книги из ГПНТБ / Суровцев Ю.А. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры

Характеристики амортизаторов, их"конструкции п мате­ риалы, из которых выполнены детали, — все это должно соответствовать основному требованию—• обеспечению надежной защиты аппаратуры от динамических воздей­ ствий.

При разработке амортизатора необходимо стремиться к тому, чтобы он не только обеспечивал удовлетвори­ тельную изоляцию вибрации и ударов, но и был ком­ пактным, стойким к различного рода климатическим и другим воздействиям, выдерживал значительное число циклов динамических и климатических воздействий без повреждения.

Вследствие того что на современных летательных аппаратах одновременно действуют как установившиеся вибрации, так и периодические удары, проблема конст­ руирования амортизаторов бортовой РЭА является весь­ ма сложной. Требования, предъявляемые к амортизато­ рам, предназначенным для защиты от ударов, часто не согласуются с требованиями к виброизолирующим амор­ тизаторам.

Амортизаторы для изоляции вибрации и удара пред­ ставляют . собой две основные разновидности упругих амортизаторов. Они имеют различное назначение и не являются взаимно заменяемыми, хотя внешне и очень похожи. Для защиты бортовой аппаратуры чаще всего применяются внбронзолирующпе амортизаторы.

Все многообразие технических требований, предъяв­ ляемых к амортизаторам, можно подразделить на три группы. Первая группа требований устанавливает пара­ метры динамических воздействий, вторая — характеризу­ ет климатические условия эксплуатации и третья — па­ раметры конструкции. В зависимости от частоты собст­ венных колебаний все амортизаторы бортовой РЭА можно разделить на низкочастотные, среднечастотиые, высо­ кочастотные и амортизаторы специального назначения. Частота собственных колебаний номинально нагружен­ ного амортизатора в осевом направлении не должна превышать для низкочастотного 3 ... 4 Гц, для среднечастотного 8 . . . 10 Гц, для высокочастотного 20 . . . 25 Гц, для специальных амортизаторов—любой из указанных пределов в зависимости от назначения. Диапазон частот возмущающих колебаний, в котором амортизаторы дол­ жны обеспечивать надежную виброизоляцию аппарату­ ры, составляет: для низкочастотных 5... 2 500, для

ПО

узлы), обеспечивающие демпфирование, и детали внеш­ него оформления, которые служат для крепления амор­ тизатора.

Наиболее существенной частью любого амортизатора является упругий элемент — деталь, обладающая боль­ шой податливостью и способная служить механическим фильтром частот колебаний. Он выполняется из эластич­ ного материала (натуральной или синтетической рези­ ны) либо из пружинной стали или бериллиевой бронзы. Упругие элементы из эластичного материала имеют са­ мую разнообразную форму, обычно это монолит, работа­ ющий на сжатие, растяжение, сдвиг или кручение. Ме­

экспоненциальной), троса или металлической структуры (путанки или плетенки из тонкой проволоки). Чаще всего они работают на сжатие, хотя известны и другие

Демпфирование колебаний в амортизаторе может осуществляться за счет внутреннего трения в материале, как, например, в резине или металлических пружинах. Однако такое демпфирование обычно бывает слабым, особенно в пружинах.

Стремление увеличить демпфирование в амортизато­ рах, которые были бы нечувствительны к изменениям внешних условий, привело к появлению амортизаторов, имеющих специальные устройства для рассеяния энергии колебаний. Эти устройства рассеивают колебательную энергию в результате трения, возникающего при взаим­ ном перемещении деталей, осуществляющих воздушное («вязкое») или фрикционное («сухое») трение.

Следовательно, в зависимости от типа упругого эле­ мента амортизаторы можно классифицировать на рези­ новые и пружинные, а по виду демпфирования — на амортизаторы с внутренним демпфированием в упругом материале, с воздушным, фрикционным и структурным демпфированием.

Таким, образом, амортизаторы могут быть разделе­ ны на следующие четыре основные группы:

—резино-металлические амортизаторы,

—амортизаторы пружинные с воздушным демпфи­ рованием,

112

— амортизаторы пружинные с фрикционным демп­ фированием,

— цельнометаллические амортизаторы со структур­ ны м дем пф 11 р ова ни ем.

2. Амортизаторы резино-металлические

Резино-металлические амортизаторы являются наи­ более ранними конструкциями, разработанными для защиты бортовой аппаратуры. Во время их создания усло­ вия эксплуатации РЭА были менее сложными и нагруз­ ки менее интенсивными, чем в настоящее время. Широ­ кое применение резины для изготовления амортизаторов объясняется присущими ей физико-механическими свой­ ствами. Резиновые изделия могут иметь любые размеры и разнообразную конфигурацию, путем вулканизации прочно соединяются с металлической арматурой, что позволяет изготовлять амортизаторы с различными ха­ рактеристиками, в том числе и с нелинейными. Резинометаллические амортизаторы компактны, просты, не­ сложны в производстве, могут быть установлены под лю­ бым углом к направлению действия нагрузки.

Степень деформации резины существенно зависит от вида нагрузки. Наибольшие деформации вызывают сдвиг, наименьшие — сжатие. Вследствие этого аморти­ заторы сдвига обладают сравнительно небольшой грузо­ подъемностью, но большой податливостью и низкой ча­ стотой собственных колебаний. Амортизаторы сжатия обладают значительной грузоподъемностью, но меньшей податливостью и сравнительно высокой частотой собст­ венных колебаний. Амортизаторы растяжения из-за опасности повреждения растянутой резины и трудности ее крепления к арматуре нашли ограниченное приме­ нение.

Резина способна выдерживать большие относитель­ ные деформации, которые полностью или в очень' значи­ тельной степени могут быть упругими, обладает внут­ ренним трением, обеспечивающим поглощение энергии колебаний, когда они связаны с деформированием рези­ новых деталей конструкции. У различных марок резин эти свойства различны.

К недостаткам резино-металлических амортизаторов следует отнести сравнительно высокую частоту собствен­ ных колебаний (20...33 Гц); «слабым звеном» конст-

рукции является место прйвулканизащш резинУ к ме­ таллической арматуре. Резина не способна долгое время выдерживать большие деформации, по истечении неко­ торого времени характеристики амортизатора ухудша­ ются.

Динамические модули упругости и характеристики механических потерь резины во многих случаях сильно зависят от частоты циклического деформирования и от температуры. Эта зависимость неодинакова для разных марок резин и для различных диапазонов изменения температуры и частоты. Под воздействием вибрации ре­ зина становится как бы жестче, что может наполовину снизить эффект от амортизации. В области низких частот при комнатной температуре влияние частоты на меха­ нические потери незначительное. Величина динамическо­ го модуля возрастает с понижением температуры и при повышении частоты.

Явление изменения физико-механических характери­ стик резин во времени известно под названием «старе­ ния». Старение является преимущественно химическим процессом. Оно происходит под влиянием атмосферных воздействий, солнечных лучей, нагрева и различных агрессивных сред, например паров топлива и масел. Ско­ рость старения в значительной степени зависит от на­ пряженного состояния резины. Незащищенная поверх­ ность резинового амортизатора, подвергнувшаяся старе­ нию, становится болеетвердой, теряет эластичность и прочность и покрывается мелкими волосовидными тре­ щинами. Для защиты от старения резиновый массив амортизаторов иногда подвергают воскованию.

Разрушение или утрату первоначальных физико-ме­ ханических свойств под действием повторных нагрузок называют «усталостью». Процессы усталости и старения резины зачастую протекают одновременно и оказывают­ ся связанными друг с другом как при статическом, так и при динамическом нагружении. Под усталостной проч­ ностью понимают амплитуду переменной составляющей напряжения, соответствующую определенному числу циклов, вслед за которым наступает разрушение. Высо­ кая усталостная прочность особенно важна для аморти­ зационных резни, так как ею в большой мере опреде­ ляется срок службы резиновых упругих элементов амор­ тизаторов.

114

116

Показатель затухания s для амортизаторов по данным, полу­ ченным при обработке гистерезисных петель, с изменением частоты возбуждения (скорости деформации) не меняется. Изменение ампли­ туды деформации также практически не влияет на величину пока­ зателя затухания. С достаточной для практики точностью усреднеи-

ное значение показателя затухания для амортизаторов АП и АЧ может быть принято постоянным и равным 8=0,1. Таким образом, амортизаторы АП и АЧ можно считать линейными в рабочем диа­ пазоне нагрузок и деформаций [15].

К недостаткам амортизаторов можно отнести следующее. Рези­ на плохо переносит действие радиации и солнечных лучей. После пребывания на солнце в течение примерно 20 ч поверхность резино­ вого массива покрывается мелкими трещинами, приводящими к раз­ рушению амортизатора.

117

ются непригодными для впбронзоляцнп. Только после продолжитель­ ной работы при частоте 50 Гц и выше амортизаторы начинают немного разогреваться, при этом частично восстанавливаются их вибропзолирующпе свойства [16].

в течение шести месяцев их жесткость может увеличиться на '15%. Амортизатор обладает невысокой внбропрочностью п может выхо­

дить из строя из-за недостаточно прочного присоединения арматуры к резиновому массиву. Поэтому допустимое статическое напряжение

118

марки 2959 с заву'лкапйзировайнымй в него специальными ганками и двух металлических фланцев, прикрепленных винтами к вкладышу

среды от —45 до +50 °С.

тур.

Частотная характеристика для амортизатора АР-5 в осевом направлении при нормальной статической нагрузке и амплитудах, колебании основания 1,0—0,1 мм показана иа рис. 7.7.

Преимущество амортизаторов АР по сравнению с амортизато­ рами АП, АЧ, АН состоит в том, что в них более равномерно рас­ пределяются напряжения и поэтому почти не происходит растрес­ кивания резинового массива от перенапряжения. По техническим условиям на амортизаторы остаточная деформация сжатия после

119