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

- 83 -

усложняется. Полученные результаты позволяют сделать следую­

щие выводы*

1) Если форма ударных импульсов, встречающихся в услови­

ях эксплуатации, заранее не известна, то величину разрушаю­

щей перегрузки изделия определяют на самых опасных прямоуголь­ ных импульсах либо на импульсах пилообразной формы. В обоих этих случаях используется правая область кривых коэффициента

динамичности, в которой коэффициент Я практически одинаков для всех элементов, независимо от значения их собственной час­ тоты колебаний. Если же форма встречающихся на практике амт

пульсов известна, то определение разрушающих ускорений произ­ водится на импульсах заданной известной формы.

2) Разрушающее ускорение изделий следует находить с уче­ том длительности ударных импульсов, которые могут встречаться

в процессе их эксплуаталии.

Таким образом, в процессе установления разрушающих ускорений, изделий на удар должен обязательно учитываться характер ожи­ даемых импульсов. Но поскольку данные об импульсах всегда в

какой-то мере предположительны, то расчетное значение ударно­

го ускорения должно приниматься несколько меньшим разрушающе­

го. С этой целью вводят коэффициент запаса К . Тогда допус­

каемое ускорение будет равно разрушающему, деленному на коэф­ фициент запаса. При этом коэффициент запаса по ускорению в каждом конкретном случае должен учитывать и степень уверен­ ности определения разрушающих ускорений, и уровень: требований, предъявляемых к обеспечению защиты изделия, и многие другие ;■ особенности, встречающиеся в производственных условиях. Ори­ ентировочные его значения лежат в пределах 1,25 +1,5. '• - '

- 84 -

Определение допускаемых ускорений изделий на удар реко­ мендуется проводить в определенной последовательности. Преж­ де всего устанавливается разрушающее ускорение прибора, для

чего отыскивается его наиболее опасное направление с точки зрения разрушения. При этом обычно бывает достаточно знать

структуру элементов, составляющих изделие. Самое слабое по

прочное™ направление объекта определяется большей частью ори­ ентацией и местом расположения длинных консольных элементов, пружин или других массивных элементов, закрепленных на тонгпгх и длинных держателях.

Если визуальный осмотр прибора позволяет выявить наиболее сла­ бое в отношении механической прочности направление, то часто­ та собственных колебаний элементов определяется только для этого направления. С помощью аппаратуры, которая регистрирует собственные колебания элементов изделия, выявляют два-три эле­

мента, обладающих самыми низкими частотами.

Далее устанавливают характер ударных воздействий, которым под­ вергается данный тип прибора в условиях эксплуатации. Как уже указывалось, для этого необходимо знать длительность, форму ударного импульса, а также пиковое значение ускорения.

Если имеются все данные, характеризующие импульс, следует по­ добрать по вам упругий материал, создающий подобный импульс, я через прокладку зз принятого материала подвергнуть изделие ударному иглпульс-/, ступенчато повышая уровень его ускорения до вех пор, пека не обнаружится разрушение какого-либо элемен­ та. Акселерометр, жестко прикрепленный к изделию с помощью болтов, шурупов или клея, зафиксирует его разрушающую перег­ рузку. Приняв соответствующий коэффициент запаса, вычисляют допускаемое ускорение для прибора.

-85 -

Вслучае, когда опасное направление для прибора не очевидно, приходится определять разрушающее ускорение по трем взаимно

перпендикулярным направлениям и наименьшее из них принимать

за искомую величину разрушающей перегрузкиЗаметим, что

под разрушением надо понимать не обязательно только разрыв связей в материале элемента, но и его значительные деформации, могущие привести к замыканиям электродов, или большой прирост деформации при малом увеличении ударного ускорения.

В определении допускаемых ускорений, используемых для рас­

чета амортизации приборов при их транспортировке, имеются свои особенности. Так, характер ударных импульсов здесь пре­ допределен материалом, используемым з качестве амортизацион­ ного. Например, подвесная амортизация передает амортизирован­ ному изделию импульсы от полусилусоидального(при наличии от­ скока упаковки)до сложного, изображаемого приблизительно за­ тухающей синусоидой ( если соударение упаковки с основанием происходит без отскока). Соответствующие им коэффициенты ди­

и8 * 10 при у-= і . Поэтому область значений CJ/p - I л- 1,6

иприлегающие к ней участки следует избегать при проектирова­ нии систем амортизации. Область значений Ц-р , в которой

коэффициенты динамичности принимают значения меньше единицы

и котооую поэтому зелателько было бы использовать,токе исклю­ чается, так кок з этом случае, как показывают вычисления,при сбрасывании угткозок с высоты 90 сгл деформации элементов из­

- 86 -

кия не принимает значений, больших 1,25, что можно считать вполне приемлемым. Поделив наиболее низкую частоту элемента на четыре, определяют верхнюю границу возмояной частоты сис­ темы амортизации, которую принимают за частоту проектируемой системы амортизации и используют для определения разрушающих ускорений.

Аналогичное положение имеет место и в случае пенополиуретано­ вой амортизации. Опыт установления допускаемых перегрузок электронных ламп показывает, что при прочих равных условиях прочность ламп уменьшается с увеличением их размеров. Наибо­ лее °крупные по размерам и весу лампы имеют малые значения раз­ рушающих перегрузок. Например, крупногабаритная лампа TPI-Ö5/I5 весом 8кгс максимально выдерживает пятнадцатикраткую ударную перегрузку. Лампы средних размеров имеют раз­ рушающие перегрузки в пределах 80 * 100 ^ . Более легкие лам­ пы могут выдерживать и большие перегрузки.

В заключение отметим, что допускаемое на удар ускорение изде­ лия может быть определено и испытаниями на центрифуге. Для этого изделие жестко прикрепляют к столу центрифуги и, ступен­ чато повышая уровень линейного ускорения, (Таксируют то его значение, при котором оно получает недопустимое повреждение. Величина этого ускорения будет несколько выше разрушающего, найденного с помощью ударных испытаний. Разделив его на соот­ ветствующий коэффициент запаса, получают допускаемое ускоре­ ние изделия.

. °3.4. Примеры определения допускаемых ударных перегрузок изделий

а) Тиратрон типа TPI-85/I5

При испытаниях лампы на вибрацию с горизонтальным расположе­

- 87 -

нием её на столе вибростенда выявились три элемента, обладаю­

была определена только после удаления части баллона шесте с анодным узлом. Допускаемое ускорение лампы ТРІ-85Д5 определя­ лось с целью проведения расчета пружинной амортизации. В соот­

ветствии со сказанным в ш е верхняя граница частоты системы

26 амортизации должка -быть в этом случае не более — — = 6,5Гц.

Была изготовлена пружинная подвеска с частотой 6,25 Гц, и в деревянном ящике лампа сбрасывалась с различных высот. Поскольку совершенно очевидно, что для данной лампы наиболее опаснігл положением является горизонтальное, F -э было необходи­ мости бросать её и в вертикальном положении. Сбрасывания по­ казали, что наиболее слабым элементом лампы является анод,так как он раньше других узлов арматуры е ы х о д и т из строя. На по­ верхности анода возникают трещины, хорошо заметные на глаз (рис.1.3 ). Разрушающее ускорение лампы при этом состарило 15 0 .Из данного примера видно, что наиболее слабым, хрупким элементом изделия не обязательно должен быть тот, у которого собственная частота колебаний самая низкая. Действительно,хо­ тя частоты колебаний экрана и катодного узла лампы ТРІ-85/І5 ниже, чем часаста колеоаний анода, цри сбрасывании на частоте

около 6 Гц раньше разрушается анод, а не катод и не экран лам­ пы. Это объясняется, по^видимоыу, тем, что анод выполнен из графита, ^который по своей механической прочности слабее метал-

■лических элементов - экрана и катода. Конечно, самый слабый

- 88 -

элемент надо искать среди элементов, обладающее низкими час­

тотами, но какой из них в данных условиях будет наиболее сла­ бым, устанавливается испытанием на сбрасывание. Заключительны:.! этапом определения допускаемого ускорения из­ делий является установление коэффициента запаса. Так как раз­ рушающая перегрузка лампы TPI-85/T5 была определена на многих экземплярах ламп и получено хорошее совпадение результатов, то коэффициент запаса для неё был принят равным 1,25. Следова­

использовать для установления её разрушающей перегрузки цент­ рифугу. В металлической оправке, позволявшей в случае необхо­ димости осуществлять поворот на угол 90°, лампа жестко закреп­ лялась на платформе центрифуги. Испытаниями было установлено, что наиболее опасны.: направлением для лампы является направ­ ление, перпендикулярное её оси. Перегрузка повышалась через каждые 10 - 15 ^ , начиная с 50 ^ . Заданный уровень перег­ рузки удерживался в течение короткого промежутка времени по­ рядка I мин. При ускорении 75 g катодный узел дал чуть за­ метную на глаз, деформаций, а при 95 ^ появилась резко выра­ женная его деформация, которая была признана недопустимой,

В результате для лампы ТГІ-2/8 с коэффициентом запаса 1,5 до­ пускаемое ускорение было принятым разным 65 d .

Сбрасывание этой лампы на пенополиуретановую прокладку толщи-

<5

ной 5 см подтвердило выводы, сделанные на основе испытаний

с помощью центрифуги. Ли>дпа разрушалась при ускорении 90 cj . 'Частота системы амортизации при этом составила около 20 Гц.

3.5.Типовые амортизаторы, используемые для защиты РЭА

Внастоящее время отечественная промышленность изго­

тавливает различные виды амортизаторов, предназначенных для

защиты радиоэлектронных изделий от динамических воздействий.

Наиболее распространенными из них являются резино-металли­

ческие амортизаторы типов АП (рис.3.4 ) и A4 (рис.3.5 ), В

обоих тштят амортизаторов энергия колебаний рассеивается за

счет изгиба резинового упругого элемента, который является

основной частью такого амортизатора. Металлическая арматура, с которой резина скрепляется методом вулканизации, служит

для соединения арматуры с основанием и амортизируемым изде­

лием. Аиортизаторы типа АП и A4 защищают аппаратуру от возгдействий как вертикального, так и горизонтального направле­

ний. Виброизоляция объекта в вертикальном направлении в нор­ мальных условиях обеспечивается, начиная с частоты возбужде­

ния 20 - 25 Гц при амплитуде колебаний, не превышающей

0,5 мм. При больших амплитудах и наличии упругих ограничите­ лей хода возникает свойственное нелинейным амортизаторам яв­ ление субгармонического резонанса ( т.е. резонанса, возбуж­

дающегося на частоте,,в П. раз меньшей частоты возбуждения,

где П = 1,2,3,...). Поэтому применение их в этих условиях

не желательно. Защита изделий в горизонтальном направлении амортизаторами обеспечивается, начиная с частот 4 0 + 5 0 Гц. Эксплуатация амортизаторов типа АП и A4 показала, что они выдерживают небольшое чцсло циклов вибрации (порядка 40 :—

50 часов), так как резина ломается в,месте присоединения её к арлатуре. Кроме того заметено, что резина очень чувстви­