Файл: Грибов, М. М. Регулируемые амортизаторы радиоэлектронной аппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.10.2024
Просмотров: 81
Скачиваний: 0
тору с дополнительной емкостью \/д= 2 7 0 • 10—6 м3 и кри
вая 3 — амортизатору |
с дополнительной емкостью Уд= |
= 570 -10—е м2. На рис. |
6.5 построены жесткости аморти |
затора с принятыми параметрами.
Очевидно, что, если дополнительная емкость работа ла бы вместе с основной на всем участке хода, аморти затор имел бы незначительную энергоемкость. В связи с этим амортизатор с перестраиваемой частотой должен обязательно иметь механизм отключения дополнштель-
Рпс. 6.4. Упругая характеристика амортизатора с перестраиваемой частотой.
Рис. 6.5. Жесткость амортизатора с перестраиваемой частотой.
ного объема. Для обеспечения необходимой энергоемко сти при деформациях, когда \ w \ ^ l , дополнительная емкость отключается.
Упругая характеристика амортизатора после отсечки
дополнительной |
емкости описывается формулами (4.4) |
|||
и (4.5). Обозначим: |
66| |
|
||
|
|
(6.4) |
||
|
|
(6-/)(& , + |
/ - ш )’ |
|
|
|
|
||
|
_ |
66, |
|
(6.5) |
|
“ * — (6 + /)(6 ,- /+ Ш )‘ |
|||
|
|
|||
Тогда с учетом |
(6.4) |
формула |
упругой характеристики |
|
на участке хода |
|
примет вид |
|
|
|
^ (]-2) |
‘^(/■^аоа ] |
Рв)- |
|
Аналогично может быть представлена формула упругой
характеристики на участке хода |
—wa |
/: |
•^(3-4) — 5 (Рлол1 |
Ръ)- |
|
108
Динамическая жесткость амортизатора после отсечки дополнительной емкости (|а у |^ /) выражается формула ми (4.8) и (4.9). Обозначим:
Pi= &i/(&rH—w), |
(6.6) |
p2 = 6i/(6i—l+ w ). |
(6.7) |
С учетом (6.6) и (6.7) можем записать формулы жестко сти.
На участке хода / ^ оу^ |
оуд |
|
|
^(1-2) — |
Ь_ |
Ь |
P + I |
*1 |
Ь — 1 |
|
на участке хода —ауд^ а у :^ —[
, |
Ъ ( ь у oY+i |
С(3-4) |
0 6, ( b + I) г* • |
В приведенных формулах |
|
6 = У/S |
я bi=*VolS—L |
Упругую характеристику и динамическую жесткость бу дем рассчитывать следующим образом.
Предварительно вычислим динамические жесткости в' положении статического равновесия с0, значение 6i и
величины b/bi, (6/(6—/))т, (Ь/(Ь+1)У для принятых
значений Ь. Очевидно, что эти параметры остаются по стоянными при заданном значении объема дополнитель ной емкости Уд.
В качестве примера расчет выполнен для шести зна чений приведенной высоты столба сжатого газа b: 1• 10~2;
3-10-2; 5-10-2; 10-10-2; |
15-10-2; 2 0 -I0-2 м. В расчетах |
принято 1 = 0,2- Ю-2 м, у = |
1,3. |
. На рис. 6.6 построены упругие характеристики амор тизатора с регулируемым объемом дополнительной емко сти, которая отключается при деформациях |а у |^ /. Тол стой линией изображена упругая характеристика для приведенной высоты столба сжатого газа 6= 1 • 10-2 м. Семейство упругих характеристик для 6 ^ 3 - 10-2 м про ходят рядом друг с другом и изображены на рис. 6.6 тонкой линией.
В точках отключения дополнительного объема (ха= 1, w = —l) имеет место излом упругих характеристик. Фак-
100
тическн отсечка происходит не в точке, а на некоторой длине — зоне отсечки, поэтому отдельные отрезки кри вой упругой характеристики сопрягаются плавно. В слу
чае работы только |
основного |
объема сжатого |
газа |
(Уд = 0, 6=1-10-2 м) |
упругая |
характеристика не |
имеет |
существенных изломов. Однако и в этом случае меха низм отсечки обеспечивает увеличение энергоемкости амортизатора.
Рис. 6.6. Упругие характеристики двухобъемного амортизатора с пе рестраиваемой частотой.
Сравнивая графики рис. 6.4 и 6.6, можно установить,
что все |
упругие характеристики в интервале |
МО-2 м ^ |
^ 6 ^ 2 0 |
- 1 0 - 2 м проходят близко к упругой |
характери |
стике однообъемного амортизатора с приведенной высо той столба сжатого газа 6 = 1 -1 0-2 м о, следовательно, имеют высокую энергоемкость.
Амортизатор с одним объемом имеет частоту собст венных колебаний /о=6 Гц. Введение регулируемой до полнительной емкости позволяет обеспечить плавную пе рестройку частот в диапазоне 1 ,5 ...6 Гц и при этом практически сохранить характер упругой характеристи ки, энергоемкость и, следовательно, полный ход аморти
затора |
(шст=1-10-2 м, ад = |
1 • 10-2-м). |
На |
рис. 6.7 изображены |
характеристики динамиче |
ской жесткости амортизатора с перестраиваемой часто той для значений приведенной высоты сжатого газа 6= = 1-10~2; 3-10-2 и 20-10-2 м. Кривые жесткости для де формаций \ w \ ^ l также проходят рядом друг с другом. 110
Из сопоставления графиков рис. 6.5 и 6.7 видно, что жесткости упругих характеристик амортизатора с пере страиваемой частотой (1 ■ 10—2 M sg;6<20-10-2 м) и одно объемного амортизатора (6=1-10-2 м) на участках хода
\ w \ ^ l отличаются незначительно. |
В то же время жест |
|||||||||||||
кости на участке хода |
|оу| < / резко различаются. Имен |
|||||||||||||
но поэтому |
обеспечивает |
Зона отсечка |
с,кН/м |
|
||||||||||
ся |
|
изменение |
|
частоты |
|
|||||||||
собственных |
|
колебаний. |
доп, емкоета ^ |
800____ Ь’3-10 |
||||||||||
|
|
|
|
|
Hot |
|
||||||||
|
Следует иметь |
в виду, |
|
“ |
I |
|
|
|||||||
|
|
|
м |
|
||||||||||
что |
упругие |
характери |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
zi Ту/ |
||||||||||
стики и жесткости одпо- |
|
|
|
т |
rJ! |
|
||||||||
объемного |
амортизатора |
|
|
|
|
|||||||||
с |
приведенной |
высотой |
b-1-Ю2з-ю'г20-10%ног- |
Щ20-10г |
||||||||||
столба сжатого газа |
b — |
ч |
\ |
|
3101 |
|
||||||||
= 1-10-2 |
м |
и |
двухобъем |
|
20-10%, |
|
||||||||
ного |
амортизатора |
точно |
|
|
N->А |
|
||||||||
— -------------— |
y J S r - '. |
— т Я21_____ |
I |
|||||||||||
с |
такой |
же высотой |
не |
- i W 1 |
-0,5-10 |
-I |
О |
1 |
tJMO |
|||||
совпадают. |
|
Жесткость |
|
|
|
|
ю,м |
|||||||
двухобъемного |
амортиза |
Рис. 6.7. Динамические жесткости |
||||||||||||
тора |
на |
участке |
|
|ш |> / |
двухобъемного |
амортизатора. , |
||||||||
больше |
жесткости |
одно |
|
|
|
|
|
|
объемного амортизатора. Это обстоятельство объясняет
ся тем, что у двухобъемного амортизатора |
на участке |
хода \ w \ > l работает не весь объем сжатого |
газа, а его |
часть. |
|
В заключение необходимо отметить, что, поскольку диапазон перестройки частоты собственных колебаний сравнительно невелик (не более 4—5), на практике пред почтение следует отдавать двухобъемным амортизаторам с постоянным дополнительным объемом (]/s =const). В зависимости от характера воздействий (вид носителя) может определяться необходимый дополнительный объ ем и, следовательно, частота собственных колебаний. Амортизаторы с перестраиваемой частотой целесообраз но использовать при моделировании.
6.4. Расчет подвески для защиты РЭА от мощных низкочастотных колебаний сейсмического характера
В ряде случаев радиоэлектронная аппаратура долж на сохранять свою работоспособность при воздействии на нее мощных низкочастотных колебаний сейсмического характера. Такие колебания возникают в грунте при зем
I I I
летрясениях и при воздействии мощных взрывов. В не которых источниках [31, 78] приводятся характеристики сейсмических волн, возникающих при ядерных взрывах. Как и при землетрясениях, первоочередная уязвимость мелко заглубленных в грунт конструкций при мощном взрыве может быть связана лишь с интенсивными дви жениями окружающей земли [31]. Движение грунта на ряду с мощной ударной волной в грунте, которая обус
ловливается непосредст венно взрывом вызывает ся также воздушной взрывной волной, распро страняющейся вдоль по верхности грунта. Эта индуцированная воздуш ной волной грунтовая волна имеет весьма су щественное значение, по скольку она переносится на большие расстояния воздушной взрывной вол ной, тогда как интенсив
ность прямой ударной грунтовой волны быстро падает. Пока ударная волна в воздухе остается сильной и движется с большой скоростью, сейсмическая волна сле дует за воздушной. По мере ослабления воздушной вол ны и приближения ее скорости к скорости звука в возду хе сейсмическая волна в грунте начинает обгонять удар
ную волну в воздухе.
Возникает ситуация, когда сейсмическая волна может прибыть в данную точку пространства раньше воздуш ной волны. Вертикальные ускорения сейсмической волны могут составлять 2. . . 13^, вертикальные смещения грун т а — 15-10~2... 25-10-2 м, горизонтальные смещения грунта- 5 - 10-2 м [31]. В некоторых случаях эти .значе ния могут быть даже больше.
В настоящем параграфе мы рассмотрим возможности применения пневматических упругих элементов для за щиты РЭА от мощных низкочастотных воздействий, по этому здесь нет необходимости приводить все возможные комбинации параметров сейсмических волн.
Несложные расчеты показывают, что для приведен ных параметров сейсмической волны минимальная ча
112
стота колебаний грунта составляет около 1 Гц. Возмож ны также волны и с более низкой частотой.
Положим, что для эффективной защиты РЭА анти сейсмическая подвеска должна иметь собственную часто ту около 0,5 Гц.
На рис. 6.8 изображена схема маятникового подвеса для защиты аппаратуры от горизонтальной сейсмической волны. Кинетическая энергия системы определяется сле дующим выражением [78]:
7 W i со2/2 + / 2ш2/2 + т / 2со2/2,
где / — момент инерции; / — длина маятников, т — мас са объекта.
Очевидно, что J i = J2= m ilz/3, поэтому
Т= 0 ,5 (2пг±12/3 + 1п12) ср2.
Потенциальная энергия системы определяется как сумма потенциальных энергий ее элементов в поле сил тяжести.
Имеем
hi = lh—0,5/ (1 —cos ср), h3= l (1—cos ф), П = migl (1—cos ф) -\-mgl (1—cos ф).
Вследствие малости угла ф
cos ф= 1 —ср2/2, 1 —cos ф = ф2/2.
Следовательно,
II = 0Д т ^ + т ^ / ф р 2.
Масса аппаратуры с платформой в реальных подвесках значительно большие массы стержней — маятников, т. е. m ^nii. Таким образом,
Т m 0,5mPf2; П 0,5mgl’f .
В таком случае коэффициент инерции, или приведен ная масса системы, a —ml2 и коэффициент жесткости с=
= mgl.
Круговая частота подвеса
со = j/ mgl/ml~ = ] / g/l-
Определим длину маятникового подвеса I, частота соб ственных колебаний которого равна 0,5 Гц:
I==g/4x2f2= 9,81/4л2 -0,25 = 1 м.
Коэффициент впброизоляцнн определяем по формуле (3.16), а эффективность виброизоляции — по формуле
8—5<|7 |
113 |