4. Испытания на вибрационные нагрузки

Основной целью вибрационных испытаний является установление способности изделий противостоять разрушающему влиянию механических воздействий, а также определение их способности выполнять свои функции при сохранении электрических параметров в пределах установленных норм.

Процесс проведения испытаний.

Проводится внешний осмотр изделий. Проверяются параметры согласно ТУ и ПИ. Затем осуществляется закрепление изделия на вибростенде так, чтобы вибрация передавалась с минимальными потерями. Положение аппарата на вибростенде должно соответствовать эксплуатационному положению. В зависимости от условий эксплуатации выбирается диапазон частот вибрации.

Различают два основных метода проведения испытаний на воздействие одночастотного синусоидального колебания: а) метод фиксированных частот; б) метод качающейся частоты.

При осуществлении метода фиксированных частот контроль за работой изделия производится при плавном изменении частоты. В случае обнаружения резонансных частот рекомендуется дополнительная выдержка изделия с целью выявления причины.

Продолжительность выдержки при испытаниях на виброустойчивость не менее 5 мин., а при испытании на вибропрочность от 1 до 10 часов при длительном воздействии и от 20 до 50 мин при кратковременном.

Метод качающейся частоты характеризуется тем, что в зависимости от установленной для испытаний степени жесткости производится плавное изменение частоты сначала в сторону увеличения, а затем уменьшения, причем время прохождения диапазона в одном направлении также зависит от степени жест­кости.

Иногда испытания осуществляются в процессе производства. Так, на конвейере регулировки телевизионных приемников осуществляются испытания на виброустойчивость: частота 25-35 Гц, амплитуда вибрации 2,1 мм, вибрационное ускорение 2,0-2,5 g, продолжительность 60 сек.

В процессе испытания не должно наблюдаться отключение телевизора, уменьшение громкости звука, исчезновение изображения таблицы 0249.

Следует отметить, что испытания на виброустойчивость рекомендуется проводить методом фиксированных частот, а испытания на вибропрочность - методами фиксированных иди качающихся частот.

Недостатком указанных методов является то, что в каждый данный момент времени на изделие воздействуют одночастотные синусоидальные колебания, не спектр частот, как при реальных условиях эксплуатации.

Испытательное оборудование

Вибростенды оцениваются следующими параметрами:

1. Номинальной грузоподъемностью, кг.

2. Испытательным диапазоном частот, Гц.

3. Максимальным ускорением.

4. Максимальной амплитудой смещения.

5. Формой колебаний.

6. Коэффициентом нелинейных искажений,%.

7. Размерами рабочей площади стола.

Наибольшее применение имеют вибростенды, использующие механические и электрические приводы. Механические вибростенды бывают центробежные (а) и эксцентриковые (кривошипно-шатунные) (б):

а) б)

Рис. 1. Вибростенды

Из электрических стендов наиболее широкое применение получили электродинамические, принцип действия которых основан на том, что при протекании тока звуковой частоты по обмотке подвижной катушки, находящейся в постоянном магнитной поле, возникает сила, заставляющая подвижную катушку и связанный с ней стол совершать колебания с частотой тока в обмотке катушки.

Амплитудное значение возбуждающей силы определяется следующим выражением:

F=BLI[кГ] , (6)

где B - магнитная индукция; L - длина провода подвижной катушки, см; I - эффективное значение силы тока звуковой частоты катушки, А.

Частота до 10 кГц. Однако чем выше частота, тем меньше амплитуда колебаний.

Ускорение 100 g , амплитуда смещения до 20 мм.

Испытания на ударные нагрузки проводят с целью оценки прочности и устойчивости изделия.

При испытании на ударную прочность проверяют способность выдерживать разрушающее воздействие ударов и продолжать нормально функционировать после их прекращения, а при испытании на ударную устойчивость проверяют способность изделия выполнять свои функции при воздействии ударных нагрузок.

При воздействии любых симметричных ударных импульсов (полу-синусоидальной формы, прямоугольной) «остаточный» спектр представляется кривой вида затухающей синусоиды в то время, как для импульсов пикообразной формы «первичный» и «остаточный» спектры достаточно хорошо совпадают. Это свидетельствует о том, что пилообразный импульс ускорений одинаково нагружает различную РЭА и входящую в нее элементы независимо от собственных резонансных частот. Поэтому пилообразные импульсы позволяют унифицировать систему испытаний.

Подготовка изделия к испытаниям, установка и крепление на стенде такое же, как и при испытаниях на воздействие вибрации. Отличие заключается в виде механических воздействий/ 4,6/.

Испытание на ударную прочность могут производиться под электрической нагрузкой и без нее, а на ударную устойчивость – обязательно под электрической нагрузкой.

Рекомендуется испытание на ударную устойчивость проводить после испытаний на ударную прочность, а иногда их совмещают.

Переносная РЭА испытывается на ударную прочность при закреплении в трех взаимно перпендикулярных положениях. При весе РЭА до 10 кг она испытывается с ускорением 120 g , а при весе свыше 10 кг с ускорением 100 g .

Испытательное и контрольно-измерительное оборудование.

Воздействие многократных ударных нагрузок производится с помощью специальных установок, основными параметрами которых являются: максимальная грузоподъемность, максимальное ускорение, длительность импульса ударов, число ударов в минуту, допустимая продолжительность непрерывной работы.

Для испытания на ударные нагрузки используются механические и электродинамические стенды и установки. Благодаря относительной простоте конструкции наибольшее распространение получили ударные механические установки, в которых ударные ускорения создаются в вертикальном направлении при ударе свободно падающего стола о упругое основание.

Форма кривой изменения ускорения за время длительности ударного импульса зависит от того, как с момента соприкосновения рабочего стола с упругими элементами ударное ускорение нарастает до максимального значения, а затем уменьшается до минимального значения.

Импульсы ускорения различных форм могут быть получены за счет применения гидравлических и механических средств торможения. Измерение параметров ударных воздействий, испытываемым изделием может производиться с помощью различных преобразователей сигналы, с которых усиливаются, записываются на самописце или просматриваются на экране электронного осциллографа. Испытания на воздействие одиночных ударов могут производиться с помощью трех основных типов оборудования:

1. Устройств с вертикальным сбрасыванием по направляющим.

2. Устройств со свободным падением.

3. Копров маятникового типа.

1. Устройства с вертикальным сбрасыванием по направляющим конструктивно может быть выполнено в виде каретки, свободно перемещающейся вверх и вниз между двумя вертикальными стальными стойками по рамкам. Испытываемое изделие закрепляется на каретке и потом вручную или подъемником поднимается вверх. На нижней стороне каретки смонтировано замедляющее устройство в виде пневматического, плунжера, состоящего из цилиндра и поршня с регулируемым клапаном, что позволяет регулировать интенсивность удара. Отрегулировав плунжер на заданное значение перегрузки, освобождают поднятую вверх каретку с испытываемым изделием, и они падают на стальную плиту основания.

Достоинства: простота, возможность контроля положения изделия до и во время удара.

Недостаток: каретка может заедать, приводя к ложным эффектам.

2. Стенд свободного падения испытываемого изделия представляет собой стол, в верхней части которого установлена рама залитая бетоном. Через отверстие в бетоне пропущены два толкателя, в верхней части которых укреплены стальные планки, оклеенные демпфирующим материалом. Нижняя часть толкателей упирается в эксцентрики. При вращении эксцентриков толкатели поднимаются на определенную, регулируемую высоту, а затем резко опускаются, и изделие установленное на планках падает на бетонный стол.

Достоинство: простота.

Недостаток: трудность контроля положения и скорости изделия до и во время удара.

3. Копры маятникового типа основаны на использовании силы инерции массы молота, прикладываемой к испытываемому изделию. Работа копра маятникового типа заключается в том, что маятник поднимается на угол равный 160-180, в верхние положения и фиксируется. На опоры устанавливают основание, на котором крепится испытываемое изделие. После освобождения маятника он падает на основание, передающее силу удара изделию. Энергия E, равная произведению ее веса на расстояние от оси качания до центра тяжести, частично расходуется при ударе по основанию с изделием, а частично затрачивается на отскок E₁ маятника. Величина энергии удара, воздействующего на изделие, определяется как разность между первоначальным запасом энергии E и фиксируемой энергией отскока E₁.

Eуд=E-E₁ (7)

Достоинство в том, что отсутствуют направляющие искажающие результаты измерений.

Недостаток: сложность конструкции и необходимость использования оптических методов измерения скорости падения.