振動臺做運輸包裝試驗應該參照那些標準？

運輸包裝試驗就是模擬產(chǎn)品的運輸過程，通過試驗找出產(chǎn)品的設計缺陷，可能存在的風險。提前預見產(chǎn)品在運輸過程中的損失，且實現(xiàn)產(chǎn)品設計成本合理化，也是進行產(chǎn)品運輸問題事故仲裁的有效手段。

 

振動的危害

振動是運輸包裝試驗項主要組成部分之一，在運輸過程中，產(chǎn)品會因振動發(fā)生表面擦傷、漆膜或鍍膜脫落等問題，內(nèi)部部件還會因反復施加作用力發(fā)生螺釘松動、部件變形彎曲、產(chǎn)生裂紋、斷裂、脫落等現(xiàn)象。

 

振動的由來

產(chǎn)品運輸所受的振動危害主要來自運輸環(huán)境和運輸工具。運輸工具主要包括：公路運輸、鐵路運輸、空運和海運。

 

• 在汽車運輸過程中，公路路面的起伏不平、汽車發(fā)動機的固有振動、輪胎的充氣程度和減震彈簧的性能等因素，都會使產(chǎn)品發(fā)生任意方向的振動；

   

• 在火車運輸過程中，受牽引機車和鐵軌接縫的影響，產(chǎn)品也會發(fā)生周期性的振動；

   

• 在海運過程中，產(chǎn)品除了受到發(fā)動機的振動影響外，還因水面風浪的顛簸發(fā)生低頻振動；

   

• 在空運過程中，產(chǎn)品不但受到發(fā)動機高頻激振的影響，還會受氣流作用產(chǎn)生低頻振動以及周期性的上下和左右搖擺。

 

 

 

 

運輸工具對比

在國內(nèi)外的一些研究中，四大運輸環(huán)境里船舶的隨機振動量很小，火車和飛機的隨機振動功率譜密度值比汽車小得多，汽車運輸?shù)臋C械條件最差。

 

振動試驗發(fā)展過程

運輸包裝振動試驗的類型是從正弦定頻→正弦掃頻→隨機振動發(fā)展而來的。正弦定頻振動試驗可以在選定的一個或數(shù)個頻率（通常選試件的共振頻率）下對試件進行振動試驗，由于不可能測出試件所有的共振頻率對產(chǎn)品的影響，同時，共振頻率本身在試驗過程中也是變化的，于是就發(fā)展了正弦掃頻振動試驗，該試驗過程中對試件所能碰到的所有共振頻率都能進行衡量。那為什么又要進行隨機振動試驗呢？這是因為在進行正弦掃頻振動試驗時，試件在各共振頻率下依次發(fā)生共振，而隨機振動試驗時，試件各共振頻率同時發(fā)生共振。

 

振動的量值

產(chǎn)品的振動試驗分為正弦定頻振動試驗、正弦變頻振動試驗和隨機振動試驗三種。振動試驗中需要確定的量值很多，三種振動試驗中需要確定的量值如表所示。

 

三種振動的力學量值公式

1. 正弦定頻振動

 

 

 

正弦定頻振動試驗方法有兩種：

 

(1) 定加速度法

 

具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹一個力學條件量值公式，因為振動頻率、振動加速度和振幅三者之間存在著固定的數(shù)學關系，用振動狀態(tài)方程式表示為：

式中，D0-p 為表示半峰值位移，單位為mm；G 為表示振動加速度，一般習慣用g 的倍數(shù)表示；f 為表示振動頻率，單位為Hz。

 

(2) 定位移法

 

具體測試方法《GB/T 4857.7－2005》中有介紹，這里只介紹另外兩種標準。

 

• ASTM D999標準：位移一般確定為25.4mm，振動頻率主要在低頻范圍內(nèi)，一般為2-5Hz。

 

• ISTA標準：ISTA 1A規(guī)定，當運輸包裝件質量小于68kg時；ISTA 1B規(guī)定，當運輸包裝件質量大于68kg時。

 

2. 正弦變頻振動

 

正弦變頻振動試驗方法有兩種，具體測試方法《GB/T 4857.10－2005》中有介紹，這里只介紹兩個力學條件量值公式，倍頻程和變頻速率。

 

倍頻程計算公式為：

式中，n 表示倍頻程，單位為oct。

 

變頻速率計算公式為：

式中，R 表示變頻速率，單位為oct/min；T 表示變頻時間，單位為min或s。

 

3. 隨機振動

 

隨機振動試驗具體測試方法《GB/T 4857.23－2012》中有介紹，這里只介紹三個力學條件量值功率譜密度 (PSD)、加速度均方根 (Grms) 和振動時間。國內(nèi)外通過采集運輸數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計學制定出隨機振動譜。以ASTM D4169-08為例，如圖：

 

ASTM D 4169-08《運輸包裝箱和系統(tǒng)性能測試標準規(guī)范》中卡車隨機振動第Ⅱ等級路譜

 

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(shù)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 值越大，隨機振動的能量就越大。

 

各種標準對試驗時間有著不同的要求，GB/T 4857.23-2012推薦值為3小時。ASTM D4169-08規(guī)定振動時間的范圍是0.5～6小時，推薦值為3小時。各標準試驗時間都有計算方程式，以ISTA為例：

式中，Tt 為試驗時間，單位為min；L 為運輸距離，單位為km；8 為試驗時間估算常數(shù)，標準中規(guī)定試驗時間最大為6小時。

 

從這三種振動對應的力學條件和量值來看，它們都是獨立的，不存在這個試驗可以完全替代另一個試驗，也不存在這個試驗比另一個試驗更加嚴酷。根據(jù)產(chǎn)品定義，正確選擇試驗項目、試驗強度和試驗時間可以讓試驗結果更接近現(xiàn)實。

 

 

 

相關標準：

• GB/T 4857.10-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第10 部分:正弦變頻振動試驗方法

   

• GB/T 4857.7-2005 包裝 運輸包裝件基本試驗 第7 部分:正弦定頻振動試驗方法

 

• GB/T 4857.23-2012 包裝 運輸包裝件基本試驗 第23 部分:隨機振動試驗方法

 

• ISTA 1A、ISTA 1B、ISTA 3E、ISTA 3H

 

• ASTM D4728-06《運輸包裝箱隨機振動測試》

 

• ASTM D4169-08《運輸包裝箱和系統(tǒng)性能測試標準規(guī)范》

 

• ASTM D999