
产品生产完成后,一般需经过包装形成包装件。然后厂家将包装件打包成包裹运往各地,这个过程中绝大部分是由车辆配送来完成的。在道路运输的过程中,这些包装件会经受运输过程中的振动危害。为检验包装和产品的抵抗运输危害的能力,需对包装件进行道路运输模拟试验。
GB/T 4857.23规定了运输包装件垂直方向的随机试验方法,涵盖了多种路况、车型的随机振动谱型,适用于对电子产品、机械部件等对垂直振动敏感的产品进行可靠性验证。
PART 1 GB/T 4857.23简介
新版的GB/T 4857.23-2021作为运输包装检测的重要标准,通过全面的垂直随机振动试验,可以精准评估包装件的抗振性能,帮助企业优化包装设计、减少运输成本、保障产品的安全运输。
PART 2 GB/T 4857.23的道路运输模拟试验程序
GB/T 4857.23标准中,涵盖了以下4大类的运输随机振动PSD曲线。
◆ 通用运输的随机振动(主要指公路)
缺少再现运输影响的试验数据的情况下,试验曲线和持续时间可参考该内容。
PSD表格:
|
频率Hz |
功率谱密度(g2/Hz) |
|
2 |
0.0005 |
|
4 |
0.012 |
|
18 |
0.012 |
|
40 |
0.001 |
|
200 |
0.0005 |
|
加速度均方根(g rms) |
0.604 |
谱图设置:

PSD曲线:

试验时间:试验样品在每个运输轴向的持续振动时间宜不少于30分钟。
◆ 实际采集运输过程的随机振动(欧洲公路、日本公路)
欧洲12小时公路运输实际采集的PSD表格:
|
频率Hz |
功率谱密度(g2/Hz) |
||
|
等级1 |
等级2 |
等级3 |
|
|
3 |
0.00192 |
0.00378 |
0.006 |
|
5 |
0.0032 |
0.0063 |
0.01 |
|
11 |
— |
— |
0.01 |
|
24 |
0.0005 |
0.00096 |
— |
|
38 |
0.000052 |
0.0001 |
— |
|
48 |
— |
— |
0.0003 |
|
61 |
0.000044 |
0.000087 |
— |
|
71 |
— |
— |
0.0003 |
|
80 |
— |
— |
0.00015 |
|
98 |
0.000014 |
0.000028 |
— |
|
200 |
0.000014 |
0.000028 |
0.00015 |
|
试验时间(时:分:秒) |
07:12:00 |
03:36:00 |
01:12:00 |
|
试验时间比例 |
60% |
30% |
10% |
|
加速度均方根(g rms) |
0.181 |
0.253 |
0.415 |
注:小型试验样品的振动试验,可设置5-200Hz的试验范围。
试验时间与PSD放大倍数表格:
|
试验时间h:min |
PSD等级放大倍数 |
|
0:30 |
1.89 |
|
1:00 |
1.64 |
|
2:00 |
1.43 |
|
3:00 |
1.32 |
|
4:00 |
1.25 |
|
6:00 |
1.15 |
|
9:00 |
1.06 |
|
12:00 |
1.00 |
谱图设置这里以等级3为例:

该设置对应为12小时的试验时间,如果需要缩短试验时间,则需根据PSD放大倍数表格调整相应的PSD量级。
比如现想进行1小时的试验时间,则PSD等级放大倍数为1.64,那么有效值的放大倍数为1.64的开方,即1.2806倍。(PSD单位为g2/Hz,有效值单位为g,所以为开方的关系)
有效值调整界面,设置128.06%即可

调整完之后的PSD量级:

试验时间:根据PSD表格,等级1:2:3的试验时间比例为6:3:1,那么1小时的总试验时间,分配到等级1、2、3的试验时间分别为36分钟、18分钟、6分钟。
标准中附录B.2是日本20t、半载、弹簧减震汽车实际采集的PSD。实际谱图按对应表格设置即可。试验时间则与模拟的运输距离有关,可参考表B.4。
◆ 国际相关运输标准的随机振动(ISTA 3A、ASTM D 4169-16)
这里ISTA 3A的车辆随机振动环境分为公路拖车和车辆配送,ASTM D 4169-16的随机振动环境则为卡车的三个等级。
这几种谱图的位移都比较大,如果台子的位移有限,建议使用振动剪切功能,以保证试验的顺利运行。
ISTA 3A--公路拖车的谱图设置:

3sigma位移可达47mm,而实际可能达到5sigma或更高,所以实际位移行程峰峰值可能达到78.3mm甚至更高。而一般电动振动台的随机位移最大在76mm峰峰值。所以如果不进行有效地位移剪切,很难完成该类随机试验。
位移剪切设置:选择振动位移剪切,大于3剪切即可。

ISTA 3A--车辆配送的3sigma位移可达58.7mm,ASTM D 4169-16的3sigma位移可达52.7mm。这两种曲线在实际的振动台进行试验时,一般也建议进行位移剪切。
◆ 中国公路和京沪铁路运输过程的随机振动
公路部分:
该内容列举了钢簧减振卡车在中国部分地区公路上不同运输方式的三种等级的振动强度的PSD曲线。
PSD数据表如图:
|
频率Hz |
功率谱密度(g2/Hz) |
||
|
等级1 |
等级2 |
等级3 |
|
|
1 |
0.000036 |
0.000018 |
0.000009 |
|
3 |
0.06 |
0.03 |
0.015 |
|
4 |
0.06 |
0.03 |
0.015 |
|
8 |
0.007 |
0.0035 |
0.00175 |
|
12 |
0.016 |
0.008 |
0.04 |
|
30 |
0.006 |
0.003 |
0.0015 |
|
40 |
0.015 |
0.0075 |
0.00375 |
|
60 |
0.0014 |
0.0007 |
0.00035 |
|
100 |
0.001 |
0.0005 |
0.00025 |
|
200 |
0.00005 |
0.000025 |
0.0000125 |
|
加速度均方根(g rms) |
0.82 |
0.58 |
0.41 |
等级1的振动强度最大,等级3的振动强度最小,在选用等级时,需要根据产品的价值、预期承受危害的程度、货运单元的数量、运输环境的相关信息或其他准则来确定。通常推荐使用等级2的PSD曲线。
试验时间:在运输距离不明的情况下,试验时间宜为180分钟。
如果已知包装件的运输总距离,也可按以下公式推算试验时间:
T=S/K
式中:T为试验时间,单位为分钟;
S为运输总距离,单位为千米;
K为试验时间估算常数,K取6,单位为千米每分。
比如运输总距离为600km,则试验时间为600/6=100分钟。
京沪铁路部分:
该谱图的加速度均方根为0.08g,量级较小。在实际试验时,需注意预实验的量级可适当加大,以防止本底噪声较大出现开环报警。
PART3应用示例
这里我们以中国公路卡车运输和京沪铁路运输的随机振动为例。
中国公路部分:
这里以等级2为例,谱图设置:


限制中3sigma位移达到了36mm,5sigma位移可达到60mm,所以需进行位移剪切。振动剪切设置:选择位移振动剪切,剪切系数为3sigma。

测试安装如下:

运行状态如图:

京沪铁路部分:
谱图设置:

预实验量级:默认为10%,如果本底噪声较大,可适当增加预实验量级。

运行状态如图:
