比。高频时,kZ1还会受到弹性元件内部惯性力的影响,kl.l手kZ1弹性元件损辑因子loss factor of resilient element k21的虚部与实部之比,即k21相位角的正切值。低频条件下,弹性元件惯性力的影响可忽略不计。频率平均动态传递刚度frequency-averaged dynamic transfer stiffness k回动刚度在b.f频带内的平均值,是频率的函数。注:见8.2.点接触point contact 如同一刚性物体
14、表面振动的接触面。法向平动normal translation 与弹性元件法兰方向相垂直的平移振动。3. 10 3. 11 横向平动transverse translation 垂直于法向平动方向的平移振动。续性linearity 满足叠加原理的弹性元件动态特性。注1:叠加原理可表述为z输入为Xl(t)肘,输出为Yl(t);输入为Xz时,输出为Yz。对于任何的a,b值和Xl和Xz(t),若输入为aXl(t) +bxz (t),输出为aYl(t) +byz (t),则系统满足叠加原理。注2:在实践中,采用上述方法进行系统线性特性的检验是不实际的,一种有限度地检验线性特性的方法是通过测量一输入级范
15、围内的动刚度来实现的。对一给定的预负载,如果动刚度基本不变,则可认为该系统是线性的.事实上,该方法检验的是系统响应与激励之间的比例关系(见7.7) 3. 12 直接法direct method 测量隔振器输人端位移(速度或加速度)及输出端阻滞力的方法。3. 13 间接法indir配tmethod 当隔振器输出端载有一质量已知的刚体时,测量弹性元件振动的位移(速度或加速度传递率的方法。注z除了类似质量阻抗的情况,术语间接法可能包括任何巳知其阻抗的负载。然而,GB/T22159中并未涉及此类方法。3. 14 3. 15 驱动点法driving point method 隔振器输出端受阻滞时,测量其
16、输人位移(或者速度或者加速度)及输入端作用力的方法。力组force level L, 采用下式定义z3 GB/T 22159.2-2012月SO10846-2: 2008 3. 16 单位:d,式中=LF=盹F2一一-某一指定频带范围内作用力的均方值zF。基准力(Fo=10-6N)。加速度纽acceleration level L 采用下式定义z单位:d,式中z王佳=吨ao a2一一某一指定频带范围内的加速度均方值zao一一一基准加速度(ao=10-6m/s2)。3. 17 动态传递刚度级level of dynamic transfer stiffness L气、3.18 采用下式定义t单位
17、:dB,式中z轧二lOlg乓巳1 k21 12一某一给定频率处的动刚度幅值的平方(见3.5); ko一-基准刚度(品。二1N/m)。频带平均动态传递刚度级level of frequency band averaged dynamic b:ansf,町stiffnessLav 采用下式定义z单位:d,式中zk.v -频率平均动刚度(见3.7); ko 基准刚度(ko=1 N/m)。L =崎亏3. 19 侧向传递f1anking transmission 隔振器输入端激励产生的振动,经由待测弹性元件以外的其他路径传至输出端,使隔振器输出端产生的力和加速度。3.20 4 频率上限upper lim
18、iting frequency f吼本部分规定的测量结果有效的最大频率。GB/T 22159.2-2012/ISO 10846-2: 2008 注z见6.1-6.4.4 原理在GB/T22159. 1中介绍了直接法测量动刚度的原理。该方法的特点是在弹性支撑件的输出端与基座之间测量输出端阻滞力。与输人端振动相比,基座必须使待测元件输出端的振动远小于输入端的振动。5 对仪器设备的要求5. 1 法向平动5. 1. 1 概述图2为测试装置示意图。图示测试元件受到来自法向负载方向平动的作用。测试时,待测元件的安装方式应能代表实际使用情况。注=图2仅是一个试验装置的示例,实际试验装置的配备可以不局限于此。
19、为了能根据本部分得到合适的测量,在测试装置中应包含如5.1.2至5.1.7中所述的各部件。a l 凡,Q2a) 整体效果固说明=1一一激振器52一一横梁z3一一连杆s4一一动态去藕弹簧,静态预载$5一一激励质量块s6一一待测元件s7一一输出端力与加速度测量z2 3 4 5 6 7 8 12 13 14 b) 输入瑞详图。输出端(详图8一一刚性基座$9一一静态预载荷F10一一动态激励z11一一-输出力均布板F12一一输入加速度测量(al); 13一一输出加速度测量(a2); 14一一法向输出力测量(F2=F +F). 圄2法向平动动刚度实验室测试装置示例2 5 6 6 11 8 5 GB/T 2
20、2159.2-2012/ISO 10846-2: 2008 5.1.2 基座通过力测量系统将待测元件安装在重型的刚性基座上见5.1.4和图2c)J。5.1.3 静态预载荷系统应在测试部件承受典型的特定静态预载荷条件下进行测量。施加静态预载荷方法的示例如下za) 采用液压作动器,它也可作为激振源,与待测元件和基础,一起被安装在同一负载框架上。b) 如图2a),使用框架,它仅提供静态预载荷。若采用此种结构,应在待测元件的输入端使用辅助隔振器,进行待测元件与框架之间的动态去藕。在待测元件顶端(有或没有支撑框架)直接放置质量块作为重力负载。5. 1.4 输出端的力测量系统力测量系统是由一个或多个力传感
21、器(载荷单元安装在测试元件输出端组成E见图2c)。注=可能需要在待测元件与力传感器之间放置一块力均布板.力均布板除了能够起到分配重力负载的作用外,同时提供给力传感器较高的接触刚度。另外,它还能使输出端法兰均匀地振动.5. 1.5 加速度测量系统加速度计应安装在待测元件的输入、输出端和测量装置基座之上见图2b)和图2c)J。当位于待测元件中心的加速度元法直接测量时,需对中心点加速度进行间接测量,并采用适当的信号叠加处理,如对置于对称位置的两个加速度计采集的信号进行线性平均。如果频率范围许可,可以选择用位移传感器或速度传感器来代替加速度传感器。5. 1.6 动态激励系统动态激励系统要满足激励量级要
22、求和测试的频率范围。任何激振器都可以,如zd 一个液压作动器,它也能同时提供静态预载荷z或b) 一个或多个有顶杆的电动激励源(激振器); c) 一个或多个压电式激振器。注:隔振器可用于激振器的动态去藕,以降低因使用静态预载引起通过测试框架的侧向振动传递.然而,在采用液压式作动器同时提供静态和动态载荷的测试装置中,由于这种去藕通常会对低频测量造成不利影响,因此,这种去搞方法在这类测试装置中通常不易实现。5. 1.7 输入端的激励质量块注z待测元件输入端的激励质量块或力均布板主要起到如下一种或两种作用za) 在动态力的作用下,使输入端法兰的振动均匀zb) 增强输入端法兰的单向振动。若待测元件含有能
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