Испытания РЭСИ на механические воздействия: обнаружение резонансных частот, вибропрочность и виброустойчивость (стр. 2 из 2)
Уменьшение скорости качания приводит к увеличению продолжительности испытаний, что является экономически невыгодным.
Обычно скорость качания частоты выбирают не более 2 октав/мин. Октавой называется интервал между двумя частотами f2и f1 для которых
или 
(6)т.е. Vk≤2 октав/мин или
(7)где tΔf- определено ранее.
Если полученное значение Vkбудет >2октав/мин, то следует брать Vk =2 октав/мин
Метод широкополосной случайной вибрации (ШСВ)
Рисунок 4 - График спектральной плотности ускорения
При использовании данного метода производится одновременное возбуждение всех резонансов конструкции, что позволяет выявить их взаимное влияние. При использовании метода ШСВ предусматривается постоянная плотность энергии каждой гармонической составляющей колебательного процесса, для чего на изделие воздействует белый шум и испытание проводят при определенных значениях среднего квадратического ускорения. Программа испытаний задается в виде графика спектральной плотности ускорения (рисунок 4):
Структурная схема испытаний имеет вид:
Рисунок 5 - Структурная схема испытаний методом ШСВ:
1 - генератор шума; 2 - блок фильтров; 3 - усилитель; 4 - вибратор;
5 - изделие; 6 - преобразователь; 7 - виброизмерительная аппаратура;
8 - анализирующее устройство; 9 - регистрирующее устройство.
В качестве сигнала возбуждения задающего устройства используется сигнал белого шума, подаваемый на многочисленные узкопленочные фильтры фиксированной частоты, перекрывающие спектры частот сигнала возбуждения.
Степень жесткости испытаний на ШСВ определяется сочетанием следующих параметров: диапазон частот; спектральной плотностью ускорения; продолжительностью испытаний.
Таблица 2 - Параметры испытаний
| Степень жесткости | Среднее квадратичное отклонение ускорения, мс2 | Спектр ускорения, g2Гц-1 |
| I II III IV | 100(10) 200(20) 300(30) 500(50) | 0,05 0,2 0,2 0,5 |
Осуществление метода ШСВ требует сложного и дорогостоящего оборудования, поэтому он зачастую заменяется более простым по технической реализации методом случайной вибрации со сканированием полосы частот. Случайная вибрация в этом случае возбуждается в узкой полосе частот, центральная частота которой по экспоненциальному закону медленно сканирует по диапазону частот в процессе испытаний от минимального до максимального и наоборот. Т.о. в данном методе реализовано компромиссное решение методов испытаний широкополосным сигналом и синусоидальным с изменяющейся частотой.
Для обеспечения эквивалентности методов испытаний широкополосным сигналом и синусоидальным с изменяющейся частотой должно выполнять условие:
, (8)где grad(j) - градиент ускорения, g-c1/2
σ - среднее квадратическое ускорение вибрации в узкой полосе частот, g
f- центральная частота полосы, Гц
Степень жесткости испытаний определяется сочетанием:
• диапазон частот;
• ширина сканирующей полосы частот;
• градиента ускорения;
• длительность испытаний.
Градиент ускорения определяется:
(9)где G(f) - спектральная плотность ускорения при испытании методом ШСВ.
Длительность испытания
(10)где tш - длительность испытаний ШСВ.
Структурная схема испытаний методом случайной вибрации со сканированием полосы частот (рисунок 6).
Рисунок 6 - Структурная схема испытаний методом случайнойвибрации со сканированием полосы частот:
1 - генератор;2 - полосовой фильтр; 3 - усилитель с автоматическим регулированием уровня; 4 - усилитель мощности; 8 – виброизмерительнаяаппаратура
Испытательное оборудование для испытаний на воздействиевибраций
В лабораторных условиях испытания на вибрационные нагрузки проводят на вибростендах, входящих в состав вибрационных установок. Основные требования, которым должны удовлетворять виброустановки - это возможность получения гармонической вибрации в требуемом диапазоне частот и ускорений, устойчивость и надежность в работе.
Виброустановки классифицируются:
1. По способу возбуждения вибрации:
• механические с кинематическим и центробежным возбуждением;
• электродинамические,
• электромагнитные,
• гидравлические,
• гидромеханические,
• гидроэлектромагнитные,
• пьезоэлектрические и др.
2. По частотным диапазонам воспроизводимой вибрации:
• низкочастотные и высокочастотные,
• узкополосные и широкополосные.
3. По методу поведения испытаний:
• на фиксированных частотах и качающейся частоте;
• на ШСВ и сканированием полосы частот.
4. По предельным значениям основных параметров в заданном диапазоне частот:
• силе возбуждения,
• выталкивающему усилию,
• перемещению,
• скорости.
5. По кинематическим и конструктивным признакам:
• для создания возвратно-поступательной или угловой вибрации;
• для воспроизведения вибрации в одном или нескольких направлениях (одно- и многокомпонентные) и другие.
Наиболее практическое применение в настоящее время находят электродинамические вибрационные установки.
Виброустановки с механическим возбуждением является низкочастотными. Они используются для испытаний в диапазоне частот от 100 Гц в основном тяжёлых или крупногабаритных изделий массой до 100 кг.
Установки с электромагнитным возбуждением, в основном, используются для испытаний на фиксированных частотах 50 и 100 Гц. Достоинство: практически полное отсутствие магнитных полей в зоне испытаний. Недостаток: искажение синусоидальной формы колебаний.
Установки с гидравлическим возбуждением весьма эффективны на очень низких частотах (0,01÷1 Гц) с большими значениями возбуждающего усилия до 106 H для изделий большой массы.
Пьезоэлектрические установки работают в области ВЧ большее 1000 Гц при очень малой грузоподъёмности (0,5 ÷ 1 Н).
Установки с электродинамическим возбуждением отличают широкий диапазон воспроизводимых частот, высокая направленность вибрации, низкий коэффициент нелинейных искажений, небольшие магнитные поля в зоне испытаний. Применение специальной аппаратуры управления позволяет реализовать все основные режимы испытаний.
Структурная схема ЭВУ показана на рисунке 7.
Рисунок 7 - Структурная схема ЭВУ:
1 - устройство управления вибрационной установки;
2 - усилитель мощности; 3 - согласующее устройство; 4 - вибростенд;
5 - преобразователь; 6 - измерительная аппаратура.
Типовая конструкция ЭД вибростенда имеет вид (рисунок 8):
 |
Рисунок 8 - Типовая конструкция ЭД вибростенда:1 - испытываемое изделие; 2 - стол вибростенда; 3 - подвеска;
4 - магнитный экран; 5 - подвижная катушка; 6 - магнитопровод;
7 - магнитный поток; 8 - катушка подмагничивания; 9 - основание.
Обозначение вибростенда:
грузоподъёмность
УВЭ 5/1000
макс. воспроизводимая частота
При проведении испытаний для крепления изделий к столу вибростенда используют различные дополнительные приспособления. Требования к ним:
• крепление изделия должно осуществляться тем же способом, что и при эксплуатации;
• fO приспособления больше в 1,5 ÷ 2 раза верхнего значения частоты
вибрации;
• центр тяжести совпадает с осью виброштока.
Наиболее предпочтительна конструкция в виде куба:
(11)где а - длина ребра, м.
Преобразователи:
• индуктивные,
• трансформаторные;
• электромагнитные,
• электродинамические;
• емкостные;
• пьезоэлектрические.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335
2. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с
3. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с
4. Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 2007
5. Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с.