Файл: Горелов, В. А. Механические колебания в радиоэлектронике.pdf

- 76 -

Глава 3. ЗАЩИТА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

3.1« В в е д е н и е В практике приборостроения в основном применяют два спосо­

ба снинения уровня перегрузок, возникающих под действием уда­ ров ж вибрации. В одном из них изменяют соотношение между час­ тотой возмущения и собственными частотами конструкции,стремясь таким образом избежать нежелательных резонансных режимов коле­ баний. Во втором способе применяют различные меры по защите изделий от ударов и вибрации.

Первым способом чаще всего пользуются в процессе проектирова­ ния радиоэлектронной аппаратуры. При этом либо изменяют часто­ ту возбуждения, либо повышают (или понижают) собственные час­ тоты колебаний резонирующей детали. Если же необходимо защи­ тить от ударов и вибрации готовые изделия, то используют вто­ рой путь. Он оѳоддатся к использованию специальных упругих эле­ ментов - амортизаторов, устанавливаемых между изолируемым изде­ лием и его основанием.

Противоударные и противовибрационные амортизаторы предназ­ начены выполнять различные функции и по своим свойствам не всегда взаимозаменяемы. Однако из-за внешнего сходства они редко подразделяются между собой. Выбор типа амортизаторов часто требует компромиссного решения для лучшего удовлетворе­ ния противоположных требований. Известно, что принципиально возможно создать амортизацию от низкочастотной вибрации так, что она будет защищать аппаратуру и от ударных воздействий,

ьоднако такие амортизаторы должны б и т бы иметь весьгла большие

- 77 -

размеры. Поэтому практически приемлемых амортизаторов, кото­ рые одинаково эффективно гасили бы и ударные, и елбраниокные воздействия, до сих пор еще не создано.

Для защиты изделий от ударов и вибрации в настоящее время

используют как стандартные, так и нестандартные амортизаторы. Типовые амортизаторы в основном используются для радиотехни­ ческой аппаратуры, как более прочной. Уенее прочные изделия радиоэлектроники - электронные приборы - амортизируют чаще всего с помощью индивидуальных средств защиты. Материал и ход амортизаторов при этом подбирается для каждого изделия з зави­ симости от его механической прочности.

Применение того или иного типа амортизации обосновывается рас­ четом. Основными исходными величинами для расчета являются:

а) сведения о механических воздействиях, которым подверга­

ется амортизируемое изделие в каждом конкретном случае;

б) допускаемый уровень механической перегрузки, выдергива­

емой прибором, или допускаемые уровни отклонений электричес­ ких параметров (уровень виброщумоь или микрофонного эффекта в электронных лампах, отсутствие замыканий пластин реле к т.д),

а также резонансные частоты различных деталей и узлов изделия;

в) .пяяяия с статических и динамических испытаниях материа­ лов, которые встречаются в расчетах амортизации (имеется в •вшту степень эффективности ударного поглощения, нагрузочная способность и механическая прочность материала, в частности, при длительном хранении аппаратуры);

г) геометрические характеристики приборов и их элементов.

3.2.Понятие о допускаемой перегрузке прибора на вибрацию

Следует различать допускаемые перегрузки щщборов на удар

- 78 -

и на вибрацию.

Как известно, любой прибор представляет собой комплекс эле­

ментов с различныя! собственными частота-.®. Если частота

какого-либо элемента попадает в рабочий диапазон частот,

то возникает соответствующий резонанс - режим колебаний, при котором уровень ускорений или перемещений для элемента по сравнения с ускорени'"« или перемещением для самого при­

бора повышается на один-два порядка. Это может стать причи­ ной разрушения элемента или появ ления отказа. Поэто:.!у пре­ дельное значение перегрузки, при котором нарушается работо­ способность изделия, принимают за разрушающую перегрузку.

При определен;® разрушающих neperpjзок кожное значение имеет вопрос о времени, в течение которого приборы подвергают­

ся колебаниям на различных частотах заданного диапазона.

Ото время должно соответствовать числу колебательны: циклов

котоосе испытывает ‘0; условиях эксіштустещин

Разрушающая перегрузка определяется гибх-адло-пика непчтанп-

яі.иі изделия на повреждающую нагрузку £l7j . Такие испыта­

ния имеют цатью довести изделие до разрушения на каждой час тоте вибрации в предела:-: определенного диапазона частот.По

- 79 -

JTH зависимости определяют для каждого из трех Езапмно перпендикулярных направлений изделия, одно из которых совпадает с его продольной осью.

Пользуясь полученными кривыми, легко найти величину допускае­ мой перегрузки. Для этого достаточно задать коэффициент запаса по ускорению и разделить на него значение разрушающей перегруз­ ки. При этом, конечно, допускаемая перегрузка оказывается раз­ личной в различных диапазонах частот.

Помимо допускаемых перегрузок указанные кривые позволяют выя­ вить конструктивные недостатки изделий я наметить мероприятия до созданию равнопрочной конструкции прибора.

В последнее время при испытаниях на вибрацию используют многочастотіше синусоидальные колебания, случайные колебания и сочетания случайной и синусоидальной вибрации. Такие колеба­ ния содержат спектр частот, они больше соответствуют реальным условия:-! эксплуатации изделий и позволяют быстрее и качествен­ нее обнаруживать разрушения элементов изделий.

3.3.Особенности, связанные с определением

разрушающих перегрузок изделий на удар­ ное воздействие

Как уне указывалось, любой прибор схематически монет быть представлен в виде объекта, содержащего структурные элементы. Если массы элементов малы по сравнению с массой самого объекта, то движение элементов мало сказывается на движении объекта и. следовательно, их влиянием можно пренебречь. Если,кроме того, массу элемента привести к одной сосредоточенной массе в неко­ торой точке элемента, то схематически прибор может быть пред­ ставлен как объект, содержащий элемент с одной степенью свобо-

.дя. д-иітарнстд такого элемента описывается уравнениями, приве-

Рис.3.2. Зависимость разрушающей перег­

рузки изделия от отношения ^Г. X

Если считать, что хрупкий элемент прибора разрушается при оп­ ределенной величине статически приложенного ускорения, то, принимая его за единицу измерения, с помощью (3.1) получаем

кривые рис.3.2 показывают, что разрушающее ускорение прибо-

<3

ра различно приразных формах и особенно при разных длитель­ ностях. шлпульсов. Самые большие значения разрушающих уско­ рений соответствуют коротким импульеам, т.к. тогда элементы прибора не успевают войти в резонанс, действие импульса

- 81 -

прекращается и ускорение на элементах так и не успевает значи­ тельно подняться. В этом случае, прежде чем разрушиться, при­ бор воспринимает большие перегрузки.

При больших длительностях импульсов максимум ускорения на

элементе значителен, поэтому разрушение элемента, а шесте с ним и прибора, наступает при малых величинах перегрузок на

корпусе прибора.

Мы рассмотрели идеализированную схему изделия в виде объ- • екта, содержащего единственный структурный элемент. Реальные

приборы обычно имеют несколько структурных элементов, что из­ меняет картину распределения разрушащих ускорений, представ­ ленную на рис. 3.2.

Различие в собственных частотах и значениях разрушающих уско­ реній элементов прибора приводит к тому, что в некоторой об­ ласти отношений частот разрушающее ускорение для прибора в це­ лом определяется зеличішой разрушающего ускорения одного из '

элементов, так как он здесь оказывается самым слабым. В то же время вне этой области наиболее слабым элементом может ока­

заться другой структурный элемент, в результате чего разрушаю­

щее ускорение изделия определяется его механической прочностью.

изделия в этих двух случаях дает график распределения разруша­ ющих ускорений объекта, содержащего оба данных элемента. Рису­ нок 3.3 наглядно иллюстрирует тот факт, что в области измене­ ния абсцисс от 0 д е 2 изделие разрушается из-за повреждения

- S2 -

первого элемента, а в области, дня которой абсциссы принимают значения более 2, раньше всего разрушается второй элемент из­ делия. Именно этим и объясняется явление, встречающееся в практике испытаний приборов на удар, когда первым повреждает­ ся не обязательно элемент, обладающий самвй низкой частотой колебаний.

1 ? S ч?

Отношение частот jf'; ~-1.

Рнс.3.3. Разрушающая перегрузка изделия при наличии в нем двух элементов .

Легко представитъ, как изменится вид графиков, изображенных па рнс.3.3., если разрушающие перегрузки элементов не будут ОД**мЯТИУНЫМГИГЯсно* что яри наличии большего числа элементов и узлов кар-

тана распределения разрушающих ускорений изделия еще более •