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

- 142 -

секун&ами), чем во втором случае (измеряется часами). В ре­ зультате при совпадении частот возбуждения с резонансными

частотами элементы входят в резонанс при испытаниях методам фиксированных частот и могут не успеть войти при испытаниях методом качающейся частоты.

Испытания методам качающейся частоты не рекомендуется проводить на кеханическ-іх стендах, так как для возбуждения

заданного режима вибрации механический стенд приходится каж­ дый раз выключать, производить соответствующую настройку де­ балансов и вновь включать; при этом испытываемая аппаратура подвергается неоднократному воздействию резонансных колеба­ ний, потому что при включении стенда число оборотов электро­ двигателя возрастает от нуля до требуемого значения и всякий раз возможно совпадение частоты одной из гармоник возбуждаю­ щей силы с собственной частотой системы как во время разгона,

так и во время торможения. Не предусмотренные программой ис­ пытаний эти многократно повторяющиеся резонансные вибрации могут отрицательно сказаться на результатах испытаний и по­ тому являются весьма нежелательными. Что же касается вибра­ ций на фиксированной частоте, то они вызывают лишь однократ­ ное прохождение резонансных частот, воздействие это будет кратковременным и менее опасным для испытываемых изделий.

В процессе разработки нових образцов аппаратуры нередко

ставится задача экспериментального определения резонансных частот в заданном диапазоне. Такие испытания следует прово- 1

- 143 -

возбуждения) изделие может разрушиться прежде, чем будет цройден весь диапазон частот и для дальнейших испытаний ”

понадобится другой экземпляр изделия, что связано с удоро­ жанием стоимости испытании. Такие se пониженные значения пе­ регрузок задают и при проведении предварительных испытаний изделий, когда основной задачей ставится выявление грубых конструктивных или технологических Дефектов образца.

В ряде случаев в программу испытаний аппаратуры включа­ ют испытания на акустические воздействия, которые проводят в диапазоне 150 - 2000 Гц при уровнях звукового давления

ІІ5 - 150 дБ'. Их продолжительность устанавливается не мень­ ше 10 минут[із] .

В целом о'механических испытаниях можно сказать, что в ряде случаев они дают возможность оценить работу изделия как единого комплекса и предупредить выпуск бракованной продук­ ции, не отвечающей стандартным требованиям. Часто они позво­ ляют выявить слабые места в прибо.ах и аппаратуре и наметить пути дальнейшего улучшения конструкции. Кроме того, им свой­ ственны и такие недостатки. Во-первых, оценка механической прочности изделий, основанная на результатах динамических испытаний, носит весьма приближенный характер, так как испы­ таниямиустанавливается факт выдержит - не Выдержит, а какой уровень запаса прочности у изделия, прошедшего испытания, ос­ тается неизвестным. Во-вторых, испытания проводятся обычно на самом последнем этапе конструирования, когда изделие уже представляет собой более или менее готовую продукцию- и пере­ делка его s случае отказа при испытаниях связана о немалых®

зэдразаксв и средств, и времени. В этом отношении расчетные іметода белее щрѳдітшзёяьш, таи как они позволяют еще на

- 144 -

стадии проектирования прогнозировать и выбирать более перс­ пективные варианта решений.

Поэтому .естественно стремление некоторых исследователей раз­ работать и ввести технические расчеты элементов конструкций на механическую прочность и в области радиоэлектроники. Это позволило бы избегать. непроизводительных затрат, дало бы выигрыш во времени, упорядочило бы всю систему разработки

и проектирования приборов. Укажем в этой связи на отсутст-

о

вие креплений для амортизации крупногабаритных электронных приборов отечественного производства, что является прямым упущением разработчиков, не учитывающих условия транспорти­ ровки изделий. В частности, в лампах зарубежного (например, чехословацкого) образца такие крепления предусмотрены.

4.3.Отдельные вопросы техники проведения механических испытаний изделий

Одним из актуальных вопросов техники проведения механи­ ческих испытаний является стандартизация условий испытаний и оборудования. В настоящее время все технические условия на проведение стендовых вибрационных и ударных испытаний, осно­

вываются на имитации или воспроизведении только максимальных разрушающих нагрузок, возникающих в условиях эксплуатации. Это не означает, что не предпринимались попытки создать мето­ дику Испытаний с точным воспроизведением реальных условий

.(нао электромагнитный вибростенд подается сигнал, записанный на магнитофонной-ленте в реальных условиях эксплуатации объ­ екта) . Однако целесообразность таких, испытаний ставится под сомнение в связи с тем, что продолжительность испытаний мо- ■яет.оказаться совершенно неприемлемой, если испытываемый

- 1 4 5 -

объект предназначен ддя длительной эксплуатации. Точно так не возникают трудности и в случае, когда прибор эксплуати­

руется в условиях, меняющихся в определенном порядке, а ста­ тистический характер распределения механических воздействий приводит к неопределенности в выборе той части магнитофон­ ной записиОпараметров вибрации, которую необходимо брать для воспроизведения в лабораторных условиях при проведении испы­ таний аппаратуры. Кроме того, точное воспроизведение реаль­ ных условий эксплуатации подразумевает и точное воспроизве­ дение согласования испытуемого объекта с взаимодействующими механизмами, приборами и т.д. А так как в настоящее время еще нет достаточных данных и возмояностей для воспроизведе­ ния в лаборатории реальных взаимодействий, то испытания с точным воспроизведение:.! реальных условий эксплуатации счита­ ются целесообразными только при выполнении специального за­ дания. В обычных же условиях аппаратура испытывается на воз­ действия, параметры которых устанавливаются либо на основе стендовых и полигонных испытаний аналогичных образцов аппа­ ратуры , либо па основе обработки результатов, полученных кон­ кретно для данного типа'объекта. Иногда подобные сведения по­ лучаются в результате сочетания обоих подходов. В обобщенном виде такие данные и заносятся в ТУ на прибор. При этом если

всигнале вибрАции на отдельных частотах преобладает синусо­ идальные составляющие, то результаты анализа представляются

ввиде графиков зависимости амплитуды перемещения или ускоре­ ния от частоты. Если же преобладает хаотическая вибрация,то строится график зависимости спектральной плотности ускорения

от частоты вибрации. О времени испытаний на вибря ш т -'іитшп

судитъ по американским данным. Так,, один из военных стандар— ®

- 146 -

тоз [37J для испытаний аппаратуры, установленной на управля­ емых снарядах, включает: I) синусоидальную вибрацию в те­

чение 30 - 45 минут на каждой из основных (до четырех) резо­ нансных частот ашаратуры.по каждой из трех координатных

осей, 2) синусоидальную вибрацию с периодически изменяющей­ ся частотой по каждой из трех осей ; друтие стандарты вклю­

чают и случайную вибрацию.

Одним из спорных вопросов, касающихся стандартизации методов и оборудования виброиспытаний, является выбор контрольной точки для снятия сигнала,- с помощью которого измеряется ус­ корение вибростола. Дело в том, что большинство вибростендов имеют неравномерное распределение ускорений по планшайбе.

на частотах свыше 800 Гц. К тому же, помимо колебаний верти­ кального направления, возникают поперечные колебания стала

'превосходит их. Бальшей частью акселерометр крепится на рабо­ чемстоле вибростенда. При размерах и весах испытываемых из­ делий, сравнимых с весом рабочего стола вибростенда, возника­ ют дополнительные трудности, связанные с резонансными часто­ тами и взаимодействием стола и испытуемого объекта. В идеаль­ ной случае,т.е.в случае постоянной амплитуды возмущающей силы амплитуда колебаний рабочего стола стремится к минимуму на чаі тотѳ, равной резонансной^частоте испытуемого объекта,и к мавоі глуму на частоте, равной резонансной частоте системы стол-ис­ пытуемый объект. В такой простой системе контрольный аксе­ лерометр должен располагаться в точке соприкосновения рабо-

- 147 -

чего стола вибростенда с испытываемым изделием. Выбор места расположения акселерометра особенно затруднен в случае испы­ таний объектов сложной конфигурации, когда необходимо исполь­ зовать дополнительные крепежные приспособления. Теоретически конструкциивиброприспособлений должны быть настолько жестки­ ми, чтобы их резонансные частоты выходили за пределы спектра частот, на которых испытывается аппаратура. Тогда контроль­ ный акселерометр можно располагать в любом месте, поскольку крепежная конструкция и рабочий стол представляют собой еди­ ную массу и колеблются с одной и той же амплитудой. Практически же нелегко избежать резонансов приспособлений и крепежа изделий при механических испытаниях. Динамика даже простейших систем объект - крепеж - рабочий стол, используе­ мых в настоящее время, такова, что каждый из элементов тлеет несколько резонансных пиков. В частности, каждый элемент кре­ пежной конструкции имеет свой минимум резонансных частот. Считается, что в этих условиях контрольный акселерометр дол­ жен быть установлен в точке, обеспечивающей минимальное вли­ яние резонансов всех элементов крепежной конструкции. Устра­ нить полностью неоднозначность виброиспытаний, возникающую вследствие необходимости изменения положения контрольного

акселерометра, в настоящее время не представляется возможным. - Общепринято располагать датчик ускорений на деталях крепеж­ ной конструкции в непосредственной близости от точки крепле­ ния объекта. Если объект крепится в нескольких точках, то можно устанавливать такие же датчики вблизи каждой точки крепления. В сомнительных случаях следует укрепить датчики'

на объекте, крепеже и вибростенде и сравнить их показания в испытываемом диапазоне частот.

- 148 -

Измерения показываю?, что величины вибрсускорений на сто­

ле вибростенда и в разных точках крепежных конструкций на от­

дельных частотах в диапазоне 20 - 300 Гц различаются в 5-6

раз [l6j . Это сильно искажает заданный режим испытаний и •

является следствием возникновения резонансных явлений на час­

тоте системы прибор - виброприспособление.

С точки зрения оценки передачи ускорения с вибростола

на объект большое значение придается вопросу совмещения цент­ ра тяжести системы виброприспособление - исследуемый объект

и оси вибростола. Совпадение центра тяжести с осью Еибратора позволяет в некоторых случаях на 10 - 15 % снизить общий разброс перегрузок. В общем же проблема проектирования виб-

роприспособдений сложна и многогранна и требует учета всех условий и конкретных особенностей испытаний каждого вида изде­

лий. Поэтому в каждом конкретном случае она решается индивидуалъно. Например, при испытаниях на механическом стенде ВУС 500/200, настроенном на частоту 4 0 - 5 0 Гц, одновременно возбуждаются вибрации с частотами 400, 700 и 1100 Гц и ус­ корениями, превышающими в два-три раза задаваемые. В этом

случае для устранения высокочастотных вибраций рекомендуется ставить фильтрующие прокладки мевду платформой и испытываемым

прибором [із] . В других случаях используются специальные

конструкции виброприспособлений, которые не содержат резонанс­

ных частот в довольно широкая диапазоне частот. Например, прис­

пособление, не имеющее резонансных частот в диапазоне до

о

10 кГц, изготавливается из нескольких слоев листового матери­ ала, между стенкаш которого проложена мастика УТ-32 или

149

4.4.СОУДАРЕНИЕ ПРИБОРОВ С УПАКОВКОЙ И ИХ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕЖДУ СОБОЙ ПРИ УДАРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

При транспортировании электронные приборы могут подвер­ гаться настолько значительным ударным воздействиям, что в про­ цессе колебаний, возбуждаемых ш и , происходит соприкосновение баллона с упаковкой, либо соприкосновение элементов прибора друг с другом. Если при этом скорость движения в момент каса­ ния достаточно велика, а соударяющіеся поверхности имеют боль­ шую жесткость, то при соударениях получаются довольно большие перегрузки, значительные скорости и деформации, которые, в свою очередь, моіут стать причиной новых, иногда более опасных соударений.

В «результате соударения часто приводят к разрушениям хруп­ ких приборов. Особенно опасны они для приборов, имекнщх большие габариты.

Ниже рассматриваются две разновидности ударных воздействий: падение упаковки на грань и опрокидывание вокруг ребра. При та­ ких ударах чаще всего наблюдаются соударения с повреждениями приборов. Поэтому для обоих воздействий выведены уравнения дви­ жения соударяющихся объектов и условия отсутствия соударений, причем учтены колебания приборов "так поступательного характера, так и поворот того типа. Рассмотрены резонансные случаи колеба­ ний, приведены примеры расчета соударений приборов с упаковкой и их структурных элементов. Проведенное исследование позволяет сравнивать динамические отклики элементов и выявлять наиболее опасное внешнее воздействие. Кроме того оно дает возможность