Файл: 6.doc

Скачать файл (0,36Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 13.04.2024

Просмотров: 22

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Дисциплина: Конструирование и технология производства РЭС

Студент Демихов Александр Викторович группа ФРБ-41

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКЦИИ

КОНСТРУКЦИЙ РЭС И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА УДАРНЫЕ

НАГРУЗКИ

Цель работы – изучение воздействия на аппаратуру ударных нагрузок и

приобретение практических навыков оценки реакции аппаратуры и ее элементов на подобные воздействия.

1. Теоретическая часть

В процессе эксплуатации и при транспортировании аппаратура подвергается комплексным механическим воздействиям, включающим вибрации, ударные нагрузки, акустические шумы, линейные нагрузки. Исследования влияния на аппаратуру таких комплексных механических воздействий является сложной задачей, решение которой затруднено без соответствующей идеализации как механических воздействий, так и конструкций, на которые они воздействуют.

Каждый вид механических воздействий описывается соответствующей математической моделью, представляющей собой зависимость от времени перемещения, скорости или ускорения основания, на котором закреплена аппаратура или силы, действующей на инерционные элементы. В некоторых случаях для характеристики механического воздействия используют ряд параметров, характеризующих процесс. Применительно к ударным нагрузкам такими параметрами являются форма, амплитуда и длительность ударного импульса.

Для упрощения расчета ударных процессов форму реального ударного

импульса идеализируют, заменяя ее подходящей более простой формой –

прямоугольной, треугольной и т.п. (рис. 1).

1 – возможная форма реального ударного импульса;

2 – идеализированный треугольный ударный импульс;

3 – идеализированный полусинусоидальный ударный импульс

Рис. 1. Формы ударных импульсов

Для определения реакции аппаратуры и ее элементов на воздействие

ударной нагрузки реальную аппаратуру или элементы также идеализируют, т.е. заменяют моделями, которые позволяют с достаточной для инженерной практики точностью определить реакцию конструкции на внешнее динамическое воздействие. Характерные модели блоков аппаратуры и ее составных элементов представлены на рис. 2.

Аппаратура, предназначенная для работы в условиях механических воздействий, должна обладать прочностью и устойчивостью к этим воздействиям. Под прочностью (вибро- и ударопрочностью) к воздействиям механических факторов понимается способность изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, установленных стандартами, после воздействия механических факторов. Под устойчивостью (вибро- и удароустойчивостью) к воздействию механических факторов подразумевается способность изделия выполнять заданные функции и сохранять свои параметры в пределах норм, установленных стандартами, во время воздействия механических факторов.

а – блок; б – печатная плата; в – резистор

Рис. 2. Элементы аппаратуры и их расчетные модели

Для проведения испытаний аппаратуры и ее элементов на ударопрочность и удароустойчивость используют ударные стенды, которые характеризуются большим конструктивным разнообразием. Ударные стенды могут отличаться способами торможения объектов исследований при ударе и способами предварительного разгона объектов до требуемой скорости V₀ . Чаще всего разгон осуществляют за счет свободного падения объекта с некоторой высоты H . В этом случае, приравняв кинетическую и потенциальную энергии объекта, получим

или

где g - ускорение свободного падения.

Конструктивной основой ударного стенда обычно является жесткая станина, снабженная направляющими, по которым при свободном падении с определенной высоты H движется платформа с исследуемым объектом до соприкосновения с тормозным устройством. Изменяя вид тормозного устройства можно существенно расширить возможности ударного стенда. Различают следующие основные виды тормозных устройств (рис. 3).

1 – жесткая плита; 2 – деформируемая пластина;

3 – деформируемая среда

Рис. 3. Виды тормозных устройств

При падении платформы с объектом исследований или испытаний на жесткую плиту (1) торможение происходит за счет возникновения упругих сил в зоне контакта. При этом обеспечивается получение больших значений ударных нагрузок с малым фронтом их нарастания.

Использование деформируемых пластин, лежащих на жестком основании позволяет получить ударные нагрузки в широком диапазоне величин от десятков (при использовании резины) до десятков тысяч единиц (при использовании стали, латуни) с временем нарастания их от десятков микросекунд до нескольких миллисекунд. При этом предельная величина смятия пластины при ударе не должна превышать ее толщину.

Деформируемые среды в качестве тормозных устройств при испытаниях и исследованиях аппаратуры используются реже.

Воздействие ударной нагрузки на элементы аппаратуры, которые можно представить в некоторых случаях в виде балочной консольной модели (рис. 4) приведет, например, к отклонению от статистического положения свободного конца консольной балки.

Рис. 4. Балочная модель элемента аппаратуры

Дальнейшее поведение модели будет определяться наличием сил упругого сопротивления. Для таких элементов конструкций, как, например, разомкнутые контакты реле, после прекращения воздействия ударного импульса будет наблюдаться затухающий колебательный процесс, который может привести к самосрабатыванию реле и к нарушению работы устройства в целом. В этом случае аппаратура не является удароустойчивой, а может быть лишь ударопрочной. Для таких элементов, как, например, резисторы, транзисторы и т.д. отклонение элемента от начального статического положения в момент удара может оказаться необратимым.

Величина максимального смещения элемента конструкции при воздействии ударной нагрузки определяется выражением

Модель балочного консольного элемента с сосредоточенной массой

представлена на рис. 5.

Рис. 5. Модель балочного консольного элемента с сосредоточенной массой

Значения коэффициента k_n в зависимости от расположения сосредоточенной массы и вида закрепления концов балки (рис. 5) приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Момент инерции для стержня круглого сечения диаметром d определяется из выражения

а для стержня прямоугольного сечения

где b - ширина стержня;

h - высота стержня.

При проведении расчетов можно использовать следующие справочные данные для меди:

Для защиты блоков аппаратуры от ударов в процессе эксплуатации ис

пользуются виброизоляторы. Установленный на виброизоляторах блок для упрощения расчетов представляют в виде колебательной системы с одной степенью свободы (рис. 2 а). Если на данную колебательную систему со стороны основания воздействует полусинусоидальный ударный импульс, то максимальное смещение блока в момент удара определяется из выражения

где H - амплитуда ударного импульса,

ω₀ - собственная частота колебаний блока на виброизоляторах;

α=Т/2τ- коэффициент расстройки;

T - период собственных колебаний блока;

τ - длительность ударного импульса.

Коэффициент передачи при ударе

Максимальное значение ускорения блока определяется из формулы

2. Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя печатную плату с закрепленными на ней

электрорадиоэлементами (ЭРЭ).

2. Представить ЭРЭ в виде соответствующих моделей с указанием геометрических размеров, масс и характеристик материалов.

3. Рассчитать для ЭРЭ значения Z_ñò и Z_max для следующих значений

высоты падения бойка с платой: 0,25 м; 0,5 м; 0,75 м; 1 м.

4. На ударном стенде экспериментально найти значения максимальных смещений элементов (Z_max), размещенных на плате, для высот падения 0,25 м; 0,5 м; 0,75 м; 1 м и для различных тормозных элементов (сталь, дерево, резина).

5. Построить экспериментальные зависимости Z_max =ƒ(H) для различных тормозных элементов.

6. Рассчитать максимальные ускорения и смещения блока на виброизоляторах типа АД для полусинусоидального ударного импульса в соответствии с предложенным вариантом (таблицы 2, 3).

7. Описать конструкцию виброизолятора типа АД.

8. Сделать выводы по работе и оформить отчет.

Таблица 2