Аппаратное обеспечение испытаний изделий на воздействие вибрации
Описание файла
PDF-файл из архива "Аппаратное обеспечение испытаний изделий на воздействие вибрации", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "испытания радиоэлектронных систем" из 5 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "испытания радиоэлектронных систем" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Московский государственный технический университетимени Н.Э. БауманаАППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙНА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИИДопущено Учебно-методическим объединением вузовпо университетскому политехническому образованиюв качестве учебного пособиядля студентов высших учебных заведений,обучающихся по направлению 200500«Метрология, стандартизацияи сертификация», специальности 200501«Метрология и метрологическое обеспечение»МоскваИздательство МГТУ им. Н.Э.
Баумана2011УДК 620.175.5ББК 32.844-07А76Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.А. Барзов,канд. техн. наук В.А. ШалаевАппаратное обеспечение испытаний изделий навоздействиевибрации : учеб. пособие / В.Д. Шашурин,A76О.С. Нарайкин, С.А. Воронов, В.М. Башков, С.Н. Синавчиан,С.А. Козубняк. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011.– 74, [2] с. : ил.ISBN 978-5-7038-3334-6Рассмотрены вопросы выбора технических средств для испытаний изделий на воздействие вибрации. Даны классификации измерительного и испытательного оборудования, приведены примеры. Описаны принцип действия и основные характеристики преобразователей механических величин и способы их крепления к исследуемомуобъекту.Для студентов старших курсов, обучающихся по дисциплинам«Теория механических колебаний» и «Испытания радиоэлектронных систем».УДК 620.175.5ББК 32.844-07ISBN 978-5-7038-3334-6© МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 20111. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ВИБРАЦИИИ РЕЗУЛЬТАТЫ ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ1.1. Источники вибрацииСовременная радиоэлектронная аппаратура эксплуатируется всложных условиях, характеризуемых широким диапазоном режимов работы, а также разнообразием внешних воздействий, средикоторых наиболее «жестким» является вибрация. Так, около 60 %отказов радиоаппаратуры, установленной в изделиях аэрокосмической техники, возникает в результате воздействия вибрации. Источники вибрации чрезвычайно разнообразны.Вибрации в изделии возникают при его транспортировке иэксплуатации. При транспортировке аппаратуры следует различатьвнутренние и внешние источники возбуждающих колебаний.Внутренними источниками является, например, неравномерноевращение вала двигателя, деталей трансмиссии или ходовой части.К внешним источникам относятся неровности дороги, пульсирующие порывы ветра, атмосферная турбулентность, акустический шум, волнение водной поверхности и другие возбудители.При эксплуатации радиоаппаратуры источниками вибрациимогут быть как непосредственно элементы конструкции радиоаппаратуры (вращающиеся части вентиляторов и электродвигателей,агрегаты электропитания и преобразователи тока и т.
д.), так и узлы изделия, на которое аппаратура установлена. Наиболее сложный характер вибрации испытывает радиоаппаратура в изделияхракетно-космической техники, особенно в режиме запуска. Основными причинами вибрации в данном случае являются работа двигателя и аэродинамические эффекты.Такие источники вибрации в большинстве случаев можно изолировать от аппаратуры и ее виброчувствительных элементов. Интенсивность воздействия вибрации на изделие определяется нетолько амплитудой колебаний, но и максимальным ускорением.Наибольшую опасность для аппаратуры, находящейся под воздействием вибрации, создают резонансные эффекты, когда частотавибрации близка к собственным частотам колебаний элементов3конструкции. Значительную трудность в распознавании представляют параметрические резонансы элементов аппаратуры, борьба скоторыми затруднена в связи с тем, что параметрические колебания происходят в низкочастотных и высокочастотных диапазонах.1.2.
Результаты воздействия вибрациина функционирование приборовВибрационные перегрузки вызывают механические повреждения аппаратуры, ее монтажа и нарушение режима работы, а в некоторых случаях могут быть причиной неработоспособности аппаратуры. При совпадении частоты вибрации с собственными резонансными частотами элементов аппаратуры возможен обрывпроводов в местах их закрепления или соединения с деталью, нарушение герметизации, возникновение коротких замыканий междудеталями и т.
д. Мелкие радиодетали с выводами диаметром0,6…1,06 мм, длиной 30 мм и массой 0,03…12,4 г имеют собственные резонансные частоты 200…450 Гц. Уменьшение длинывыводов до 12,5 мм приводит к росту собственной резонанснойчастоты до 1000…1500 Гц, что можно использовать для уменьшения влияния вибрации. Увеличение резонансной частоты иуменьшение амплитуды колебаний достигается применением более толстых проводов, уменьшением массы деталей и использованием приспособлений для креплений шасси.В регулируемых радиоэлементах под действием вибрации может наблюдаться применение первоначально установленных номинальных значений: например, у переменных резисторов возможносмещение движка и изменение сопротивления, а у конденсаторов —изменение емкости. Кроме того, вибрация пластин конденсаторовпеременной емкости и электродов электровакуумных элементовможет вызвать появление микрофонного эффекта. Вибрация закрепленных с помощью шпилек, болтов и кронштейнов тяжелых радиоэлементов может привести к их поломке.Вибрации электровакуумных приборов вызывают повреждениенитей накала и подогревателей, нарушение контактов в местах точечных сварок, изменение межэлектродных расстояний, увеличение газовыделения и нарушение вакуума, рост виброшумов ламп,повреждение спая металла со стеклом и т.
п. Для электровакуумных приборов наиболее опасным является диапазон частот175…500 Гц, в котором расположены их собственные резонансныечастоты.4Вибрация вызывает отвинчивание крепежных элементов, что, всвою очередь, ведет к разгерметизации конструкции и ее возможной поломке.Действие вибрации на несущие элементы конструкций изделий(например, шасси, каркасы, стойки, кронштейны) в случае возникновения резонансных явлений может вызывать их поломку.
Резонансные явления в конструкциях возникают в диапазоне частот15…150 Гц. Некоторые конструкции изделий поглощают высокочастотные составляющие амплитудно-частотного спектра сильнее,чем низкочастотные. Поэтому при измерении вибрации около ееисточника форма колебаний элементов конструкции отличается отпериодической, а вдали от источника может быть даже синусоидальной.Вибрация уменьшается при установке между вибрирующимобъектом и его основанием различных упругих прокладок, применении виброизоляторов различного типа, изготовлении деталей изпластмасс и т. п.2.
ИСПЫТАНИЯ НА ВОЗДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИИ2.1. Цель испытанийСоотношения между степенью жесткости внешних механических воздействий, прочностью и стабильностью работы аппаратурыопределяют способность аппаратуры нормально функционироватьи безотказно выполнять требуемые операции. Одним из основныхи наиболее широко осуществляемых видов испытаний аппаратуры иее элементов на механические воздействия являются вибрационныеиспытания. Основная цель вибрационных испытаний — установление способности изделий противостоять разрушающему влияниюмеханических воздействий (испытания на вибропрочность), а такжеопределение их способности выполнять свои функции при сохранении значений электрических параметров в пределах установленныхнорм (испытания на виброустойчивость).В рекомендациях Международной электротехнической комиссии (МЭК) целью испытаний на воздействие гармонической вибрации названо определение устойчивости аппаратуры и ее элементов к воздействию вибрации с заданной степенью жесткости.5При испытаниях на воздействие вибрационных нагрузок необходимо решить следующие вопросы:1) подвергать ли испытаниям готовое изделие или его отдельные элементы?2) какое минимальное число измерительных точек следует выбирать и как они должны быть расположены для оценки распределения перегрузок в изделии?3) какие приспособления необходимо выбрать или изготовитьдля крепления изделия к источнику вибрации?4) какой метод испытания следует применить?5) каким оборудованием следует пользоваться и какой виброиспытательный комплекс следует создавать?2.2.
Виды испытанийСуществуют следующие виды механических испытаний аппаратуры и изделий:• стендовые или лабораторные;• полунатурные;• натурные в условиях эксплуатации.Стендовые или лабораторные виброиспытания осуществляют навибростендах, которые приближенно воспроизводят реальные динамические нагрузки, действующие на аппаратуру при транспортировании и эксплуатации. При таких испытаниях проверяют качествоизготовления, работоспособность и долговечность аппаратуры.Нормы стендовых испытаний должны соответствовать параметрам динамических нагрузок, полученным в реальных условияхэксплуатации аппаратуры.
Если таких данных нет, то при стендовых испытаниях принимают ориентировочные, несколько завышенные нормы, которые определяют по прототипам исходя из условий эксплуатации аппаратуры, аналогичной разрабатываемой.Общая длительность стендовых испытаний должна быть ограниченной, если не ставится задача определения предела долговечности аппаратуры.Стендовые испытания проводят в следующем порядке:1) определяют частоты резонансов в заданном диапазоне частот и испытывают на вибропрочность на фиксированных частотах(контрольные испытания);2) испытывают аппаратуру на вибропрочность в диапазонечастот, а затем на виброустойчивость.6После конструкционной доработки аппаратуру вновь подвергают вибрационным испытаниям.При определении резонансных частот аппаратуру в выключенном состоянии подвергают воздействию гармонической вибрациипри пониженных значениях ускорения, как правило, не превышающих 20 м/с2, в диапазоне частот 10…150 Гц. Резонансные частоты регистрируют и составляют их спектр.После нахождения спектра резонансных частот исходя из требований к испытаниям назначают одну или несколько нерезонансныхчастот, при которых проводят контрольные испытания аппаратурына воздействие ускорения при различной длительности испытания.Испытания на одной частоте предусматривают выявление производственных дефектов изготовления аппаратуры, поэтому при контрольных испытаниях ее не следует испытывать на резонанснойчастоте.Если испытания проводились на резонансной частоте, то вслучае обнаружения какого-либо дефекта трудно установить причину разрушения, так как при длительных испытаниях разрушениеможет быть вызвано действием резонансных эффектов, а не дефектом изготовления аппаратуры.
Поэтому испытания рекомендуется начинать с определения резонансных частот при пониженныхзначениях воздействующих ускорений гармонической вибрации.При испытании на вибропрочность в диапазоне частот аппаратура подвергается воздействиям гармонической вибрации с плавной разверткой частоты, а также широкополосной, узкополоснойили смешанной вибрации. При этом общее время испытаний разделяют на равные промежутки, в течение которых осуществляютиспытания на каждой выбранной частоте. Не рекомендуется проводить испытания на вибропрочность на резонансных частотах, заисключением некоторых случаев, которые оговариваются особо.Во время испытаний на вибропрочность в диапазоне частот аппаратуру и ее отдельные элементы периодически проверяют на отсутствие механических повреждений.Испытания на виброустойчивость проводят при включенномсостоянии испытываемой аппаратуры, поэтому к ней должны бытьподключены измерительные приборы, с помощью которых контролируют работоспособность и изменение параметров аппаратуры при воздействии на нее вибрации с заданной перегрузкой в заданном диапазоне частот.Перед проведением стендовых испытаний изделия осматривают и измеряют значения указанных в технических условиях пара7метров.