Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7699-2-29:2007 Thử nghiệm môi trường - Thử nghiệm Eb và hướng dẫn: Va đập

• Số hiệu: TCVN7699-2-29:2007
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2007

Gia tốc đỉnh (A)	Độ rộng tương ứng của xung danh nghĩa (D)	Thay đổi vận tốc tương ứng (∆V)
gn (tương đương m/s^2)	ms	m/s
10  (100)	16	1,0
15 (150)	6	0,6
25 (250)	6	0,9
40 (400)	6	1,5
100 (1 000)	2	1,2

5.2. Số lượng va đập theo mỗi hướng

100 ± 5

1 000 ± 10

4 000 ± 10

6. Ổn định trước

Quy định kỹ thuật liên quan có thể có yêu cầu ổn định trước.

7. Phép đo ban đầu

Mẫu phải được kiểm tra bằng mắt, kiểm tra về kích thước và chức năng mô tả trong quy định kỹ thuật liên quan.

8. Chịu thử

...

...

...

8.1.1. Mẫu dạng linh kiện

Nếu không có quy định nào khác trong quy định kỹ thuật liên quan, phải đặt số lượng va đập liên tiếp theo từng hướng trên ba trục vuông góc nhau của mẫu.

Khi thử nghiệm nhiều mẫu giống nhau, các mẫu này có thể được định hướng sao cho các va đập được đặt đồng thời dọc theo các trục và theo các hướng như nêu trên (xem điều A.6).

8.1.2. Mẫu dạng thiết bị

Trong trường hợp đã biết tư thế của mẫu khi lắp đặt hoặc vận chuyển và vì các va đập thường có giá trị lớn nhất theo một hướng của một trục (thường là thẳng đứng), số lượng va đập quy định chỉ được đặt theo hướng và tư thế đó. Trong trường hợp chưa biết tư thế của mẫu thì số lần va đập quy định phải đặt theo từng hướng quy định trong quy định kỹ thuật liên quan (xem điều A.6).

8.2. Chế độ làm việc và giám sát hoạt động

Quy định kỹ thuật liên quan phải nêu rõ:

a) mẫu có phải làm việc trong quá trình đặt va đập và có cần giám sát hoạt động hay không;

và/hoặc

...

...

...

Đối với cả hai trường hợp quy định kỹ thuật liên quan phải cung cấp tiêu chí để chấp nhận hoặc loại bỏ mẫu.

9. Phục hồi

Quy định kỹ thuật liên quan có thể có yêu cầu về phục hồi.

10. Phép đo kết thúc

Mẫu phải được kiểm tra bằng mắt và kiểm tra về kích thước và kiểm tra chức năng mô tả trong quy định kỹ thuật liên quan.

Quy định kỹ thuật liên quan phải cung cấp tiêu chí để chấp nhận hoặc loại bỏ mẫu.

11. Thông tin cần nêu trong quy định kỹ thuật liên quan

Khi thử nghiệm này được nêu trong quy định kỹ thuật liên quan thì phải nêu các nội dung dưới đây:

...

...

...

a) Dung sai, các trường hợp đặc biệt (điều A.4)

b) Thay đổi vận tốc, các trường hợp đặc biệt (điều A.5)

c) Di chuyển ngang, các trường hợp đặc biệt

d) Phương pháp lắp đặt

e) Mức khắc nghiệt (điều A.3)

f) Ổn định trước

g) Phép đo ban đầu

h) Hướng và số lượng va đập, chỉ trong các trường hợp đặc biệt (A.6)

i) Chế độ làm việc và giám sát hoạt động

...

...

...

k) Phục hồi

l) Phép đo kết thúc

4.1.1

4.1.3

4.1.4

4.3

5.1, 5.2

6

7

...

...

...

8.2

8.2, 10

9

10

PHỤ LỤC A

(quy định)

HƯỚNG DẪN

A.1. Giới thiệu

...

...

...

Các tham số đưa ra được tiêu chuẩn hóa và các dung sai thích hợp được chọn để đạt được các kết quả tương tự nhau khi thử nghiệm trong các địa điểm khác nhau và do những người khác nhau thực hiện. Việc tiêu chuẩn hóa các giá trị này còn cho phép các linh kiện được chia thành các nhóm tương ứng với khả năng chịu mức khắc nghiệt của chúng theo tiêu chuẩn này.

A.2. Khả năng áp dụng thử nghiệm

Thử nghiệm này tái tạo các ảnh hưởng lên mẫu do vận chuyển bằng hoặc sử dụng trong phương tiện vận chuyển đường bộ. Việc này gây ra va đập và lắc lặp đi lặp lại thường rất nghiêm trọng và có bản chất phức tạp và ngẫu nhiên xảy ra theo các khoảng thời gian khác nhau, tùy thuộc vào thời lượng của chuyến đi, các điều kiện của đường đi, loại phương tiện giao thông hoặc xe moóc, v.v… Va đập lặp đi lặp lại trong quá trình vận chuyển bằng tàu hỏa thường do tính không liên tục của đường ray và có cường độ vừa phải. Chuyển hướng, móc nối, v.v…, của tàu hỏa làm tăng các va đập có cường độ cao hơn. Đối với các va đập có bản chất không lặp đi lặp lại, thử nghiệm Ea: Xóc (TCVN 7699-2-27 (IEC 60068-2-27)) được xem là thích hợp hơn. (xem phụ lục B).

Thử nghiệm này áp dụng cho các mẫu lắp đặt hoặc vận chuyển như hàng hóa được cố định chắc chắn hoặc để lỏng lẻo. Trong trường hợp mẫu được chuyên chở theo cách không cố định chắc chắn thì cần xem xét khả năng áp dụng thử nghiệm Ee: Nẩy (đang xem xét) làm thử nghiệm thay thế.

Thử nghiệm va đập, với mẫu bắt chặt vào cơ cấu cố định hoặc bàn của máy thử nghiệm va đập, được tiến hành bằng cách cho mẫu chịu xung có khống chế tại các điểm gắn.

Người soạn thảo quy định kỹ thuật khi đề cập đến thử nghiệm này cần xem điều 11 để đảm bảo tất cả các thông tin này đều được cung cấp.

A.3. Mức khắc nghiệt của thử nghiệm (điều 2 và điều 5)

Bất cứ khi nào có thể, mức khắc nghiệt của thử nghiệm đặt vào mẫu cần liên quan đến môi trường mà mẫu phải chịu trong quá trình vận chuyển hoặc làm việc, hoặc liên quan đến các yêu cầu về thiết kế nếu mục đích của thử nghiệm là đánh giá toàn vẹn của kết cấu.

Môi trường vận chuyển thường khắc nghiệt hơn môi trường làm việc và trong các trường hợp này mức khắc nghiệt của thử nghiệm được chọn có thể liên quan đến môi trường trước đó. Mẫu không được hỏng trong môi trường vận chuyển. Nếu yêu cầu mẫu phải thực hiện được các chức năng trong môi trường làm việc thì có thể cần thực hiện các thử nghiệm va đập trong cả hai điều kiện, với phép đo các thông số nhất định sau thử nghiệm “môi trường vận chuyển” và kiểm tra chức năng trong quá trình thử nghiệm “môi trường làm việc”.

...

...

...

Khi chưa biết môi trường làm việc hoặc vận chuyển thực, mức khắc nghiệt thích hợp cần được chọn từ bảng 2, liệt kê các mức khắc nghiệt của thử nghiệm áp dụng cho các loại vận chuyển và làm việc khác nhau.

Cần nhấn mạnh rằng thử nghiệm va đập là theo cách kinh nghiệm nhưng về cơ bản là một thử nghiệm thô được thực hiện để đưa ra biện pháp tin cậy. Thử nghiệm này không thích hợp để mô phỏng chính xác môi trường thực.

Để xác định mức khắc nghiệt của thử nghiệm, người soạn thảo quy định kỹ thuật phải xem các thông tin cho trong các tiêu chuẩn liên quan thuộc bộ tiêu chuẩn IEC 60721, Phân loại các điều kiện môi trường, ví dụ IEC 60721-3-1 : Phần 3, Phân loại nhóm các tham số môi trường và mức khắc nghiệt của chúng – Bảo quản, và IEC 60721-3-5 : Phần 3, Phân loại nhóm các tham số môi trường và mức khắc nghiệt của chúng – Lắp đặt trên phương tiện giao thông đường bộ, ghi nhớ rằng các tiêu chuẩn này liệt kê các giá trị của xóc gặp phải trong thực tế trong khi đó, mục đích của tiêu chuẩn này là để tiêu chuẩn hóa các xung xóc dùng cho thử nghiệm có khả năng tạo ra các ảnh hưởng tương tự như xóc trong thực tế.

A.4. Dung sai

Phương pháp thử nghiệm quy định trong tiêu chuẩn này có thể áp dụng cho khả năng tái tạo cao khi phù hợp với các yêu cầu về dung sai liên quan đến dạng xung, sự thay đổi vận tốc, tần suất lặp lại và chuyển động ngang.

Tuy nhiên có một số ngoại lệ nhất định đối với các yêu cầu về dung sai này và chủ yếu áp dụng cho các mẫu có tải tác dụng trở lại cao, tức là có khối lượng và/hoặc đáp tuyến động có ảnh hưởng đến đặc tính của máy thử nghiệm va đập. Trong các trường hợp này, mong muốn rằng quy định kỹ thuật sẽ quy định các dung sai được nới lỏng hoặc nêu rõ phải ghi lại các giá trị đạt được trong hồ sơ thử nghiệm (xem 4.1.1, 4.1.3 và 4.1.4).

Khi thử nghiệm các mẫu có thành phần tác dụng trở lại cao, có thể cần thực hiện chịu thử va đập sơ bộ để kiểm tra đặc tính của máy thử nghiệm va đập khi có tải. Với các mẫu hoàn chỉnh, khi chỉ có một hoặc một số lượng mẫu hạn chế được cung cấp cho thử nghiệm thì việc đặt va đập lặp đi lặp lại nhiều lần trước khi thử nghiệm có thể dẫn đến tình trạng mẫu bị thử nghiệm quá mức và các hỏng hóc tích lũy không đại diện. Trong các trường hợp như vậy, khuyến cáo rằng, nếu có thể, kiểm tra ban đầu cần được thực hiện sử dụng mẫu đại diện (ví dụ thiết bị bị loại bỏ), hoặc, khi mẫu này không có sẵn, có thể cần thiết sử dụng một mô hình không gian lấy trọng số có khối lượng và trọng tâm đúng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mô hình không gian thường không có khả năng để có đáp tuyến động như mẫu thật.

Nếu sử dụng bộ lọc thông thấp thì cần chọn tần số ngưỡng cắt sao cho biến dạng xung cơ bản là không đáng kể. Các ảnh hưởng cao tần có thể gây hư hại cần được xác định trước bằng các biện pháp khác, ví dụ như thử nghiệm rung.

Yêu cầu của hình 2 áp dụng cho đáp tuyến tần số của hệ thống đo với bộ lọc được ngắt. Đặc tính của bộ lọc phải sao cho tần số ngưỡng cắt f_g tại điểm -3 dB) không nhỏ hơn:

...

...

...

trong đó

f_g là tần số ngưỡng cắt (kHz)

D là độ rộng xung (ms)

Đáp tuyến tần số của toàn bộ hệ thống đo kể cả thiết bị đo gia tốc là yếu tố quan trọng để đạt được các dạng xung và mức khắc nghiệt yêu cầu và cần thiết nằm trong giới hạn dung sai thể hiện trên hình 2. Khi cần sử dụng bộ lọc thông thấp để giảm ảnh hưởng của các cộng hưởng tần số cao vốn có trong thiết bị đo gia tốc thì cần xem xét đặc tính biên độ và pha của hệ thống đo để tránh méo dạng sóng được tái tạo (xem 4.2).

A.5. Thay đổi vận tốc (4.1.3)

Đối với mục đích của thử nghiệm này, cần xác định sự thay đổi vận tốc thực. Sự thay đổi này có thể xác định theo nhiều cách, ví dụ:

- vận tốc va đập đối với các xung va đập không tính đến chuyển động bật lại;

- tích phân của đường cong gia tốc theo thời gian.

Nếu không có quy định nào khác, khi quy định kỹ thuật tích phân cần xác định sự thay đổi vận tốc thực bằng cách lấy tích phân xung thực từ thời điểm 0,4D sớm trước xung đến 0,1D chậm sau xung, trong đó D là độ rộng xung danh nghĩa. Tuy nhiên cần lưu ý rằng, việc xác định sự thay đổi vận tốc bằng phương pháp tích phân điện tử có thể khó khăn và có thể đòi hỏi phải sử dụng kỹ thuật phức tạp. Cần cân nhắc chi phí trước khi sử dụng phương pháp này.

...

...

...

Ngoài ra mục đích khác nữa của việc quy định sự thay đổi vận tốc có liên quan đến thực tế là ở tần số đến fD = 0,2, trong đó f là tần số cộng hưởng của phổ đáp tuyến xóc và D là độ rộng xung, phổ dư tỷ lệ với sự thay đổi vận tốc của xung. Để có thêm thông tin, xem phụ lục B của TCVN 7699-2-27 (IEC 60068-2-27). Thử nghiệm môi trường, Phần 2: Các thử nghiệm – Thử nghiệm Ea và hướng dẫn: Xóc.

A.6. Chịu thử (8.1)

Trong chừng mực có thể, các trục và hướng được chọn cho thử nghiệm phải là đại diện của các trục và hướng mà mẫu sẽ nhận các va đập trong quá trình vận chuyển hoặc làm việc.

Tùy thuộc vào số lượng mẫu giống nhau sẵn có và bố trí lắp đặt, cụ thể trong trường hợp các linh kiện, các mẫu có thể được sắp xếp theo hướng để cho phép các yêu cầu trong quy định kỹ thuật được đáp ứng với số lần đặt va đập là tối thiểu. Ví dụ, nếu có sẵn các mẫu, các mẫu này được lắp theo sáu hướng khác nhau sao cho các yêu cầu trong quy định kỹ thuật được đáp ứng bằng cách đặt các va đập theo một hướng duy nhất bằng máy thử nghiệm va đập. Nếu có sẵn từ ba đến năm, mẫu, các va đập cần được đặt lên các linh kiện theo hai hướng. Tương tự, đối với hai mẫu thì cần đặt trong ba hướng và đối với một mẫu thì cần đặt trong sáu hướng (xem 8.1.1).

Mẫu dạng thiết bị luôn được làm việc và vận chuyển trên đế bình thường chỉ phải chịu các va đập khi lắp trên đế. Trong quá trình vận chuyển, mẫu loại có thể được đặt trên hai mặt trở lên cần được thử nghiệm theo từng trục và hướng xác định trong quy định kỹ thuật liên quan. Cần nhớ rằng theo kinh nghiệm về thử nghiệm, ba hướng vuông góc với nhau thường là đủ (xem 8.1.2).

Yêu cầu rằng giữa các va đập thì bất kỳ một chuyển động liên quan nào trong mẫu về cơ bản là bằng “0” để đảm bảo tính tái lập của thử nghiệm. Nếu không thì có thể xảy ra kích thích lại (các) cộng hưởng của mẫu tại các giai đoạn khác nhau của suy giảm cộng hưởng có thể tạo ra các kết quả khác nhau đối với các mẫu giống nhau.

CHÚ THÍCH: Để đánh giá các điều kiện quy định có được thỏa mãn hay không, người thực hiện thử nghiệm có thể sử dụng công thức dưới đây, công thức này không nhằm sử dụng rộng rãi và không được nêu trong quy định kỹ thuật:

R =

Trong đó R là tần suất lặp lại và f_{res min} là tần số cộng hưởng thấp nhất.

...

...

...

Bảng 2 – Ví dụ về mức khắc nghiệt của thử nghiệm được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau

Bảng này liệt kê các mức khắc nghiệt không bắt buộc nhưng là điển hình cho các ứng dụng khác nhau.

Cần nhớ rằng có các trường hợp mà mức khắc nghiệt thực tế khác với mức khắc nghiệt cho trong bảng.

Mức khắc nghiệt

Sử dụng linh kiện

Sử dụng thiết bị

Gia tốc đỉnh

Độ rộng xung

Số lượng va đập theo mỗi hướng quy định

...

...

...

ms

10  (100)

16

1 000

Vận chuyển các sản phẩm dễ vỡ bằng đường bộ, ngoại trừ phương tiện giao thông đường dài.

Thử nghiệm độ cứng vững chung và dùng cho các sản phẩm lắp đặt và vận chuyển trong vị trí chắc chắn trên phương tiện giao thông có bánh không yêu cầu di chuyển đường dài

15 (150)

6

4 000

...

...

...

Các sản phẩm được lắp trong thiết bị điều khiển của máy móc đặt tĩnh tại hoặc lưu động cỡ nặng, ví dụ như máy móc liên quan đến nhà máy điện

25 (250)

6

1 000

Sản phẩm lắp đặt hoặc vận chuyển trong vị trí chắc chắn trên các phương tiện giao thông đường dài. Các sản phẩm lắp trong thiết bị vận hành bằng cơ khí, ví dụ, cần trục, xe nâng

40 (400)

6

1 000

...

...

...

Các sản phẩm được chuyên chở bằng phương tiện giao thông có bánh (đường bộ hoặc đường sắt) cho các chuyến đi không thường xuyên, ví dụ, để phân phối

40 (400)

6

4 000

Sản phẩm dùng trong thiết bị vận chuyển được

Sản phẩm vận chuyển được thường xuyên được chuyên chở tương tự trong các loại phương tiện giao thông, đường sắt, đường bộ hoặc đường dài.

100 (1 000)

2

4 000

...

...

...

CHÚ THÍCH: Khuyến cáo các mức khắc nghiệt của thử nghiệm bằng 250 m/s^2 và 400 m/s^2 chỉ quy định cho các mẫu có khối lượng danh nghĩa nhỏ hơn 100 kg. Đối với các mẫu nặng hơn, mức khắc nghiệt bằng 100 m/s^2 là thích hợp hơn.

PHỤ LỤC B

(tham khảo)

So sánh giữa các thử nghiệm va đập

Thử nghiệm Ea và hướng dẫn: Xóc

(TCVN 7699-2-27 (IEC 60068-2-27))

- nhằm tái tạo các ảnh hưởng của các xóc không lặp đi lặp lại thường xuất hiện do các linh kiện và thiết bị đang vận hành hoặc trong quá trình vận chuyển.

...

...

...

(TCVN 7699-2-29 (IEC 60068-2-29))

- nhằm tái tạo các ảnh hưởng của các xóc không lặp đi lặp lại thường xuất hiện do các linh kiện và thiết bị trong quá trình vận chuyển hoặc khi được lắp đặt trong các loại phương tiện giao thông khác nhau.

Thử nghiệm Ec: Rơi và đổ, chủ yếu dùng cho mẫu dạng thiết bị

(IEC 60068-2-31)

- là một thử nghiệm đơn giản nhằm đánh giá các ảnh hưởng của va đập hoặc lắc thường nhận được chủ yếu bởi mẫu dạng thiết bị trong quá trình sửa chữa hoặc vận hành thiếu cẩn thận trên bàn.

Thử nghiệm Ed: Rơi tự do – Quy trình 1: Rơi tự do

(TCVN 7699-2-32 (IEC 60068-2-32))

- là một thử nghiệm đơn giản nhằm đánh giá các ảnh hưởng của việc rơi thường xảy ra do vận hành thiếu cẩn thận. Thử nghiệm này cũng thích hợp để chứng tỏ độ cứng vững.

Thử nghiệm Ed: Rơi tự do – Quy trình 2: Rơi tự do lặp đi lặp lại

...

...

...

- nhằm tái tạo các ảnh hưởng của các xóc lặp đi lặp lại thường xảy ra trên mẫu dạng linh kiện, ví dụ các bộ nối khi vận hành.

Thử nghiệm Ee và hướng dẫn: Nẩy

(IEC 60068-2-55)

- nhằm tái tạo các ảnh hưởng của các điều kiện xóc ngẫu nhiên trên mẫu có thể được chuyên chở như hàng hóa không được giữ chặt trong các phương tiện giao thông có bánh trên các mặt phẳng không đều.

Thử nghiệm xóc và va đập được thực hiện trên các mẫu cố định với máy thử nghiệm xóc. Các thử nghiệm rơi và đổ, rơi tự do, rơi tự do lặp đi lặp lại và nẩy được thử nghiệm với các mẫu để tự do.

Thời gian phân tích

 xung danh định

 Giới hạn dung sai

...

...

...

A gia tốc đỉnh của xung danh nghĩa

T1 thời gian tối thiểu phải quan sát xung đối với các va đập tạo thành bằng cách sử dụng máy thử nghiệm va đập thông thường

T2 thời gian tối thiểu phải quan sát xung đối với các va đập tạo thành bằng cách sử dụng bộ tạo rung

Hình 1 – Dạng xung dùng cho thử nghiệm va đập (nửa hình sin)

Độ rộng xung

ms

...

...

...

Hz

Ngưỡng cắt tần số cao

kHz

Tần số mở rộng để đáp tuyến có thể tăng trên +1 dB

kHz

...

...

...

f₂

f₃

f₄

2

6

16

2

1

0,2

...

...

...

4

1

5

2

1

10

4

2

Hình 2 – Đặc tính tần số của hệ thống đo