Файл: laba_K7m`.pdf

8

5.Контрольные вопросы.

1.Классифицируйте и дайте краткую характеристику основным видам механических воздействий на РЭА.

2.Методы защиты РЭА от механических воздействий.

3.Назначение системы амортизации.

4.Особенности проектирования РЭА с учётом воздействия вибрации на элементы конструкции.

5.Отличия ударного и вибрационного воздействия.

6.Понятие количества степеней свободы амортизированного объекта.

7.Поясните результаты построения виброчастотной характеристики системы аппаратамортизатор, полученной в лабораторной работе.

8.Привести схемы конструкций используемых типов амортизаторов.

9.Требования к конструкции амортизаторов.

10.Что является демпфером в используемых типах амортизаторов.

11.За счёт чего в амортизаторах проявляется жёсткость.

12.Амортизаторы резинометаллические, их особенности и условия эксплуатации.

13.Амортизаторы пружинные с воздушным демпфированием, их особенности и условия эксплуатации.

14.Амортизаторы пружинные с фрикционным демпфированием, их особенности и условия эксплуатации.

КРАТКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ВИБРАЦИОННОГО ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО СТЕНДА ВЭДС – 10а

Вибростенд ВЭДС-10а предназначен для испытания изделий на вибрационные прочность и устойчивость.

Основные технические характеристики:

Общий вид вибростенда изображен на рис. С.3

9

Рис. С.3 Общий вид вибростенда

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ЗАЩИТА РЭА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Введение

Спектр применения РЭА в настоящее время достаточно широк. Использование её на нестационарных объектах, таких как самолёты, автомобили, космические объекты и т.д., предъявляет всё более высокие требования в отношении устойчивости к жёстким условиям эксплуатации и надёжности.

При проектировании РЭА, предназначенной для эксплуатации в условиях механических воздействий, в ней должны быть заложены виброустойчивость и вибропрочность, т.е. свойства противостоять разрушающему действию вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений.

Все механические воздействия условно подразделяются на три типа: вибрацию, удары и линейные ускорения. Линейным ускорениям подвергаются аппараты, установленные на ракетах, снарядах, самолётах и т.д.

Вибрации и удары являются основной причиной возникновения механических напряжений в деталях и узлах РЭА при её эксплуатации, а также транспортировке. Длительное и интенсивное воздействие механических нагрузок может привести к нарушению конструктивной целостности и преждевременному отказу РЭА. В некоторых случаях эти воздействия могут изменять электрические параметры отдельных элементов и узлов РЭА, и как следствие, ухудшать качество её функционирования РЭА.

Вибрация – это механические колебания упругого тела, возникающие вследствие приложения к нему сил переменного направления. Продолжительное воздействие вибрации вызывает усталость материала из-за огромного числа изменений величины упругих сил в

10

его структуре и из-за непрерывного рассеяния энергии внутри материала. Часто (на практике и при анализе) приходится иметь дело с вибрациями, изменяющимися по синусоидальному закону. При этом перемещение объекта определяется как

X (t ) = B sin(ω t) ,

где Х - перемещение,

В- амплитуда,

ω- частота колебаний.

Скорость и ускорение находятся соответственно как первая и вторая произкодные от перемещения

V (t ) = ω Β cos(ω t )

A(t ) = ω 2 B sin(ω t )

Амплитуда перемещения, частота колебаний и величина ускорения – основные параметры вибрации, от которых зависят механические напряжения в узлах и деталях РЭА. Чтобы оценить механические нагрузки при вибрации, надо определить величины возникающих ускорений в единицах g (g = 9.81 м/с2).

Максимальное (амплитудное) значение величины ускорений можно найти из выражения

J = ω 2 Β .

Или, с учётом, что J принято выражать через g

а) б)

Рис. П.1 При расчёте на виброустойчивость, в основном учитывают вибрации,

воздействующие на РЭА с частотами, лежащими в диапазоне (5-2000) Гц и ускорением

J ≤ 15g .

Удар – это разовое приложение силы в течение короткого промежутка времени. Импульс удара создаёт быстрые изменения ускорений в аппарате и его элементах. Удар характеризуется длительностью, формой ударного импульса и максимальным ускорением, испытываемым объектом. По форме различают два основных вида удара: прямоугольный (а) и синусоидальный (б). Они представлены на рис. П.1 (в различной литературе по виброзащите РЭА можно найти упоминание, помимо приведённых форм удара, о полисинусоидальных, треугольных и формах удара в виде квадрата синуса). Условно время импульса можно считать от момента начала возрастания до момента спада силы удара к уровню 0.1 от максимального значения. Ширина спектра удара будет обратно пропорциональна времени импульса.

f = 1 .

τ и

11

Если удары имеют периодический характер, то спектр колебаний не будет расширяться, поскольку спектр будет вписываться в кривую общего спектра. После удара аппарат и его элементы начинают колебаться на собственных резонансных частотах. Эти колебания имеют затухающий характер. На практике длительность удара ограничивается несколькими миллисекундами, а ускорение может достигать 100 150g .

Любой элемент, конструкция или блок РЭА имеют собственные резонансные частоты, на которых элементы подвергаются сильному разрушающему воздействию. Удар

τ и = T .

(резисторы, конденсаторы,…) – сотни и тысячи Гц.

Меры способы реализации виброизоляции в РЭА.

Безотказность функционирования аппаратуры является одной из основных задач конструктора, которую он постоянно должен иметь в виду при проектировании РЭА, подвергающейся воздействию окружающей среды.

Применение элементов и материалов, которые отвечают заданным условиям эксплуатации РЭА, улучшение технологии изготовления, введение более жёстких норм контроля позволяют повысить виброустойчивость до некоторых пределов. Кроме перечисленных общих, для борьбы с вибрациями применяют следующие специальные меры:

-уменьшение уровней вибрации встроенных в РЭА блоков реле, двигателей и т.д.;

-устранение резонансов, то есть, предотвращение совпадения частоты возбуждающих сил с собственной частотой элементов и блоков РЭА;

-изоляция чувствительных к вибрации объектов от вибровозмущений с помощью упругодемпфирующих элементов (амортизаторов).

Эти меры относятся к так называемым конструктивным методам и осуществляются при проектировании чувствительных к вибрации объектов и их носителей. Конструктивные методы повышения виброустойчивости и вибропрочности аппаратуры разрабатываются исходя из условий эксплуатации изделий. При этом основная задача конструктора состоит в том, чтобы выбрать такое расположение применяемых элементов, при котором механические нагрузки, испытываемые элементами, будут наименьшими. Так, для получения виброустойчивой конструкции, применяют метод сравнения спектров ускорений конструкции и элементов. Элементы, наиболее чувствительные к вибрациям, располагают на жёстких участках шасси. Если максимально допустимые ускорения элементов меньше ускорений шасси, то необходимо увеличить жёсткость и демпфирование шасси.

Существенное значение имеет способ крепления радиоэлементов. Как правило, при монтаже РЭА, работающей в условиях сильных вибраций, используются мастики различных типов.

12

Другим конструктивным методом снижения вибраций является изменение жёсткости конструкции. При этом изменяется соотношение между частотами возбуждения и собственными колебаниями упругого элемента. Так как резонансная зона обычно распространяется на узкую область вблизи частоты собственных колебаний, достаточно изменить соотношение между частотами возбуждения и собственных колебаний конструктивного элемента на 5-10%, чтобы резонансные колебания полностью прекратились.

Однако вышеизложенные методы конструктивного снижения уровня вибраций делают конструкцию дороже, утяжеляют её и часто снижают технологичность.

Для эффективной борьбы с вибрациями и ударами применяют виброизоляцию РЭА. Сущность виброизоляции заключается в том, что между защищаемым объектом и вибрирующей поверхностью помещаются виброизоляторы – амортизаторы, которые ослабляют вибрационные воздействия на защищаемый объект. Требования к амортизаторам определяются условиями эксплуатации. Любой амортизатор включает три основных функциональных элемента: направляющее устройство, упругий элемент и демпфер.

Амортизация является наиболее распространённым средством защиты аппаратуры от вибрации и удара. Однако она имеет ряд особенностей, без учёта которых нельзя достичь желаемого эффекта.

Амортизацией принято называть систему упругих опор, на которые устанавливается объект с целью защиты его от внешних динамических воздействий. Основное свойство таких опор (амортизаторов) заключается в том, что колебания несущей конструкции, возникающие в результате действия внешних вибраций и ударов, передаются аппаратуре через упругие опоры в значительной мере ослабленными. Это свойство амортизаторов имеет свои ограничения, связанные с особенностями поведения упругой конструкции.

Врезультате установки аппаратуры на упругие амортизаторы получается

колебательная система, образованная амортизированным объектом и его упругими опорами. Положительный эффект амортизации обеспечивается правильным выбором характеристики этой системы, позволяющей лучшим образом использовать её свойства.

Внастоящее время известно много конструктивных видов амортизаторов,

предназначенных для работы в самых разнообразных условиях. Не все они равнозначны по своим техническим характеристикам и эксплуатационным возможностям. Некоторые из них хорошо себя зарекомендовали, выпускаются серийно на протяжении многих лет и используются в различных отраслях техники. Применение других в силу конструктивных особенностей сильно ограничено.

Разработка амортизаторов, способных защитить аппаратуру от вибраций и ударов и вместе с тем обладающих ограниченными габаритами, составляет достаточно сложную техническую задачу. Проектирование системы амортизации также является задачей, требующей внимательного подхода. Успех решения всех этих вопросов возможен только при всестороннем учёте конструктивных особенностей амортизаторов и аппаратуры, а также при правильной оценке характера динамических воздействий носителя.

Теоретическая сторона проектирования системы амортизации основывается на общих положениях теории колебаний и теории удара. Большое распространение получила линейная интерпретация задач о малых колебаниях упруго опертого тела. Это объясняется в основном стройностью и завершённостью математического аппарата, используемого при решении задачи.

Расчёт системы амортизации на воздействие вибрационной нагрузки.

Основная цель расчёта системы амортизации на воздействие вибрационной нагрузки состоит в том, чтобы определить частоты собственных колебаний системы, параметры