Защита рэа от механических воздействий. Характеристика механических воздействий.

В процессе эксплуатации большинства видов РЭА подвергается механическим воздействиям, характер и интенсивность которых зависят от источников воздействия и их расположения относительно аппаратуры. Наиболее часто источниками механических воздействий по отношению к аппаратуре являются: окружающая среда, силовые установки объекта, на котором установлена аппаратура, электромеханические устройства с возвратно-поступательным движением масс или неуравновешенными вращающимися роторами и т.п.

Непосредственное воздействие возмущающей силы на аппарат или элемент его конструкции называется силовым возбуждением. Случай, когда заданы законы движения отдельных точек системы (закон движения основания), называется кинематическим возбуждением.

К механическим воздействиям, ухудшающим надежность и стабильность работы аппаратуры, относятся линейные ускорения, вибрации и удары.

Линейные ускорения характерны для объектов, движущихся с переменной скоростью (разгон, торможение). Влияние линейных ускорений на детали конструкции и ЭРЭ обусловлено инерционными силами, которые могут во много раз превышать силы тяготения.

Результирующая сила, действующая на элемент конструкции при наличии ускорения - сила тяжести в состоянии покоя, инерционная сила - , результирующее ускорение

Центробежное ускорение при движении объекта по криволинейной траектории

Отношение действующего ускорения к ускорению свободного падения называют перегрузкой:

Трудность борьбы с влиянием линейных перегрузок заключается в том, что они практически не поддаются ослаблению. Обеспечение работоспособности элементов конструкции может быть достигнуто только за счет увеличения их жесткости или прочности, а это приводит к увеличению массы и габаритов конструкции.

Под вибрацией аппаратуры понимают механические колебания ее элементов или конструкции в целом. Вибрация может быть периодической и случайной. В свою очередь периодическая вибрация может быть гармонической и полигармонической, а случайная – стационарной, нестационарной, узкополосной, широкополосной.

Г армоническая вибрация редко встречается в реальных условиях, но широко используется при лабораторных испытаниях и при анализе динамических характеристик конструкции.

Возбуждение колебаний центробежной силой: центр тяжести ротора С имеет эксцентриситет r; при вращении возникает неуравновешенная центробежная сила которая вызывает вибрацию основания, на котором установлен аппарат.

Р_ц представляет собой геометрическую сумму вертикальной и горизонтальной составляющих сил .

Ж есткость основания в разных направлениях различна, соответственно и вибрация в этих направлениях будет различной.

В вертикальной плоскости виброперемещение основания будет происходить по закону

S_Z – амплитуда виброперемещения. Виброскорость и виброускорение определяют путем последовательного дифференцирования: (**)

Где - амплитуда виброскорости,

- амплитуда виброускорения.

Из (**) следует, что ускорение опережает по фазе перемещение на угол p, а скорость на p/2.

Таким образом основными характеристиками гармонических вибраций являются: амплитуда виброперемещения, виброскорости, виброускорения и угловая частота колебаний.

Гармоническая вибрация характеризуется коэффициентом виброперегрузки

Полигармоническая вибрация может быть представлена в виде суммы гармонических составляющих.

Случайная вибрация – вибрация, параметры которой изменяются во времени случайным образом.

О на может быть стационарной и нестационарной.

У стационарной вибрации математическое ожидание виброперемещения равно нулю; математическое ожидание виброскорости и виброускорения постоянны. У нестационарных вибраций постоянства статистических характеристик не наблюдается (вибрации при движении транспорта).

У дар – механическое воздействие нагрузки на элементы аппаратуры в течение короткого времени. Интенсивность ударного воздействия зависит от формы, амплитуды и длительности ударного импульса. Формой ударного импульса называется зависимость ударного ускорения от времени a(t).

Для упрощения при расчете форму ударного импульса идеализируют, заменяя ее подходящей более простой формой ( прямоугольной, треугольной, синусоидальной и т.п.). При замене реального импульса идеализированным следует уделять внимание крутизне фронта и среза, т.к. от них зависит «жесткость» удара.

Амплитудой импульса называется максимальное значение ударного ускорения Н; длительностью - интервал времени действия импульса t. Эти три характеристики а(t), Н, t задаются для расчета ударных воздействий и конструирования средств защиты.

Ударные воздействия характеризуются коэффициентом перегрузки

К аппаратуре, предназначенной для работы в условиях механических воздействий, предъявляются требования прочности и устойчивости в условиях этих воздействий. К аппаратуре, не предназначенной для работы в этих условиях, предъявляются требования только прочности.

Под прочностью (вибро- и ударопрочностью) к воздействию механических факторов понимают способность изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах норм, установленных стандартами, после воздействия механических факторов.

Под устойчивостью (вибро- и удароустойчивость) к воздействию механических факторов понимают способность изделия выполнять заданные функции и сохранять свои параметры в пределах норм во время воздействия механических факторов.

Для обеспечения необходимой надежности и стабильности РЭА при интенсивных механических воздействиях применяют следующие способы:

1. использование наиболее устойчивых к механическим воздействиям электро- и радиоэлементов и узлов; повышение прочности конструктивных элементов;

2. защита РЭА от источников механических воздействий, достигаемая установкой амортизаторов (общая амортизация и локальная, амортизируются части изделия или элементы);

3. устранение или уменьшение до допустимого уровня резонансных явлений в конструкциях РЭА (сдвиг спектров собственных частот колебаний элементов конструкции за верхнюю границу диапазона частот возмущающего воздействия или увеличением демпфирующих свойств);

4. применение виброизоляции виброактивных устройств;

5. применение активной виброзащиты в виде автоматических систем с внешним источником энергии.