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

амортизатора при любых направлениях действия нагрузки и вибра­ ции составляют 12...15 Гц (рис. 7.28).

Принципиально иную конструкцию имеет цельнометаллический амортизатор типа Metal-Mount. Упругая система амортизатора со­ стоит из двух полусферических несущих пружин п стягивающей их круглой кольцевой спиральной пружины (рис. 4.29). Несущие пру­ жины изготавливаются прессованием из проволочной сетки, сделан­ ной из бериллневой бронзы. После термообработки они скрепляются при помощи латунного пистона. Кольцевая пружина, изготавливае­ мая из нержавеющей стали, предназначена для создания демпфи­ рующих сил. Верхняя и нижняя плетеные подушки из стальной про­ волоки обеспечивают нормальную работу амортизатора при ударных нагрузках. Все это заключено в легкий алюминиевый корпус и име­ ет соответствующие крепежные отверстия (рис. 7.30).

Комбинированное упругое устройство пружин из нержавеющей стали и бериллневой бронзы имеет продолжительный срок службы, устойчиво к воздействию морского тумана, имеет большой предел на усталость и хорошую совместимость материалов, исключающую1 электролитическое взаимодействие. Частота собственных колебаний

2,0. Амортизатор способен выдерживать ударную нагрузку с ускоре­ нием до 30 g.

Амортизаторы ДК. Основными упругими элементами амор­ тизатора типа ДК являются две структурные конические детали, скрепленные в виде чечевицы (рис. 7.31). Упругие элементы изготав­ ливаются из проволоки (0,1...0,2 мм) марки ОВС или аналогичной ей. Заготовкой для упругих элементов является спираль (1...2 мм) из проволоки, навиваемой вплотную виток к витку. Из спирали делают путанку в виде клубка, который затем на специальном при­ способлении обжимают в форме колокольчика. При сборке аморти­

140

ные характеристики амортизатора зависят от соотношения диаметра проволоки и спирали.

тизатор состоит из дюралюминиевого фланца с вкладышами из не­ ржавеющей стали, упругих элементов из стальной путанки и стяж­ ного болта, обеопечивающего-рёгулировки опорных шайб я частоты собственных 'Колебаний (рис. 7.33).

Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха —60...+ 150 °С, относительная влажность 95...98% при +40 "С дав-

.ленне 5 мм рт. ст.

141

Рис. 7.34. Частотная характеристика амор­ тизатора АРМ.

амортизатора, а также работает при линейных ускорениях до 10 g»

действующих как вдоль, так и перпендикулярно оси амортизатора. Амортизаторы делятся на типоразмеры в зависимости от ве­

личины допустимой нагрузки (табл. 7.17).

Т а б л и ц а 7-17

Коэффициент динамичности на резонансной частоте не превы­ шает трех (рис. 7.34). Амортизатор имеет коэффициент передачиударного ускорения при максимальной нагрузке не более 2 при уско­ рении до 5 g и не более 2,5 при ускорении до 6 g.

142

Рис. 7.35. Амортизатор типа АЦП.

Амортизаторы спо­ собны работать 2000 ч на протяжении двух лет с момента установки па носителе.

Амортизаторы АЦП. Целыюметалл и ч е с к и й амортизатор АЦП пред­ ставляет собой опорную цилиндрическую конст­ рукцию, в которой упру­ гая система выполнена из металлической путан­ ки и дополнительной ци­ линдрической витой пру­ жины (рис. 7.35).

В амортизаторе АЦП наружная цилиндриче­ ская пружина несколько короче структурного эле­ мента, что создает пред­ варительное его поджатие.

в одинаковой степени можно было выполнить в отноше­ нии обоих видов динамического воздействия. Вторая

143-

"трудность заключается в том, что нельзя одинаково успешно осуществить защиту аппаратуры от вибрации во всем диапазоне действующих частот, так как всегда имеются критические полосы частот, в которых аморти­ зация работает неудовлетворительно. В каждом конкрет­ ном случае следует обеспечивать защиту аппаратуры от преобладающих нагрузок.

Существующие на современных носителях условия ви­ брации и удара существенно затрудняют выбор аморти­ заторов для эффективной защиты аппаратуры. Мягкий амортизатор не обладает достаточной способностью к накоплению значительной потенциальной энергии, так как необходимый при этом прогиб должен быть недо­ пустимо большим. Сильный удар, который создает рез­ кое изменение скорости, может довести такой амортиза­ тор до упора, в результате чего удар, передаваемый аппаратуре, будет иметь ускорение большее, чем при пер­ воначальном ударе. Амортизатор с жесткой характери­ стикой, обладая более высокой способностью к накоп­ лению энергии, имеет и более высокую частоту собствен­ ных колебаний, что затрудняет обеспечение хорошей защиты от вибрации.

Для защиты от вибрации следует применять аморти­ заторы с собственной частотой 7...10 Гц, а для защи­ ты от удара более предпочтительны жесткие амортиза­ торы с собственной частотой 25 . . . 33 Гц.

Выбор того или иного значения частоты собственных колебаний системы амортизации зависит от окружаю­ щих условий, конструктивных особенностей аппаратуры и свободного пространства вокруг нее. В тех случаях, когда это пространство ограничено, следует отдать пред­ почтение более жесткой системе, так как при этом обес­ печиваются минимальные перемещения амортизаторов в результате интенсивных динамических воздействий.

Бортовую аппаратуру, подверженную в процессе экс­ плуатации воздействию динамических нагрузок, монти­ руют на носителе одним из трех способов. При установке аппаратуры на амортизаторы с мягкой характеристикой преследуется цель защиты ее в основном от вибрации. Использование жестких амортизаторов обеспечивает про­ тивоударную защиту аппаратуры. Наконец, третий спо­ соб— это установка аппаратуры без применения какихлибо упругих опор, так называемый «жесткий монтаж». В этом случае защита от механических воздействий обес-

144

печивается исключительно жесткостью конструкции са­ мой аппаратуры.

При 'разработке системы амортизации необходимо со­ блюдать принципы рационального монтажа, т. е. коор­ динаты центра тяжести объекта должны по возможности совпадать с координатами центра жесткости системы амортизации.

Нормальная работа системы амортизации может быть обеспечена только в том случае, если статическая нагрузка на каждый амортизатор соответствует расчет­ ной и не превышает допустимой для выбранного типо­ размера. Выполнение этого условия обеспечивается вы­ равниванием системы амортизации, которое должно про­ изводиться при монтаже амортизаторов. При монтаже системы амортизации следует избегать условии, при ко­ торых могут возникать дополнительные составляющие реакций амортизаторов, не учтенные при статическом расчете.

торов, которые могут существенно ухудшить виброизоля­ цию. В схеме рис. 4.4 требуется дополнительное вырав­ нивание, компенсирующее разницу между размерами Я и И', которая образуется из-за неточностей при изго­ товлении.

Несоответствие расстояний между отверстиями для крепления амортизаторов к объекту расстояниям между отверстиями основания может привести к возникновению поперечных составляющих реакций амортизаторов, иска­ жающих виброизоляцию системы. Возможные отклоне­ ния должны компенсироваться зазорами в крепежных отверстиях.

Для осуществления однонаправленности схемы ста­ тического нагружения необходимо выполнять условия, при которых линия действия статической нагрузки па­ раллельна одному из главных направлений каждого из установленных амортизаторов и, кроме того, в положе­ нии равновесия блок установлен без перекосов. В про­ тивном случае возникает составляющая реакции амор­ тизаторов, направленная перпендикулярно линии дейст­ вия статической нагрузки.

Выполнение первого условия обеспечивается соответ­ ствующей установкой амортизаторов, а второго — при-

менением при монтаже специальных компенсирующих прокладок.

Все типы амортизаторов, допускающие статическое нагружение лишь в одном направлении, должны исполь­ зоваться исключительно в однонаправленных схемах монтажа. Можно допустить лишь незначительные нару­ шения условий однонаправленности, а именно установку амортизаторов под небольшим углом к линии действия статической нагрузки или незначительный перекос объ­ екта.

В пространственных схемах могут использоваться лишь некоторые типы амортизаторов, например АПН, допускающие действие статической нагрузки под любым углом к оси амортизатора.

Система амортизации может считаться удовлетвори­ тельной, если в результате расчета установлено, что ма­ ксимальные ускорения на амортизированном объекте не превышают допустимых для него значений. Если при вибрационном расчете оказывается, что имеется некото­ рый запас по допустимым ускорениям, а ударные воз­ действия приводят к недопустимым перегрузкам, то сле­ дует заменить тип амортизаторов и выбрать амортиза­ торы с более жесткими упругими элементами и менее жесткими ограничительными упорами.

Если недопустимые ускорения на объекте возникают при вибрации, то должны быть применены амортизато­ ры с меньшей жесткостью. Если опасные вибрационные ускорения возникают в области резонанса, то следует применять амортизаторы с большим демпфированием или увеличить его, использовав специальные демпфирующие устройства. В зарезонаисной области увеличение демп­ фирования не может улучшить виброизолирующей ха­ рактеристики системы.

2. Влияние жесткости аппаратуры на систему амортизации

Рассматривая эффективность защиты аппаратуры от гармонической вибрации, не следует забывать о жест­ кости самой амортизированной аппаратуры. Если аппа­ ратура достаточно жесткая, то виброизолирующие свой­ ства такой аппаратуры начинают проявляться на частотах возбуждения, в 1,4 раза больших, чем собствен­ ные частоты амортизации, и увеличиваются по мере рос-

146

fa частоты возбуждения. Поэтому, чтобы обеспечить вы­ сокую степень виброизоляции, резонансная частота си­ стемы амортизации должна быть по возможности низкой.

Допущение, что аппаратура имеет жесткую конструк­ цию, может быть обосновано только при частотах воз­ буждения, существенно меньших основной резонансной частоты механической конструкции аппаратуры. В про­ тивном случае это ведет к неправильной оценке вибро­ изоляции на высоких частотах возбуждения. В связи с тем что аппаратура, вообще, является упругой кон­ струкцией, ее собственные частоты искажают характе­ ристику виброизоляции.

При возбуждении вибрации высокой частоты коле­ бания, передаваемые амортизаторами упругой конструк­ ции, увеличиваются из-за резонансов конструкции аппа­ ратуры, а степень виброизоляции существенно понижа­ ется.

Наиболее правильная оценка коэффициента динамич­ ности системы амортизации может быть сделана, если учитывается влияние нежесткой аппаратуры на харак­ теристики системы.

В большинстве случаев значение коэффициента ди­ намичности системы амортизации в области резонансных частот мало зависит от того, является ли аппаратура жесткой или нежесткой. Однако эффективность аморти­ заторов при виброизоляции аппаратуры с нежесткой конструкцией уменьшается в зоне ее резонансных частот. Из-за усиления вибрации в области резонансных частот конструкции коэффициент динамичности ее больше, чем коэффициент динамичности соответствующей жесткой конструкции, а степень виброизоляции при высоких ча­ стотах возбуждения значительно уменьшается.

Исследование влияния жесткости аппаратуры пока­ зало, что желательно стремиться к тому, чтобы отноше­ ние основной резонансной частоты аппаратуры к резо­ нансной частоте амортизирующей системы было как можно больше. Это может быть достигнуто или умень­ шением жесткости амортизаторов, или увеличением жест­ кости конструкции аппаратуры.

Практика успешной борьбы с вибрациями показыва­ ет, что основная резонансная частота конструкции аппа­ ратуры должна быть по крайней мере в три раза боль­ ше резонансной частоты системы амортизации.

Характеристика системы амортизации на высоких ча­ стотах возбуждения при резонансах конструкции объеккта может быть существенно улучшена с помощью со­ временных методов конструкционного демпфирования [26].

Демпфирование конструкции аппаратуры обычно оказывает незначительноевоздействие на коэффициент поглощения удара в области резонансной частоты амор­ тизирующейсистемы. Из-за большого количества' резонансов, свойственных многомассовой конструкции, в ап­ паратуре наблюдается большое число пиковых значений амплитуд во всем спектре частот.

3. Схемы монтажа амортизаторов

Схемы расположения амортизаторов относительно центра тяжести аппаратуры могут быть самые разнооб­ разные. В зависимости от конкретных условий монтажа конструктор выбирает ту или иную схему с учетом экс­ плуатационных режимов и имеющихся зазоров между аппаратурой и смежными конструкциями носителя.

Каждая схема (рис. 8.1) имеет свои преимущества и недостатки.

Схема нижнего монтажа (рис. 8,а) чаще всего ис­ пользуется для амортизации аппаратуры при воздейст­ вии вибрации. Это наиболее простая схема, и часто ее выбирают по привычке без учета недостатков. Наибо­ лее существенный из них состоит в том, что при боковых нагрузках следует предусматривать достаточный зазор между амортизируемым блоком и смежными конструк­ циями, чтобы избежать соударения. Такие же последст­ вия вызывает несовпадение центра жесткости системы амортизации с центром тяжести аппаратуры. Поэтому схема (рис. 8.1,а) применяется главным образом в обыч­ ной самолетной аппаратуре.

Схему, в которой амортизаторы расположены в пло­ скости, проходящей через центр тяжести (рис. 8.1,6), целесообразно использовать в условиях пространствен­ ного нагружения на реактивных самолетах и ракетах. Такая схема позволяет уменьшить колебания по гори­

амортизаторов такое, при котором расстояние от центра тяжести блока равно радиусу инерции. Однако не всегда удается выдержать расстояния между сторонами блока

148

зонтальной плоскости, проходящей через центр тяжести аппаратуры. Эффективность их не ухудшится при уста­ новке на наклонной плоскости, проходящей через центр

заторов в верхней плоскости обеспечивает дополнитель­ ные точки опоры. Если амортизаторы расположены не­ симметрично относительно центра тяжести, то все режи­ мы собственных колебаний будут связаны.

149