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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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