Пассивная виброизоляция.

Пассивная виброизоляция – изоляция аппаратуры от вибрирующего основания.

Изоляция возможна за счет установки амортизаторов. При пассивной виброизоляции определяются амплитуды перемещения блока, которые при надежной защите должны быть меньше возмущающих и далее рассчитываются усилия в элементах конструкции амортизаторов.

Часто по определенным амплитудам блока рассчитывают ускорения элементов конструкций. Рассчитанное ускорение сравнивается с допустимым. Если оно меньше или равно допустимому, то система спроектирована верно, если больше, то необходимо внести коррективы в систему амортизации. Постановка задачи такова: спроектировать систему амортизации, при .

Вынужденные колебания системы при пассивной виброизоляции.

Блок установлен на условном амортизаторе.

C - жесткость амортизатора; b - коэффициент демпфирования демпфера m - масса блока Основание колеблется по гармоническому закону

При вибрации основания происходит перемещение блока. Нам необходимо определить параметры колебания блока: D = ?; =?;

Рассмотрим систему с одной степенью свободы. Решение получается при помощи уравнения Лагранжа.

- с учетом сжатия с обоих концов.

Уравнение Лагранжа имеет следующий вид:

Вынужденные колебания системы виброизоляцииции описываются неоднородными дифференциальными уравнениями второго порядка. Искомая амплитуда D является решением этого уравнения. Это сумма решений однородного и частного решения неоднородного уравнения, т.е.

D = D₀ + D₁

D₀ – решение однородного дифференциального уравнения.

D₁ – частное решение неоднородного уравнения.

Для получения D₀ правая часть уравнения приравнивается к нулю. Т.о. получаем уравнение, которое описывает свободное движение объекта. Ввиду быстрого затухания свободных колебаний в практических случаях можно не учитывать D₀ , тогда D= D₁ и искомое решение получается в виде частного решения этого уравнения:

введем обозначения:

- коэффициент динамичности.

- коэффициент виброизоляции.

Отношение статической упругой силы к амплитуде силы возбуждающих колебаний:

Т.о. , т.е. взаимосвязь между амплитудой вибрации блока и амплитудой вибрации основания описывается коэффициентом динамичности. Коэффициентом динамичности показывает во сколько раз амплитуда вибрации блока больше (или меньше) амплитуды вибрации основания. Для защиты блока необходимо выполнение следующего соотношения: .

Частота вынужденных колебаний блока равна частоте возмущающих воздействий.

Амплитуда вибраций блока определяется соотношением , т.е. соотношения возмущающего воздействия и собственной частоты системы.

8. Классификация внешних воздействий:

* Не кинематические ВВФ, а климатические ВВФ.

Механические и внешние воздействующие факторы:

1. Колебания:

   1. синусоидальная случайная вибрация;

   2. акустический шум (акустические воздействия характерны для ракетной и бортовой ЭВС, иногда для военной аппаратуры; начинается с );

   3. качка (характеризуется амплитудой, частотой и периодом);

   4. крен, наклон.

2. Удар – кратковременное воздействие внешней силы:

   1. механический;

   2. удар при свободном падении;

   3. сейсмический удар;

   4. гидравлический удар;

   5. аэродинамический удар;

   6. баллистический удар.

3. Ускорение:

   1. линейные;

   2. угловые;

   3. центростремительные;

   4. невесомость.

4. Механическое давление:

   1. статическое;

   2. динамическое.

5. Сила:

   1. постоянная;

   2. переменная.

6. Момент и распределенный момент.

7. Поток жидкости:

   1. скорость течения;

   2. скоростной напор.

В процессе эксплуатации и транспортировки РЭА подвергается воздействию следующих механических сил:

1. Вибрация - периодические колебания элементов или конструкции в целом;

2. Удар - кратковременное воздействие внешней силы;

3. Центробежные и линейные ускорения;

4. Акустические воздействия.

Наиболее распространены 1 и 2 виды воздействий; 3-й вид воздействий может быть оценен путем статического расчета за счет суммирования существующих уже статических усилий (вес, ….) и возникающих за счет них ускорений.

Так как в случае 3 все сводится к статическому расчету, в данном курсе эти виды ускорений не рассматриваются. Если при расчете оказывается, что больше критического значения необходимо принимать соответствующие меры.

Акустические воздействия характерны для ракетной и бортовой РЭА, иногда для военной аппаратуры. Способы защиты от них особые и решаются индивидуальным порядком. В данном курсе не рассматриваются.

В связи с наличием данных воздействий, к РЭА предъявляются следующие требования:

1. Вибропрочность - способность противостоять разрушительному действию вибраций в заданном диапазоне частот и ускорений и сохранять свои параметры в пределах нормы после окончания длительного действия вибрации.

2. Виброустойчивость - способность РЭА сохранять свои параметры в пределах нормы во время действия вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений.

3. Ударопрочность - способность сохранять свои параметры в пределах нормы после воздействия ударов.

4. Удароустойчивость - способность сохранять свои параметры в пределах нормы во время воздействия ударов.