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

- 108 -

из собственных частот прибора. И тан как наименьшая из час­

тот изделия обычно не превышает 35 + 40 Гц, то, строго гово­ ря, элементарной теорией можно пользоваться при />^=25*30Гц. Поэтому чем выше частоты вибрационного воздействия, тем бо­

лее сложной должна быть расчетная динамическая модель прибо­ ра и тем заметней будет отличие действительных ускорений от­ дельных его элементов от тех, которые определяются на основе

элементарной теории. Кроме -того, элементарная теория не учи­

тывает, что реальные амортизаторы - это системы, обладающие собственными частотами. Практика показывает, что первая соб­ ственная частота амортизаторов обычно лежит в пределах 100 + 250 Гц, и если частота вибрационного воздействия достига­ ет этих значений, влияние её может оказаться значительным.'.

Следует также отметить, что высокочастотные (более 300 -

500 Гц ) вибрационные воздействия могут передаваться на при­ бор не только через амортизатор, но и через окружающую сре­

лают их упругую характеристику существенно нелинейной. В сис­ теме с такой характеристикой могут возникать особые явления, которые не обнаруживаются с помощью линейной теории и шесте с тем представляют серьезную опасность для сохранения прибо­ ра, К числу таких явлений относится прежде всего "стук на упорах" - устойчивые колебания прибора, сопровождающиеся уда­ рами об ограничительные упоры и поддерживаемые вибрационным воздействием. Особенно опасными эти явления становятся в свя­ зи с тем, что они могут возникать в высокочастотной области.

-109 -

вкоторой, судя по элементарной теории, амортизатор должен

защищать црибор от вибрационных воздействий.

Исследованиями установлено [іб] , что расчет амортиза­

торов, произведенный в соответствии с элементарной теорией

по амплитуде Д деформации амортизатора (формула 2,8), не

избавляет от возможности возникновения "стука на упорах",хо­ тя согласно расчету расстояние от объекта до ограничитель­ ного упора будет не меньше амплитуды Л .

Монет оказаться, что достаточно легкого толчка для того.?что-

положения статического равновесия поставлены ограничительные упоры, то "стук на упорах" не возникает при условии

n-d > s„-p .

Таким образом, чтобы избежать появление "стука" нужно либо увеличивать расстояние d до упора (и это связано с расши­ рением габаритов системы амортизации), либо увеличивать дем­ пфирование системы. Чтобы доказать,при каком увеличении рас­ стояния d отсутствует "стук на упорах", примем

раз должен превышать амплитуду вынужденных колебаний, рассчи­

танную по линейной теории.

Наиболее эффективнж методом борьбы с нелинейными явлениями

- по -

монет слунить применение амортизаторов со значительным демп-

фированием (надршер, использование пенополиуретана) .либо

зведение в систему интенсивного деі.шфирования (амортизаторы

серий АФД и АІШ). В последнем случае используются нелиней­

ные демпфирующие силы сухого трения, а это накладывает допол­ нительные ограничения на возможность использования линейной теории, поскольку при наличии сухого трения в амортизаторе

формулы, выведенные для линейной системы, становятся неспра­ ведливыми. Все это приводит к заключению, что упругие амор­

тизаторы не могут рассматриваться как универсальное средство защ&ты приборов от вибрации в любом диапазоне частот: на са­ мых низких частотах защита с помощью упругих амортизаторов затруднена из-за габаритных ограничений, на высоких частотах

виброзащитные свойства системы определяются не только свой­ ствами амортизаторов, но и динамическими характеристиками самого прибора, массой амортизаторов, свойствами окружающей

среды и т.д. Поэтому выбор тех или иных конструктивных мер защиты зависит прежде всего от частоты вибрационного воздей­

ствия. Рекомендуется [іб] выделять следующие три диапазона

частот вибрации, в каждой из которых имеются свои особеннос­ ти использования амортизаторов:

О * 15 Гц , 15 + 300 Гц и 300 + ІОСЮ Гц.

Считается, что от вибрационных воздействий первого диапазона защищать аппаратуру не следует, поскольку в этом случае воз­ никает необходимость применения очень мягких амортизаторов, исключительно нежелательных при действии линейных перегрузок. К тому же сами по себе низкочастотные вибрации не всегда опас­ ны: их амплитуды ускорений в диапазоне 0 к 15 Гц по нормам обычно не превышают 2 + 2,5 Cj , собственные частоты соьремен-

- Ill -

ной аппаратуры, как правило, намного выше 15 Гц, поэтому нет оснований опасаться возникновения резонансных явлений, а в нерезонансной области такие величины перегрузок не создают угро­ зы повреждения прибора, дане если он и не амортизирован.

В тех случаях, когда прибор все же нуждается в защите от

низкочастотной вибрации и создание виброзащитЕЫХ систем необ­ ходимо, эта система должна иметь весьма больше габариты. Величина свободного хода тогда определяется необходимостью защиты от ударных воздействий (например, при транспортировке изделий).

Основным средством защиты от вибрационных воздействий второго частотного диапазона являются упругие амортизаторы,устанавли­ ваемые между колеблющимся основанием и амортизируемым объектом. При этом замечено, что с введением амортизации собственные ча­ стоты элементов аппаратуры смещаются. Чтобы сказать это,на­ помним) что амортизируемый прибор, содержащий структурный эле­

мент, представляет собой двухмассовую систему (рис.3.18).

В такой системе различают две парциаль­

II2

Анализируя данное выражение, можно убедиться, что справедливы

неравенства:

та амортизированного прибора.

Формулы (3.6) показывают, что с введением амортизаторов ин­

тервал частот (іі — расширяется, и это монет затруднить

или .дане сделать невозможным такое расположение собственных частот, при котором все они оказываются ниже частот возбуж­ дения, встречающихся в рабочем диапазоне.

Из приведенных рассуждений, в частности, следует, что при оп­ ределении резонансных частот с помощью вибростенда всегда оп­ ределяется не истинное значение собственной частоты элемента,

а её приближение, поскольку абсолютно жесткого прикрепления

прибора к столу вибростекда практически не бывает.

Попутно также отметим, что при испытаниях джухм2 ссозой систе­ мы на вибрацию может возникнуть одно очень нежелательное яг- дение. Око связано с тем, что при совпадеіппі частоты внбгкыціп

опасное с точки зрения его разрушения, и снижение ачяілитуды колебаний стала вибростенда.Последнее, в ео дк в заблуждение персонал,сбслуживагодгкк испытания, может стать причиной перек­ лючения стенда на повышенные нормы вибрации, не предусмотрен-

- и з -

нне ТУ. С увеличением частоты возмущения сказываются и такие факторы, как влияние массы амортизаторов и передача вибраци­ онных воздействий через окружающую среду. Учет массы аморти­ заторов приводит к тому, что на определенных частотах (соб­

ственных частотах амортизаторов) они перестают быть фильтрами высокочастотных возмущений и у них появляются "полосы пропус­

кания" правда, обычно довольно узкие. Кроме того, с ростом

частоты увеличивается роль акустических воздействий. Все это приводит к тому, что в третьем диапазоне роль амортизаторов

становится уже менее заметной. Поэтому, если задача заключа­ ется в защите прибора от вибрационных воздействий этого диа­ пазона, целесообразно основное внимание сосредоточить на зву­ коизоляции. С этой целью применяют установку прибора на рези­ новые, _эйлочные, фетровые прокладки, экранируют его звукоизо­ лирующими щитами. Следует также позаботиться об увеличении

них частот. Резонансы, возбуждаемые на этих частотах, носят-- ' обычно локальный характер и охватывают только часть прибора. Однако, поскольку реальное воздействие является как правило, широкополосным, оно возбуждает' одновременно множество резо­ нансов. Значения собственных частот прибора становятся случайнши величинами, и их определение даже экспериментальным путем теряет смысл.

*II4 -

3.8.Расчет систем амортизации на вибрационное воздействие

Проектирование виброзащитных устройств, содержащих стан­

дартные упругие амортизаторы, должно сопровождаться расчетами, обеспечивающими правильный выбор амортизаторов и наилучшее расположение точек прикрепления их к амортизируемому прибору.

Эти расчеты делятся на два этапа: предварительные расче­ ты и поверочные расчеты. Целью предварительных расчетов яв­

ляется выбор принципиальной схемы амортизирующего крепления. Поверочные расчеты сводятся к определению действительных пе­ регрузок, действующих на отдельные элементы амортизируемого прибора.

Мы рассмотрим только методику »предварительного расчета. Пове­ рочные расчеты являются значительно более трудоемкими и,как

правило, должны выполняться специалистами - расчетчиками. При выборе принципиальной схемы амортизирующего подвеса

чаще всего исходят из чисто конструктивных соображений и,в

частности, из размеров и конфигурации прибора в основании.

статические реакции амортизаторов .параллельны линии действия

нять для достаточно высоких приборов. При этом статическая нагрузка воспринимается лить ништими амортизаторами, а верх­ ние должны вступать в работу, только при горизонтальных коле­ баниях основания.