振動臺做運輸包裝試驗應該參照那些標準?
運輸(shu)(shu)包(bao)裝試(shi)驗就是模擬產品(pin)的(de)運輸(shu)(shu)過(guo)程,通過(guo)試(shi)驗找出產品(pin)的(de)設計缺陷,可(ke)能(neng)存在的(de)風(feng)險。提前預見(jian)產品(pin)在運輸(shu)過(guo)程中的(de)損失,且(qie)實現產品(pin)設計成本合理化,也是(shi)進行產品(pin)運輸(shu)問題事故仲裁的(de)有效(xiao)手段。
振(zhen)動(dong)是運(yun)輸包裝試驗項(xiang)主要組成部分之一,在運(yun)輸過程(cheng)中,產品會因(yin)(yin)振(zhen)動(dong)發生(sheng)(sheng)表面擦傷、漆膜或(huo)鍍膜脫落(luo)等(deng)問題,內部部件還會因(yin)(yin)反復施加作用力(li)發生(sheng)(sheng)螺(luo)釘松動(dong)、部件變(bian)形彎(wan)曲、產生(sheng)(sheng)裂紋、斷裂、脫落(luo)等(deng)現象。
產品運(yun)輸(shu)所受的振動危害(hai)主要來(lai)自運(yun)輸(shu)環境和運(yun)輸(shu)工具。運(yun)輸(shu)工具主要包括:公(gong)路(lu)運(yun)輸(shu)、鐵路(lu)運(yun)輸(shu)、空運(yun)和海運(yun)。 在汽(qi)車運輸過程中,公(gong)路路面的(de)起(qi)伏不平、汽(qi)車發動(dong)機的(de)固有振動(dong)、輪胎的(de)充(chong)氣程度和減震彈簧的(de)性能等(deng)因素,都會使產品發生任意方(fang)向的(de)振動(dong); 在火(huo)車運輸過程中,受牽引機(ji)車和鐵軌接縫的(de)影響,產品也會發(fa)生周(zhou)期性的(de)振動; 在海運(yun)過程中,產(chan)品(pin)除了受到發動(dong)機的振(zhen)動(dong)影響外,還因水面風浪的顛簸發生低頻振(zhen)動(dong); 在空運(yun)過程(cheng)中,產品不但受到發(fa)動(dong)機高頻(pin)激振的影(ying)響,還會受氣流作用產生(sheng)低頻(pin)振動(dong)以及周期性(xing)的上下和左右搖擺(bai)。
在國(guo)內外的(de)一些研(yan)究(jiu)中,四大運(yun)輸環境里船(chuan)舶的(de)隨機(ji)振動(dong)量(liang)很小,火車(che)和飛機(ji)的(de)隨機(ji)振動(dong)功率(lv)譜密(mi)度值比汽車(che)小得多,汽車(che)運(yun)輸的(de)機(ji)械(xie)條件最差。
運輸包裝振動試驗的(de)(de)類型是(shi)(shi)從正弦(xian)定(ding)(ding)頻(pin)(pin)→正弦(xian)掃(sao)頻(pin)(pin)→隨(sui)機(ji)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)發(fa)展而來的(de)(de)。正弦(xian)定(ding)(ding)頻(pin)(pin)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)可(ke)以在(zai)選(xuan)定(ding)(ding)的(de)(de)一(yi)個或數個頻(pin)(pin)率(lv)(lv)(通常選(xuan)試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)的(de)(de)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv))下對(dui)試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)進(jin)(jin)行(xing)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),由于不可(ke)能測出試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)所(suo)有的(de)(de)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)對(dui)產品的(de)(de)影響,同時(shi),共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)本(ben)身在(zai)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)過(guo)程中也是(shi)(shi)變化的(de)(de),于是(shi)(shi)就發(fa)展了正弦(xian)掃(sao)頻(pin)(pin)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan),該試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)過(guo)程中對(dui)試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)所(suo)能碰到的(de)(de)所(suo)有共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)都能進(jin)(jin)行(xing)衡量。那為什(shen)么又要進(jin)(jin)行(xing)隨(sui)機(ji)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)呢?這是(shi)(shi)因為在(zai)進(jin)(jin)行(xing)正弦(xian)掃(sao)頻(pin)(pin)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時(shi),試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)在(zai)各共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)下依次發(fa)生(sheng)(sheng)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen),而隨(sui)機(ji)振(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)時(shi),試(shi)(shi)(shi)(shi)件(jian)各共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)率(lv)(lv)同時(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)。
產品的(de)振(zhen)動試驗(yan)分為正弦定(ding)頻(pin)振(zhen)動試驗(yan)、正弦變頻(pin)振(zhen)動試驗(yan)和隨機振(zhen)動試驗(yan)三種(zhong)(zhong)。振(zhen)動試驗(yan)中(zhong)需(xu)(xu)要(yao)確定(ding)的(de)量(liang)值很多,三種(zhong)(zhong)振(zhen)動試驗(yan)中(zhong)需(xu)(xu)要(yao)確定(ding)的(de)量(liang)值如表(biao)所示。 1. 正弦定頻振動
正弦定頻(pin)振動試驗(yan)方法有兩(liang)種:
(1) 定(ding)加速度法
具體(ti)測試方法《GB/T 4857.7-2005》中有介紹,這里只介紹一個力學(xue)條(tiao)件量值公式,因為振動(dong)頻率(lv)、振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)加(jia)速度和振(zhen)(zhen)幅三者之(zhi)間存在著(zhu)固(gu)定的數學關系(xi),用振(zhen)(zhen)動(dong)(dong)狀態方程式(shi)表示為:
式中,D0-p 為(wei)表示半峰值位(wei)移,單(dan)位(wei)為(wei)mm;G 為表示振動加速度,一般習慣用g 的倍數表示;f 為(wei)表(biao)示振動頻率,單位為(wei)Hz。
(2) 定位移法
具體測試方法《GB/T 4857.7-2005》中有介紹(shao),這里只介紹(shao)另外(wai)兩種(zhong)標(biao)準(zhun)。
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ASTM D999標準:位移(yi)一般確定為(wei)25.4mm,振動頻率主(zhu)要在低(di)頻范圍內,一般為(wei)2-5Hz。
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ISTA標準:ISTA 1A規(gui)定,當(dang)運輸包裝件質量小于68kg時(shi);ISTA 1B規定(ding),當運輸包裝(zhuang)件質量大于(yu)68kg時。
2. 正弦變頻(pin)振動(dong)
正弦變頻振動試驗方(fang)法有(you)兩(liang)種,具體測(ce)試方(fang)法《GB/T 4857.10-2005》中有(you)介紹(shao),這里(li)只介紹(shao)兩(liang)個力學條件量(liang)值公式(shi),倍頻程和變頻速率(lv)。
倍頻程計算公式(shi)為:
式中,n 表示倍頻程,單位為oct。
變(bian)頻速率計算公式(shi)為:
式中,R 表示變頻速率,單位為oct/min;T 表示(shi)變頻時(shi)間,單位為min或s。
3. 隨機振動
隨機振(zhen)(zhen)動(dong)試驗具體(ti)測試方(fang)法(fa)《GB/T 4857.23-2012》中有介紹,這里只(zhi)介紹三個力學條件量值功率譜密度 (PSD)、加速度均(jun)方(fang)根 (Grms) 和振(zhen)(zhen)動(dong)時(shi)間。國內外通過采集運輸數(shu)據,利用統計(ji)學制定出隨機振動譜。以ASTM D4169-08為例,如圖:
ASTM D 4169-08《運輸包(bao)裝箱和系統性(xing)能(neng)測試標準規范》中卡(ka)車(che)隨機振(zhen)動第Ⅱ等級(ji)路譜
如圖已知各頻率下的PSD值,Grms 值則為功率譜密度譜線下的面積值開平方。PSD變化n 倍和Grms 變化m 倍,n 和m 直接是存在倍數關系的,如圖:
利用這種關系,也是可以建立新的隨機振動譜,Grms 值越(yue)大,隨機振動(dong)的能量(liang)就越(yue)大。
各(ge)種標準對試驗時間(jian)有著不(bu)同的要(yao)求(qiu),GB/T 4857.23-2012推薦值為3小時。ASTM D4169-08規定(ding)振動時(shi)間(jian)的范圍是0.5~6小(xiao)(xiao)時(shi),推薦值為(wei)3小(xiao)(xiao)時(shi)。各(ge)標準試驗時(shi)間都有計算(suan)方程式,以ISTA為例(li):
式中,Tt 為(wei)試驗時間,單位為min;L 為運輸距離,單位為km;8 為試驗時間估算常數,標準中規定試驗時間最大為6小時。
從這(zhe)(zhe)三種振動對(dui)應的(de)力學條件和量值來看,它們都是獨立的(de),不(bu)存在這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)試(shi)驗(yan)可(ke)以(yi)完全替代另一(yi)個(ge)(ge)(ge)試(shi)驗(yan),也(ye)不(bu)存在這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)(ge)試(shi)驗(yan)比(bi)另一(yi)個(ge)(ge)(ge)試(shi)驗(yan)更加嚴酷。根據(ju)產品定義,正確選擇(ze)試(shi)驗項目、試(shi)驗強(qiang)度和試(shi)驗時間可以讓試(shi)驗結果更接(jie)近現實。
GB/T 4857.10-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第10 部分(fen):正弦(xian)變(bian)頻振動試驗方法 GB/T 4857.7-2005 包裝(zhuang)(zhuang) 運(yun)輸包裝(zhuang)(zhuang)件基(ji)本試驗(yan)(yan) 第7 部分(fen):正弦定頻振動試驗(yan)(yan)方(fang)法(fa) GB/T 4857.23-2012 包裝 運輸包裝件基(ji)本試驗 第23 部分(fen):隨機振動試驗方法 ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H ASTM D4728-06《運(yun)輸包裝箱隨機振動測試》 ASTM D4169-08《運(yun)輸包(bao)裝箱和系(xi)統性(xing)能測試標準(zhun)規范》 ASTM D999