Сделай Сам Свою Работу на 5

Лекция 3. Испытания на механические воздействия





Радиоэлектронные и измерительные устройства и системы, установленные на подвижных объектах, а во многих случаях и на стационарных установках, подвержены механическим воздействиям – вибрации, ударам, шуму, качке, сейсмическим факторам и другим.

Соответственно, существуют следующие виды механических испытаний:

- на обнаружение резонансных частот конструкции и проверку отсутствия их в заданном диапазоне частот;

- на виброустойчивость и вибропрочность;

- на ударную прочность и ударную устойчивость;

- на воздействия одиночных ударов;

- на воздействие линейных ускорений;

- на воздействие акустического шума.

Все механические испытания проводят при нормальных климатических условиях под электрической нагрузкой или без нее.

Возможное повышение температуры окружающего воздуха при испытаниях за счет выделения тепла испытательным оборудованием (стендом) или испытываемым изделием допускается при условии, что она не превысит верхнего предела рабочей температуры среды согласно НТД, при этом допускается принудительный обдув стенда.

Практика показывает, что наибольшее влияние на испытываемое изделие оказывает сочетание вибрационных нагрузок и одиночных ударов. Поэтому испытания на указанные воздействия рекомендуется проводить в первую очередь, а испытания на воздействие других видов механических воздействий являются дополнительными. В то же время, при формировании очередности испытаний рекомендуется учитывать, например, что воздействие акустических шумов позволяет выявить те дефекты, которые не удается обнаружить при воздействии вибрации из-за влияния амортизирующих свойств конструкции прибора или его крепления.



Виды механических испытаний и их очередность указываются в программе испытаний, а их выбор зависит от назначения изделия, условий эксплуатации, типа производства. Например, стационарные платформенные большегрузные весы практически не испытывают воздействие вибраций при эксплуатации, но ударным нагрузкам подвергаются (в моменты въезда и съезда автотранспорта).

Надежная работа приборов обеспечивается наличием конструктивных запасов по вибропрочности, виброустойчивости, резонансной частоте и другим характеристикам.



Коэффициент конструктивного запаса по резонансной частоте:

Кз = fн /fв ,

где fн – наименьшая резонансная частота прибора, fв – верхняя частота рабочего диапазона, заданная НТД.

Чем выше значение fн , тем выше вибропрочность при прочих равных условиях.

Вибрация – это периодические колебания, которые возникают в устройстве под воздействием внешней возмущающей силы.

 

Различают детерминированную и случайную вибрации.

 

Детерминированная вибрация изменяется по периодическому закону, если описывающая ее функция изменяет значения через одинаковые промежутки времени Т (периоды колебаний) имея в общем случае в этих интервалах произвольную форму.

Частной разновидностью является гармоническая функция (имеет синусоидальную форму):

x(t) = A sin(ωt)

где x(t) – смещение от положения равновесия в момент t ; A – амплитуда смещения; ω=2πf – угловая частота.

В идеале связь между амплитудой, частотой и ускорением вибрации можно представить формулой

(t) = A ω2sin(ωt).

Спектр такой вибрации состоит из одной составляющей f = 1/Т.

 

На практике обычно имеют место колебания одновременно в разных направлениях, содержащие несколько гармонических составляющих.

Поэтому, периодическое колебание может быть представлено и как сумма ряда гармонических колебаний с разными амплитудами и частотами Такую смесь можно представить аналитически путем разложения в ряд Фурье:

x(t)=Ao + Ak cos(2πkf)

где k – номер гармоники; Ak – амплитуда k-ой гармоники; k f – частоты.

На практике периодическая вибрация наиболее распространена. Периодическую вибрацию с небольшими нелинейными искажениями часто относят к гармоническим колебаниям.



 

Случайная вибрация в отличие от детерминированной не может быть описана точными математическими соотношениями. По виду такой вибрации (если в предыдущие моменты удалось зафиксировать ее графически) невозможно точно предсказать значения ее параметров в последующие моменты времени.

Однако с определенной вероятностью Р можно предположить, что мгновенное значение, например, амплитуды x(t) попадет в некий интервал значений от х1 до 1+∆х):

Р[x1≤x(t)≤(x1+∆x)] = lim (τ-1∑∆ti),

где ∑∆ti – суммарная продолжительность нахождения амплитуды вибрации в рассматриваемом интервале за время наблюдения τ.

При неограниченном увеличении времени наблюдения τ правая часть этого выражения все более точно описывает вероятность такого события.

Так как случайную вибрацию можно рассматривать как результат суммы множества независимых случайных воздействий (вызывающих соответствующие колебания), то в соответствии с центральной предельной теоремой Ляпунова закон распределения такой вибрации приближается к нормальному. А следовательно, эту вибрацию можно характеризовать математическим ожиданием и дисперсией.

Возможно также исследовать случайную вибрацию с помощью метода частотного анализа, позволяющего описывать случайный процесс не во временно′й, а частотной области.

В качестве одной из характеристик здесь рассматривают спектральную плотность мощности случайной вибрации в полосе частот ∆f=f2-f1 :

S(f)= σ2/∆f,

т.е. спектральная плотность характеризует мощность колебательного процесса, приходящуюся на единицу частотного диапазона.

Среднее значение дисперсии случайной вибрации в заданном интервале частот можно измерить подавая сигнал с измерителя амплитуды на вход полосового фильтра.

Одной из разновидностей случайной вибрации является «белый шум» - шумовой сигнал, частотный спектр которого постоянен и равномерен в рассматриваемом диапазоне частот.

 

В соответствии со вторым законом Ньютона на каждый элемент конструкции изделия при вибрации (так как здесь имеет место ускоренное движение) действует сила инерции:

F = ma,

где m – масса элемента, a – ускорение элемента.

Отношение силы инерции F к силе тяжести Р называется перегрузкой

G = F/P = a/g

Значение перегрузки показывает, во сколько раз дополнительная сила инерции, действующая на элемент конструкции, больше его веса. Если на устройство воздействует синусоидальная вибрация, то перегрузка также изменяется по гармоническому закону.

 

Вибрация может вызвать обрывы проводников, деформацию или разрушение конструкции, самопроизвольное развинчивание резьбовых соединений и иные нарушения. Особенно опасны резонансные явления, возникающие в тех случаях, когда частота вибрации близка к собственным частотам узлов и элементов конструкции.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.