книги из ГПНТБ / Горелов, В. А. Механические колебания в радиоэлектронике

- по -

монет слунить применение амортизаторов со значительным демп-

фированием (надршер, использование пенополиуретана) .либо

зведение в систему интенсивного деі.шфирования (амортизаторы

серий АФД и АІШ). В последнем случае используются нелиней­

ные демпфирующие силы сухого трения, а это накладывает допол­ нительные ограничения на возможность использования линейной теории, поскольку при наличии сухого трения в амортизаторе

формулы, выведенные для линейной системы, становятся неспра­ ведливыми. Все это приводит к заключению, что упругие амор­

тизаторы не могут рассматриваться как универсальное средство защ&ты приборов от вибрации в любом диапазоне частот: на са­ мых низких частотах защита с помощью упругих амортизаторов затруднена из-за габаритных ограничений, на высоких частотах

виброзащитные свойства системы определяются не только свой­ ствами амортизаторов, но и динамическими характеристиками самого прибора, массой амортизаторов, свойствами окружающей

среды и т.д. Поэтому выбор тех или иных конструктивных мер защиты зависит прежде всего от частоты вибрационного воздей­

ствия. Рекомендуется [іб] выделять следующие три диапазона

частот вибрации, в каждой из которых имеются свои особеннос­ ти использования амортизаторов:

О * 15 Гц , 15 + 300 Гц и 300 + ІОСЮ Гц.

Считается, что от вибрационных воздействий первого диапазона защищать аппаратуру не следует, поскольку в этом случае воз­ никает необходимость применения очень мягких амортизаторов, исключительно нежелательных при действии линейных перегрузок. К тому же сами по себе низкочастотные вибрации не всегда опас­ ны: их амплитуды ускорений в диапазоне 0 к 15 Гц по нормам обычно не превышают 2 + 2,5 Cj , собственные частоты соьремен-

- Ill -

ной аппаратуры, как правило, намного выше 15 Гц, поэтому нет оснований опасаться возникновения резонансных явлений, а в нерезонансной области такие величины перегрузок не создают угро­ зы повреждения прибора, дане если он и не амортизирован.

В тех случаях, когда прибор все же нуждается в защите от

низкочастотной вибрации и создание виброзащитЕЫХ систем необ­ ходимо, эта система должна иметь весьма больше габариты. Величина свободного хода тогда определяется необходимостью защиты от ударных воздействий (например, при транспортировке изделий).

Основным средством защиты от вибрационных воздействий второго частотного диапазона являются упругие амортизаторы,устанавли­ ваемые между колеблющимся основанием и амортизируемым объектом. При этом замечено, что с введением амортизации собственные ча­ стоты элементов аппаратуры смещаются. Чтобы сказать это,на­ помним) что амортизируемый прибор, содержащий структурный эле­

мент, представляет собой двухмассовую систему (рис.3.18).

В такой системе различают две парциаль­

II2

Анализируя данное выражение, можно убедиться, что справедливы

неравенства:

та амортизированного прибора.

Формулы (3.6) показывают, что с введением амортизаторов ин­

тервал частот (іі — расширяется, и это монет затруднить

или .дане сделать невозможным такое расположение собственных частот, при котором все они оказываются ниже частот возбуж­ дения, встречающихся в рабочем диапазоне.

Из приведенных рассуждений, в частности, следует, что при оп­ ределении резонансных частот с помощью вибростенда всегда оп­ ределяется не истинное значение собственной частоты элемента,

а её приближение, поскольку абсолютно жесткого прикрепления

прибора к столу вибростекда практически не бывает.

Попутно также отметим, что при испытаниях джухм2 ссозой систе­ мы на вибрацию может возникнуть одно очень нежелательное яг- дение. Око связано с тем, что при совпадеіппі частоты внбгкыціп

опасное с точки зрения его разрушения, и снижение ачяілитуды колебаний стала вибростенда.Последнее, в ео дк в заблуждение персонал,сбслуживагодгкк испытания, может стать причиной перек­ лючения стенда на повышенные нормы вибрации, не предусмотрен-

- и з -

нне ТУ. С увеличением частоты возмущения сказываются и такие факторы, как влияние массы амортизаторов и передача вибраци­ онных воздействий через окружающую среду. Учет массы аморти­ заторов приводит к тому, что на определенных частотах (соб­

ственных частотах амортизаторов) они перестают быть фильтрами высокочастотных возмущений и у них появляются "полосы пропус­

кания" правда, обычно довольно узкие. Кроме того, с ростом

частоты увеличивается роль акустических воздействий. Все это приводит к тому, что в третьем диапазоне роль амортизаторов

становится уже менее заметной. Поэтому, если задача заключа­ ется в защите прибора от вибрационных воздействий этого диа­ пазона, целесообразно основное внимание сосредоточить на зву­ коизоляции. С этой целью применяют установку прибора на рези­ новые, _эйлочные, фетровые прокладки, экранируют его звукоизо­ лирующими щитами. Следует также позаботиться об увеличении

них частот. Резонансы, возбуждаемые на этих частотах, носят-- ' обычно локальный характер и охватывают только часть прибора. Однако, поскольку реальное воздействие является как правило, широкополосным, оно возбуждает' одновременно множество резо­ нансов. Значения собственных частот прибора становятся случайнши величинами, и их определение даже экспериментальным путем теряет смысл.

*II4 -

3.8.Расчет систем амортизации на вибрационное воздействие

Проектирование виброзащитных устройств, содержащих стан­

дартные упругие амортизаторы, должно сопровождаться расчетами, обеспечивающими правильный выбор амортизаторов и наилучшее расположение точек прикрепления их к амортизируемому прибору.

Эти расчеты делятся на два этапа: предварительные расче­ ты и поверочные расчеты. Целью предварительных расчетов яв­

ляется выбор принципиальной схемы амортизирующего крепления. Поверочные расчеты сводятся к определению действительных пе­ регрузок, действующих на отдельные элементы амортизируемого прибора.

Мы рассмотрим только методику »предварительного расчета. Пове­ рочные расчеты являются значительно более трудоемкими и,как

правило, должны выполняться специалистами - расчетчиками. При выборе принципиальной схемы амортизирующего подвеса

чаще всего исходят из чисто конструктивных соображений и,в

частности, из размеров и конфигурации прибора в основании.

статические реакции амортизаторов .параллельны линии действия

нять для достаточно высоких приборов. При этом статическая нагрузка воспринимается лить ништими амортизаторами, а верх­ ние должны вступать в работу, только при горизонтальных коле­ баниях основания.

- II6 -

Выбор типа амортизаторов производится по их паспортным дан­

ным, включающим номинальную нагрузку по всем трем осям, про­

гиб, получающийся от неё, предельное значение статической нагрузки, ход амортизатора по осям, допускаемые амплитуды

смещения основания при различных частотах? значения коэффи­ циента динамичности при различных частотах вибрации основа­ ния, срок эксплуатации и др.данные (см..например, [l5]j27]).

Статический расчет системы амортизации ведется на нагруз­ ку, равную весу прибора, однако если прибор подвергается дли­

тельному воздействию линейных ускорении при одновременном воздействии вибрации или удара, целесообразно к весу прибора

прибавить и силу инерции, положив р = р ( | + й ) ,

где 01 - вектор линейного ускорения, который может распола­

гаться и под некоторым углом к линии действия силы тяжести. Статические реакции амортизаторов должны удовлетворять урав­ нениям статист. В однонаправленных схемах статическая нагруз­ ка и реакции амортизаторов образуют систему параллельных сил

и потоку должны удовлетворять трем уравнениям равновесия:

- ІГ7 -

которых подчиняется лишь одному условию - чтобы значения ре­ акций не получались отрицательными. Некоторые из таких усло­

тических нагрузок на выбранный амортизатор. Значения Рцц« И Рма<с заданы в соответствующих нормалях [27] . Следует от­

метить, что значения действительных статических реакций могут

существенно отличаться от расчетных, если при монтаже системы

амортизации не будет произведена специальная технологическая операция, называемая "выравниванием". Выравнивание заключает­ ся в установке под амортизаторы специальных прокладок, компен­ сирующих разницу в статлче.ских деформациях амортизаторов. Для определения толщины выравнивающих прокладок необходимо по ста­ тическим характеристикам амортизаторов определить деформацию

каждого амортизатора. Пустъ <Ь>>- деформация ^-го амортизато-

Практически вводить компенсирующую прокладку имеет смысл,если А,і>(0,2 * 0,3) Sy , т.к. при меньших значениях ^ разница медцу действительным и расчетным значением Ру .вызванная отоутотииам компѳнсшші, окажется менее значительной, чем разни­ ца, вызіышая разбросом етатичеоких характеристик амортизато­ ров. Выравнивание .преследует цель установить Црибор без пере­ косов, что практически и служит критерием правильности монтажа.

- П 8 -

Если хе не производить выравнивание, то действительные зна­ чения реакций могут отличаться от расчетных на 50 % и более. Это монет привести к нарушении) работы системы амортизации в резонансном режиме, смещению собственных частот, возникнове­ нию угловых колебаний и т.п.

Если амортизируемый прибор принять за абсолютно твердое тело, а массами амортизаторов пренебречь, то прибор можно рассмат­

ривать как систему, обладающую шестью степенями свободы. Это означает, что положение прибора в пространстве монет быть оп-

ределено шестью координатами, в качестве которых выбирают ко­ ординаты центра тяжести Х с , ус , -2С 'и углы d , j?> , 'jf

поворота тела вокруг этих осей. Шесть собственных частот,со­ ответствующих каждой координате называют амортизационными в отличие от упругих частот, связанных с учетом собственной податливости прибора.

Важно отметить, что амортизационные частоты должны быть зна­ чительно ниже упругих частот. Это необходимо для того, чтобы резонансы прибора на упругих частотах были не слишком интен­

сивными. Если наибольшая из амортизационных частот,

а- наименьшая из упругих частот, то должно выполнять­

С другой стороны, амортизационные частоты не должны быть че­ ресчур низкими, т.к. иначе система амортизации будет слишком чувствительной к ударам и линейным перегрузкам.

Таким образом, желательно, чтобы все шесть амортизационных частот оказались по возможности близкими друг к другу и зани­ мали узкий диапазон, не превышающий нескольких герц..