Конструирование РЭС (архив книг) (Book4)

Посмотреть архив целиком

Виброскорость и виброускорение находят в результате дифферен-
цирования (4.1):

v (f) = z (t) = ωZ cos ω t;


a (t) =ż (t) = - ω 2 Z sin ω t.

.

Виброускорение при гармонической вибрации опережает по фазе
виброперемещение на угол π, виброскорость на угол π/2.

Амплитуды виброперемещения Z, виброскорости ωZ, виброускоре-

ния ω2Z и угловая частота колебаний являются основными характери-
стиками гармонической вибрации. Однако кроме них гармоническую
вибрацию можно характеризовать вибрационной перегрузкой

(4.2)

Если в (4.2) амплитуда виброперемещения выражена в мм, а ускоре-
ние силы тяжести в мм/с2 , то соотношение для вибрационной пере-
грузки можно записать в виде

nB = Zf2/250,

гдеf— круговая частота вибраций.

Полигармоническая, или сложная периодическая, вибрация может
быть представлена в виде суммы гармонических составляющих.

Для случайной вибрации характерно то, что ее параметры (амплиту-
да виброперемещения, частота и др.) изменяются во времени случайно.
Она может быть стационарной и нестационарной. В случае стационар-
ной случайной вибрации математическое ожидание виброперемещения
равно нулю, математические ожидания виброскорости и виброускоре-
ния постоянны. В случае нестационарных вибраций статистические ха-
рактеристики не постоянны.

Кроме вибрации, аппаратура может подвергаться ударным воздей-
ствиям, возникающим при эксплуатации, транспортировке, монтаже и
т.д. При ударе элементы конструкции испытывают нагрузки в течение
малого промежутка времени τ, ускорения достигают больших значений
и могут привести к повреждениям элементов. Интенсивность ударного
воздействия зависит от формы, амплитуды и длительности ударного
импульса.

Форма ударного импульса определяется зависимостью ударного ус-
корения a(t) от времени (рис. 4.1). При анализе ударных воздействий
реальную форму ударного импульса заменяют более простой, напри-
мер прямоугольной, треугольной, полусинусоидальной.

117

Рис. 4.1. Ударный импульс: а — форма реального ударного импульса;
б — эквивалентные формы

За амплитуду ударного импульса принимают максимальное ускоре-
ние при ударе.

Длительностью удара т называют интервал времени, в течение кото-
рого действует ударный импульс.

Последствием удара являются возникающие в элементах конструк-
ции затухающие колебания. Поэтому на практике возникает необходи-
мость в защите конструкций РЭС одновременно от ударов и вибраций.
Правомерность такой постановки вопроса обусловлена и тем, что в ре-
альных условиях эксплуатации конструкции могут подвергаться комп-
лексным механическим воздействиям, что должно найти отражение
при конструировании средств защиты. Приближенные значения от-
дельных видов механических воздействий на РЭС, эксплуатируемых на
подвижных объектах, приведены в табл. 4.1.

В результате механических воздействий в элементах конструкций
РЭС могут происходить обратимые и необратимые изменения.

Обратимые изменения характерны для электрорадиоэлементов и
приводят к нарушению устойчивости и ухудшению качества функцио-
нирования аппаратуры. В зависимости от физики протекающих в конст-
рукции процессов факторы, вызывающие обратимые изменения, можно
объединить в следующие группы:

деформации в активных и пассивных элементах, приводящие к измене-
нию их параметров (конденсаторы, катушки индуктивности, пьезоэлект-
рические кварцевые резонаторы, электровакуумные приборы и др.);

нарушение электрических контактов в разъемах и неразъемных сое-
динениях, вызывающее изменение омического сопротивления контак-
тов;

изменение параметров электрических, магнитных и электромагнит-
ных полей, которое может привести к нарушению условий электромаг-
нитной совместимости в конструкции.


Таблица 4.1



Название группы
РЭС

Уровни механических воздействий



Вибрации

Удары

Акусти-
ческий
шум



Линейные
перегрузки



частота

ускорение

ускорение

длительность

частота

ускорения



с'1

м/с2

м/с2

мс

мин -1

ДБ

м/с2

Возимые
на транспорте:
автомобильном,
гусеничном,
железнодорожном

4 ... 80
3 ... 30
2... 100

78,5
19,6
19,6

147
147
392

5... 10
5... 10
3... 10

40 ... 80
40 ... 80
40 ... 80

100
100
125

3,12
3,12

Судовые:
большие суда,
малые суда

4... 100
5 ... 150

78,5
58,9

147

s 147 ;

5... 10
5... 10

40 ... 80
40 ...80

140
140

3,12

Носимые
и портативные
на открытом воздухе

10 ... 70

37

98

5... 10

40 ... 80

85


Носимые
и портативные
в отапливаемом
помещении

10... 30

10,7

98

5... 10

40 ... 80

85


Самолетные

5. ..2000

1 ... 196

117...736

5... 15


150


Ракетные

0 ... 500

196,2

981

10...12


170


Космические

1 ... 2500

4,9 ...59




170


Необратимые изменения свойственны конструктивным элементам
РЭС, связаны с нарушением условий прочности и проявляются в меха-
нических разрушениях элементов. Разрушениям под влиянием механи-
ческих воздействий наиболее подвержены элементы, предварительно
нагруженные при их монтаже. Такими элементами являются болты,
винты, заклепки в предварительно напряженном (затянутом) соедине-
нии. Если запас прочности такой детали недостаточно велик, то при
дополнительных нагрузках в результате механических воздействий мо-
жет произойти ее разрушение. Нередки случаи разрушения сварных
швов, в которых имеют место остаточные термические напряжения, об-
рывы объемных проводников, соединяющих радиоэлементы, если при
выполнении монтажа проводники получили излишнее натяжение.

К необратимым изменениям, происходящим в конструктивных эле-
ментах РЭС при механических воздействиях, относятся усталостные

119

разрушения. Усталостью называется процесс постепенного накопления
повреждений в материале детали под действием переменных напряже-
ний. Механизм этого процесса связан со структурной неоднородностью
материала (отдельные зерна неодинаковы по форме и размерам, по-
разному ориентированы в пространстве, имеют включения, структур-
ные дефекты). В результате этой неоднородности в отдельных небла-
гоприятно ориентированных зернах (кристаллитах) при переменных на-
пряжениях возникают сдвиги, границы которых со временем расширя-
ются, переходят на другие зерна и, охватывая все более широкую об-
ласть, развиваются в усталостную трещину. Усталостная прочность ма-
териалов зависит от величины и характера изменения напряжений, от
числа циклов нагружения.

Конструкции РЭС, работающие в условиях механических воздейст-
вий, должны отвечать требованиям прочности и устойчивости. Соглас-
но ГОСТ 16962-71 под прочностью (вибро- и ударопрочностью) к воз-
действию механических факторов подразумевается способность конст-
рукций выполнять функции и сохранять значения параметров в преде-
лах норм, установленных стандартами, после воздействия механиче-
ских факторов.

Под устойчивостью (вибро- и удароустойчивостью) к воздействию
механических факторов понимают способность конструкции выпол-
нять заданные функции и сохранять свои параметры в пределах норм,
установленных стандартами, во время воздействия механических фак-
торов.

4.2. Моделирование механических воздействий
на конструкции РЭС

Конструкция РЭС представляет собой сложную механическую сис-
тему, состоящую из бесконечно большого числа материальных точек.
Поэтому при исследовании динамических процессов, возникающих в
конструкциях в условиях механических воздействий, неизбежен пере-
ход от реальных систем к упрощенным абстрактным моделям на основе
приближений и допущений. При этом должны учитываться следующие
факторы:

распределение инерционных и упругих характеристик системы и
число ее степеней свободы;






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.