
книги из ГПНТБ / Горелов, В. А. Механические колебания в радиоэлектронике
.pdf
|
0 |
|
|
1 2 0 - |
|
|
|
|
C t - m u s |
0 |
|
0 |
5 ; |
|
S ? |
||
0 |
(L - т ы 2 |
0 |
|
S * |
0 |
|
S ? |
|
|
О |
|
|
s * |
|
|
||
0 |
0 |
с , - т ы |
S | |
e |
0 |
|||
|
|
с |
г |
t ix - J xa>} |
|
|
= 0 . |
|
0 |
s a |
N X3 * J , , ö |
; |
M x i * |
||||
J |
x |
|||||||
Ч |
0 |
Os y* |
М х 3 + З * 30)г; М у - З у Ы 2 |
|
||||
ч |
ч |
0 |
H x l + 3 x i t o ; Г І у і+ І у іЫ ; |
М , - |
||||
|
|
Составление и решение частотного уравнения приводит к сравни тельно трудоемким вычислениям. Между тем действительные зна чения собственных частот обычно значительно отличаются оі расчетных. Это происходит по двум причинам: из-за того, что даннические жесткости реальных амортизаторов могут сильно отличаться от данных, приведенных ь ношали, вследствие раз броса упругих характеристик, а тате из-за того, что аморти зируемый прибор не является абсолютно жестким телом.Все это приводит к заметному смещению собственных амортизационных частот, причел, чем ниже первач упругая частота прибора, тем это смещение больше. Бот почему для упрощения оценки вибраци онных свойств системы амортизации в предварительных расчетах рекомендуется [iöj заменять определение собственных частот определение?^ парциальных частот. Каждую из шести парциальных частот получим, если мысленно закрепим прибор так, чтобы лишь одна из координат х с, .,?<-, </ , ß , ^ могла изменять ся, а все остальные оставались неизменными. Их величины опре деляются выражениями'
г |
С* |
toy |
= |
т |
|
б>.‘ = |
|
to |
rn |
|
т |
||||
? |
|
|
г |
||||
О)1 = |
H x |
/,2 |
_ |
H u |
- |
& |
|
“ » |
|
|
|
||||
|
7 |
|
|
|
|||
et |
з * |
|
' |
i |
' |
Г |
3 , |
|
|
|
|
|
|
- I2I - |
Если |
амортизаторы расположены так, что несткостные параметры |
|
£ и |
М ^ , Нуг, |
обращаются в нуль, то парциальные часто |
ты совпадают с собственными, а з общем случае они отличаются от собственных. Однако показано, что максимально сблизив пар циальные частоты, мы тем самым сближаем л собственные частоты. Поэтомупри проектировании системы амортизации целесообразно
добиваться |
максимального |
сближения парциальных частот. |
Значе |
ния частот |
,Qß и |
зависят лишь от типоразмеров |
выбран |
ных амортизаторов и не зависят от их расположения, поэтому, как правило, они не могут быть изменены конструктором. Парци альные частоты угловых колебаний зависят от координат точек крепления амортизаторов. При выборе расположения точек креп ления амортизаторов следует стремиться к тому, чтобы эти пар циальные частоты мало отличались от поступательных парциаль
ных частот. Пусть |
6JNUH -наименьшая, а (JM4^-наибольшая из |
|
парциальных частот |
CJX , |
. Амортизаторы следует рас |
полагать таким образом, чтобы |
выполнялись условия: |
|
|
1 |
ІІли: |
Г* |
< |
|
V. MUH |
|
|
^ мии |
< |
|
с. |
< |
Здесь |
Р 2= — |
> |
|
m |
|
|
i (j)p£<ЛМ(ІКХ |
j |
&>мцн |
|
|
|
?ж |
|
< 0 «дне . |
|
|
|
|
|
s.(Ca? |
+ |
x / ) |
г С NДке. • |
|
|
|
5\5 |
|
|
|
|
|
|
|
2(СхѵУ,г д С Уѵ .х / ) |
С нік-С. |
|||
|
|
|
|
|
9 г - |
з* |
о 2 _ |
•Зг |
|
h ' |
m |
J e " |
m |
Для НЗКОТОШХ схем условия, при которых выполняются эти соот ношения [27] ,приведены в табл. 5 .
Опредаление.м парциальных частот и соответствующим уточнением располонегсгя амортизаторов 'заканчивается проектирование сис-
122
темы амортизации и выполнение предварительного расчета.
Если же необходимы более точные результаты, производятся по
верочный расчет системы амортизации.
Таблица 5
Р
- 123 -
Продолжение
Пример I. Дать предварительный расчет амортизации блока радио
аппаратуры, установленного на четырех амортизаторах по схеме рис.. З.І9>, б. Координаты точек прикрепления
|
|
|
|
- |
124 - |
|
|
|
|
|
|
|
амортизаторов равны: |
|
= 20 |
см, |
«f, |
= |
10 |
см, X, |
= 20 ш , |
||||
У2 = 10 |
см, |
ЗГ3 |
= -10 |
см, |
У3 = - 10 см, |
Х ч = 10 |
см, |
|||||
- - Ю |
см- |
Принять, |
что |
вес блока равен |
20 кгс, |
его до |
||||||
пускаемая перегрузка |
составляет |
2,5 у |
, а |
основание испыты |
||||||||
вает вибрацию с амплитудой ускорения |
6 $ |
в диапазоне час |
||||||||||
тот 25 * 300 Ец. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пользуясь уравнениями |
статического равновесия (3.7), |
запишем |
||||||||||
систему |
|
ц |
+ |
рг + рл |
+ |
. р = 0 |
, |
|
|
|||
|
|
Р ,Х , |
+ Рг Х г |
+ Р3 Х 3 + Р<,хѵ |
= 0 , |
|
||||||
|
|
Р , У , ^ Р Л г ^ РзУз |
+ ^ У * = 0 - |
|
В качестве дополнительного условия возьмем |
2 РѴХѴуѵ=0,кото |
|
рое в нашем случае имеет вид |
|
|
Р, X, у, + Р2Х 2 у/+ РА Х 3Уз + |
у* = 0 . |
|
Решая все эти четыре уравнения совместно, получим |
||
Р, = Р2 - Рі |
- Ps = 5 к.гс . |
|
Выбираем амортизаторы АФД-7 с коэффициентами жесткости |
||
С г = 3,34 кгс/мм, Сд- = Су |
= 2,95 кгс/мм |
[іЗ, стр.287]. |
Статические прогибы амортизаторов в направлении оси 2 равны:
|
|
_ |
5 _ |
|
ст |
С з |
|
3,34 |
- 1,5 мм |
|
|
|||
|
|
|
|
|
Так как они одинаковы для всех амортизаторов, то компенсиру |
||||
ющие прокладки не |
требуются. |
|
Общая жесткость амортизаторов |
в вертикальном направлении сос |
|
тавляет |
4 С а = 4*33,4 = 133,6 |
кгс/см . |
Частота |
вертикальных колебаний блока на амортизаторах |
- 125 -
Частота колебаний блока в боковом направлении
L = I , = |
= J _ J * - 2 9 , 5 - 9 i Ü > 4 0 j г |
Jy 2JeV rn |
2TV --2Ö--- |
Для того, чтобы найти перегрузку на объекте, вычисляем коэф
фициент динамичности, пользуясь формулой (2.10) при малом
сопротивлении |
( П ~ О ).' |
|
|
|
|
|
|
2 |
~ |
1 |
— |
* |
|
|
Л |
~ |
і _ |
pf |
|
|
|
|
|
1 |
6>* |
|
|
В нашем случае |
при всех значениях |
р |
отношение |
больше |
единицы, и потому наибольшее значение коэффициента динамич
ности будет на низких частотах возбуждения, |
т.е. |
при р =25 |
|||||
когда |
D |
1,93 . |
|
|
'мин |
’ |
|
= |
|
|
|
|
|||
Коэссдциент динамичности Я |
= -— |
,= 0,368 ; |
наибольшая |
||||
|
|
|
1-1 93^ |
|
|
|
|
перегрузка составляет 0,368*6 = 2,2 * 2,5 |
. |
|
|
||||
Зазор, |
необходимый для того чтобы не возникало соударения |
|
|||||
блока р |
основанием во время вибрации, долзен бытъ не меньше |
|
|||||
0,368 5ГСТ = 0,55 мм. |
|
|
|
|
|
||
Пример |
2. Латъ упрощенный расчет амортизации прибора на вер |
||||||
|
тикальную вибрацию с амплитудой ускорения 15 <j |
в |
|||||
|
диапазоне частот 50 + 500 Гц, если прибор весом |
|
|||||
|
15 .тс установлен на четырех амортизаторах (рис. |
|
|||||
|
3.IS, Л ) в точках с координатами |
^ |
= У3 = ^ = |
||||
|
= - 10 |
см, Х ^ = Х ц = 10 см, Х,= 0С3 = - Ю см, |
|
||||
|
г1= ? г |
= 15 си, |
-?. = ? ч |
= - 15 см.Допускаемое |
|
||
|
ускорение за вибрацию для прибора равно 1,25 cj.. |
В силу сазиЖтрячносэЕ раснолснеиш амортизаторов относительно
плоскостей IGF х 7GZ |
инеем |
Pf^ = |
^ |
» |
Р12 = С2г , Р,г = P « |
- В а м |
вджЕягь. |
что Р{Ж = Р2Х = РХ = ^ > |
то из шести уравнений равшведав щгастравствеиЕшй онотемы сил
126 -
три уравнения превращаются в тождества 0 = 0, а остальные три принимают вид:
2 В ,3 |
+ |
2 0 м |
= 0 |
, |
2 Р .г |
+ |
2 Р „ |
= 0 , |
|
2 ( Р , - 2 Р „ г , - 2 Р !!(г1= 0.
М ‘-''^‘■1 “-'ЗУ Чтобы отыскать входящие сюда четыре неизвестные реакции,за
дадим дополнительное условие
|
|
|
|
|
чРг = Рhi |
|
|
|
|
|
Тогда и з у р а вн е н и я |
2 Р , г + З Р ,г = |
Р |
на во ди м : |
|
|
|
|
|||
|
|
= Р « = £ = 3 ,7 5 К ГС |
|
|
|
|||||
Решая первое уравнение |
системы, получаем |
Р |
= Р |
О |
=-Р |
=-Р . |
||||
|
|
* |
|
|
|
Э |
|
5d |
4€ |
|
Подставив все это з третье уравнение, находим: |
|
|
|
|
||||||
Р = |
Ц |
У* |
_ |
15 |
ю |
о |
ч |
кгс |
|
|
1 |
Т |
Т - |
' |
Т |
7с |
|
|
|
||
‘У |
ч |
г, |
|
ц |
І5 |
|
|
|
|
|
р |
= р |
|
- |
|
|
|
|
|
||
= |
2 ., 5 |
кгс . |
|
|
|
|
|
Учитывая знаки реакций амортизаторов, находим, что амортиза
торы должны работать и на |
сжатие, и на растяжение.Такую рабо |
|||||
ту смогут обеспечить пластинчатые амортизаторы АП. |
|
|||||
3 соответствии с нормалью |
[іЗ , стр.271j |
по-номинальной |
||||
нагрузке подбираем амортизатор АП-Н-6, для которого |
= |
|||||
= 2,38 кгс/мм |
и Сг = =Сх = 1,77 кгс/мм. |
|
|
|||
Вычисляем статические прогибы амортизаторов: |
|
|
||||
Ч |
^ 2 4 |
|
05 ш . |
V |
= 1*05 м м , |
|
"гУ -- о’оо'"2,38-----" |
J” ''~.' |
|||||
S,2_ |
S}a _ |
= |
3.75 |
=2,1 мм. |
|
|
1,77 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Чтобы исключить‘перекос, в направлении оси амортизаторов ус танавливаем компенсирующую прокладку нод нижние амортизаторы.
Её толщина |
|
= ь |
=2,1 мм. |
- 127 -
Точно так же для компенсации перекоса е направлении оси 2
необходимо сместить |
оси амортизаторов вверх на |
^ |
= 2,1 мм. |
|
Частоты колебаний |
вычисляем по формулам |
|
|
|
h |
= |
= h |
= |
) 2 ; 6 г |
Іэ |
" ^ |
л г ' т і г = |
■9%0 |
= 10,8Ги,. |
'2 |
|
Считая по-прежнему коэффициент демпфирования малой величиной. вычисляем коэффициент динамичности:
Я = 1-і Pf |
1 |
і 5ЧЯ = 0,06£. |
<»*• ■ |
1 - Щ * |
Соответственно наибольшая-перегрузка равна 0,068*15 = 1,02 ^ 1,25.
3.9.Расчет систем амортизации на ударное воздействие
Защита изделий от ударных воздействий осуществляется так
же-с помощью упоутих'амср гизатороз. При линейных силовых хачастота
рактеристиках амортизаторов к простых формах пщудьсаУёистеглн амортизации может бытъ определена по кривым коэффициента дп-
намичностн (рис.2.12). При этом ссновзсе назначение аморти
зации - снижать ударную перегрузку - будет выполняться тогда, когда коэффициент дина’.иічкости амортизируемого объекта состав
ляет величину, |
меньшую единицы. |
го значит, что в случае пря |
||
моугольного п ‘.пульса слезет |
пользоваться кривой коэффициента |
|||
усиления на участке |
$ 0,33, в случае полусгңусандального |
|||
импульса- ~£. о |
0,58 |
(3.9) |
и в |
случае пилообразного импуль |
с а - * ^ ^ 0,73, |
Заменяя криволинейные зависимости линейными, |
ЗГ ~ получим следушие аналитические заражения для коэфсициеятов
- 128 -
динамичности, которые могут быть использованы в расчетах:
поямоуголъный импульс |
Я = 3 |
; |
|
ЯГ |
J |
полусинусоидальный импульс X =1.73 ^? = 3 . 46 ^(З. ІО) |
||
пилообразный импульс |
^ = f,-37 |
<~ = 2 , l ii-fT. |
Полученные выражения позволяют однозначно определять часто ту ^ системы амортизации ( Гц ). Для этого по заданному
пиково:,у значению перегрузки 'CL |
, создаваемой импульсом, |
||
и допускаемому уровню перегрузки |
G- йзделия на удар вычис |
||
ляем значение |
|
|
|
О |
£а |
|
|
|
|
|
|
Зная ііор:.у импульса и его продолжительность |
Т |
.определяем |
|
далее из выражений (ЗЛО) исколю частоту |
^ |
системы. |
По;ымо перегрузки з некоторых случаях интересуются необходи
мым свободны:.: хода.: амортизаторов. Его |
величина, |
очев:ідно, |
||||
должна быть не менее произведения статической деформации |
||||||
ЗСст= |
и коэйцщиента динамичности. Пользуясь (!орлуда- |
|||||
:ли (3.10), |
получаем для прямоугольного импульса |
X j A |
а-с~, |
|||
для полусинусоидального |
оссе |
|
( з . іі) |
и для |
игло |
|
образного |
г 2.7^ Q f |
_ ^ |
^ |
|
|
|
ЧТ г£
Вслучае нелинейных; амортизаторов п еловой формы импульса
параметры, характеризующие действие удара на систему,- могут быть вычислены методами, изледекнкмл е работе (27 ] . Нередко в расчетах заданный импульс заменяют эквивалентны:.!.
Такая замена основывается на равенстве конечной скорости а
о
конечного смещения основания пріт ударе.
Соответствующие параметры импульса - зквнвалокта определяют ся соотношениями
|
"Г |
“ 129 - |
|
|
т |
Л |
|||
а 3.тэ - |
j atftett |
|
7 |
|
j c t t l a ( i № . |
||||
|
2 |
• |
|
* |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
Так, при полусинусоидальной форме импульса |
|
||||||||
|
|
а э = |
$ |
а |
|
|
= |
т , |
|
|
|
|
ж |
|
_ |
3 |
<2 , 1Г9 - ^ тГ. |
||
а при пилообразной форме |
— |
||||||||
й э = |
|
||||||||
Пример. Подобрать амортизаторы к блоку аппаратуры весом |
|||||||||
ІОякгс |
по схеме рис,3.19, в |
, если на основание дей |
|||||||
ствует ударный импульс |
полусинусоидальной формы с |
||||||||
амплитудой ускорения OL = 25 g- и длительностью |
|||||||||
Т = 0,03 |
с. |
Принять |
б- - |
25. |
|
Пользуясь формулой (3.9), вычисляем собственную частоту сис
темы блок - амортизация |
^ ^ |
|
3,^ |
^ р.э |
|
ТГ |
~ |
0,03 |
С • |
Принимаем её равной 9 Гц. Число амортизаторов в соответствии с принятой схемой равно 4. Поэтому жесткость амортизатора
|
Л |
г-г |
|
|
С с то |
to - 56,5' |
= 8 КГ с/см . |
|
|
980* Ч |
|
|
|
|
|
Необходимый. свободный ход амортизатора должен быть |
|||
ОС |
> Ь_ІЕ_Л5 - |
з,4 6 *25* 980*0,01 ^ „ |
|
са |
" |
І Г Т з ^ Т э |
Деформацию, большую чем 7 см, могут обеспечить только пружин
ные амортизаторы либо резиновые шнуры. Останавливаясь на пру жинах, определяем диаметр d проволоки и средний диаметр
Dвитков. С этой целью используем зависимость
Г_ d 5- (г
8 д гі ’
где G- - модуль сдвига ( 8 • ІО5*кгс/см2), £ - |
высота пру |
||
жины в |
свободном состоянии.. Поскольку |
отношение Jj/^ рекомен |
|
дуется брать не менее 3 и не более 8 |
£із] . примем его рав |
||
ным 6. |
Считая, кроме того, £ = occß } |
получим: |
" |