22.1 Статический и динамический расчеты системы виброизоляции.

Мерой борьбы с вибрациями является виброзащита РЭС с помощью различных систем виброизоляции: м/у защищаемым объектом и вибрирующей поверхн. помеща­ются устройства-виброизоляторы, которые ослабляют вибрационные воздействия на объект. Основным эл-том виброзащитной системы служит амортизатор (виброизолятор) - конструкция, объе­диняющая упругий и демпфирующий элементы. Упругие силы в амор­тизаторе создаются стальными пружинами, упругой составляющей же­сткости резиновых или полимерных элементов, упругостью металлорезины или троса. Амортизаторы можно разделить на следующие группы: резинометаллические, пружинные с воздушным демпфированием, пружинные с фрикционным демпфированием, цельнометалличе­ские со структурным демпфированием. Параметры амортизаторов:

1. номинальная нагрузка амортизатора Рн, при которой статическая деформация упругого элемента находится в пределах рекомендуемых значений;

2. частота свободных колебаний при номинальной нагрузке вдоль ос­новной оси;

3. статический прогиб при номинальной нагрузке Zст;

4. жесткость амортизаторов к;

Снижение нагрузки на амортизатор ведет к повышению жесткости, пе­регрузка — к снижению надежности системы. По частотным свойствам амортизаторы подразделяются на низкоча­ст. (fo = 3...4 Гц), средне (f₀ = 8... 10 Гц) и высокоч. (fo = 20...25 Гц).

Статический прогиб, номинальная нагрузка и жесткость амортиза­тора связаны соотношением к = Р _н /z_ст.

Расчет виброизоляции начинают с выбора амор­тизаторов. Должны учитываться масса и га­баритные размеры блока, параметры внешних механических (диапазон частот вибраций, амплитуды перемещений и ускорений при вибрациях, направление действия возбуждающих колебаний) и климатических воздействий.

Выбор амортизаторов производится по расчетному значению на­грузки, которое находят из условия равенства общей статической гру­зоподъемности амортизаторов массе блока: Р _а = тg /n_а, где т — масса блока; n_а — число амортизаторов в системе виброизоляции. Обычно принимают n_а>3. Значение Рa должно быть близким к номинальной нагрузке амортизатора Рн .

После выбора амортизаторов решают задачу их расстановки. Условия рационального монтажа: общая статическая грузоподъемность всех амортиза­торов равняется весу блока; центр масс (ЦМ) и центр жесткости (ЦЖ), т.е. точка приложения равнодействующей сил реакций амортизаторов, совпадают или лежат на одной вертикали.

Если все амортизаторы имеют одинаковую жесткость к_z, то смещение блока вдоль оси z будет происходить без перекосов, т.е. исключаются поворо­ты относительно осей х; и у. Частота свободных колебаний вдоль оси z: , где n_а - число амортизаторов; m - масса виброизолируемого объекта.

Координаты центра жесткости амортизаторов можно вычислить че­рез статические моменты жесткости относительно координатных пло­скостей: где х_i, y_i z_i,- — координаты расположения амортизаторов; k_xi, k_yi,k_zi., — жесткости амортизаторов но направлениям осей координат.

Условия рациональной расстановки предст. в виде:

где Р_i - реакция i-го амортизатора.

Первое уравнение системы (4.22) показывает, что общая грузоподъ­емность всех амортизаторов равна весу амортизируемого объекта, 2-условия равновесия пространст­венной системы параллельных сил, 3- усло­вия равенства нулю центробежных моментов реакций амортизаторов относительно главных центральных осей инерции блока. Решение уравнений (4.22) представляет собой содержание задачи статического расчета системы виброизоляции. Чтобы произвести расчет такой систе­мы, необходимо задать (4п_а - 7) величин. Например, при числе аморт. n_а = 3 требу­ется взять пять величин. Обычно дополни­тельные условия задают в виде координат расположения определенно­го числа амортизаторов, симметричного расположения амортизаторов относительно центра масс и др. В результате решения уравнений (4.22) получают значения коорди­нат всех амортизаторов и их реакций Р_i. Зная реакции амортизаторов, можно определить статические прогибы Z_i ⁼ P_i /к_z. Если статические прогибы амортизаторов различны, то производится выравнивание объ­екта с помощью компенсирующих прокладок. Толщину прокладок на­ходят как разность статических прогибов.

Расчет виброизоляции конструкций РЭС завершается определени­ем динамических характеристик системы и эффективности амортиза­ции. Для выбранного типа амортизаторов и, следовательно, известных значений жесткости находят частоту свобод­ных колебаний объекта: и частотную расстройку: , где w_H — нижнее значение частоты диапазона частот внешних вибрационных воздействий. Далее определяют коэффициент передачи вибраций ŋ и эффективность виброизоляции: Э=(1-ŋ)×100%. Если значение

эффективности ниже требуемой величины, то пересматривается структура системы виброизоляции.