Испытания РЭСИ на ударную прочность и устойчивость, воздействие линейных нагрузок, акустического шума
Испытания РЭСИ на ударную прочность и устойчивость, воздействие линейных нагрузок, акустического шума
Министерство образования Республики Беларусь Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники кафедра РЭС РЕФЕРАТ на тему: «Испытания РЭСИ на ударную прочность и устойчивость, воздействие линейных нагрузок, акустического шума» МИНСК, 2008 Испытания на ударную прочность и устойчивость К основным параметрам ударного импульса относят пиковое ударное ускорение (перегрузка), длительность воздействия ударного ускорения и форма ударного импульса. Результат действия удара на изделие зависит от его динамических свойств - массы, жёсткости и частоты собственных колебаний. Различают два вида испытаний: испытания на ударную прочность; испытания на ударную устойчивость. Испытания на ударную прочность проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию механических ударов, сохранять свои параметры в пределах, указанных в НТД. Испытания на ударную устойчивость поводят с целью проверки способности изделия выполнять свои функции в условиях действия механических ударов. Характеристики режимов испытаний задаются в соответствии со степенью жесткости испытаний: Таблица 1 - Характеристики режимов испытаний |
Степень жёсткости | Пиковое ударное ускорение, g | Общее число ударов выборки: | | | | 3 шт. и менее | более 3 шт. | | I | 15 | 12.000 | 10.000 | | II | 40 | -//- | -//- | | III | 75 | 6.000 | 4.000 | | IV | 150 | -//- | -//- | | |
Изделия на столе вибростенда крепят с помощью специальных приспособлений. При этом должны выполняться условия: изделие должно крепиться на приспособлении с минимальным зазором и тем же способом, что и при эксплуатации; резонансная частота приспособления должна быть в 1,5-2 раза выше верхнего значения частоты вибрации изделия. Таблица 2 - Длительность действия ударного импульса |
Значение низшей резонансной частоты, Гц | Длительность действия ударного ускорения, мс | | 60 и < | 18±5 | | 60 ч 100 | 11±4 | | 100 ч 200 | 6±2 | | 200 ч 500 | 3±1 | | 500 ч 1000 | 2±0,5 | | > 1000 | 1±0,3 | | |
Наиболее предпочтительной формой приспособления является приспособление в форме куба, что позволяет крепить изделие в трёх плоскостях. Резонансная частота куба связана с длиной его ребра соотношением: (1) Изменение параметров вибрации осуществляют при помощи следующих типов виброприспособлений: индуктивные, трансформаторные, электродинамические, электромагнитные, емкостные, пьезоэлектрические и др. Наиболее широко используются пьезоэлектрические вибропреобразователи, которые работают в широком диапазоне частот и ускорений, имеют малые габариты и вес. Основные типы: ИС - 318, ИС - 579А, Д23 и др. Испытание на воздействие одиночных ударов Таблица 3 - Параметры воздействий |
Степень жёсткости | Ускорение | | I VII XIII | 20g 1500g 100000g | | |
Длительность для импульса полусинусоидальной формы из предложенной таблицы для fo < 500 Гц 5000-10000 0,2±0,1 20.000 и > 0,05±0,02 Длительность действия ударного ускорения в мс трапецеидальной и треугольной формы: (2) где n от 3 до 100. (3) Рекомендуется испытания на ударную устойчивость проводить после испытаний на ударную прочность. Характер закрепления РЭСИ на столе стенда зависит от её назначения, места установки и предполагаемого способа транспортирования. Переносная РЭСИ испытывается на ударную прочность при закреплении в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, причем продолжительность испытаний в эксплуатационном положении составляет 50%, а в двух других - по 25% общего времени испытаний. Ударную прочность оценивают по целостности конструкции (отсутствию трещин, наличию контакта между составляющими конструкциями). Оборудование для испытаний Ударные стенды классифицируют по следующим признакам: по характеру воспроизводимых ударов: стенды одиночных и многократных ударов; по способу получения ударных перегрузок: стенды свободного падения и принудительного разгона платформы с изделием; по конструкции тормозных устройств: с жёсткой наковальней, с пружинящей наковальней, с амортизирующими прокладками и др. В зависимости от конструкции УС и в особенности применяемого тормозного устройства получают ударные импульсы полусинусоидальной, треугольной, трапецеидальной формы. Наиболее широко для испытаний на одиночные удары служат ударные стенды копрового типа, а на многократные удары - стенды кулачкового типа, воспроизводящие удары полу синусоидальной формы. Рисунок 1 - Стенд для испытаний на воздействие многократных ударов: 1 - стол; 2 - изделие; 3 - кулачок; 4 - амортизационные прокладки; 5 - основание; 6 - направляющие; 7 - корпус; 8 - двигатель. Таблица 4 - Основные характеристики некоторых УС |
Тип стенда | Принцип работы | Грузоподъёмность, Н | Число ударов/мин | Длительность, мс | Ускорение, g | | УУ 50/150 | Механи-ческий | 5000 | 20ч120 | 40 | 150 | | УУ 5/100 | | 50 | 5ч80 | 1,5ч20 | 1000 | | К-50-1000 | Электроди-намичес-кий | 50 | 10ч20 | 0,5ч10 | 1000 | | УУЭ 2/200 | -//- | 20 | 20ч80 | 1,5ч12 | 200 | | УУЭ 1/6000 | -//- | 10 | 5 | 0,1ч1 | 6000 | | К-5/3000 | Пневмоти-ческий | 20 | | 0,4ч12 | 3000 | | |
Для измерения параметров ударного импульса используют аппаратуру, соединяемую следующим образом: Рисунок 2 - Измерение параметров ударного импульса: 1 - измерительный преобразователь; 2 - согласующий усилитель; 3 - фильтр; 4 - регистрирующий прибор (осциллограф с запоминанием). Более современным направлением при регистрации ударных процессов является аналого-цифровые измерители параметров удара. Использование таких ударов позволяет повысить точность измерений, даёт большую достоверность, оперативную связь с ЭВМ. Основными узлами таких устройств является фиксатор уровня и аналоговое запоминающее устройство. В фиксаторе уровня сигнал преобразуется в ступенчатую функцию, затем запоминается и можно его многократно воспроизводить. Испытания на воздействие линейных нагрузок Испытания проводят с целью проверки способности изделия выполнять свои функции при линейных нагрузках и разрушающем действии этих нагрузок. Испытания осуществляют на специальных стендах - центрифугах, создающих в горизонтальной плоскости радиально направленные ускорения. Скорость вращения платформы центрифуги (n) об/мин подсчитывают по формуле: (4) где j - ускорение, g ; R - расстояние от центра вращения платформы до геометрического центра изделия или его центра тяжести, см. Изделия испытывают без или под электрической нагрузкой (напряжением). Необходимость испытания под электрической нагрузкой, а также ее характер и параметры должны устанавливаться в стандартах и ПИ. Режимы испытаний определяются значением линейного ускорения в соответствии с продолжительностью испытаний. При испытании с ускорением до 500 g продолжительность испытания три минуты в каждом направлении, больше 500 g - одна минута. Испытания проводят на установках - центрифугах, которые классифицируют: по типу привода: с электрическим, с гидравлическим, с комбинированным. конструкции: с поворотным и не поворотным столами, с изменяющимся радиусом вращения. грузоподъёмности: малые - до 10 кг, средние - до 50 кг, тяжёлые - до 100 кг, сверхтяжёлые - более 100 кг. по величине максимально воспроизводимого линейного ускорения: делят на категории А - до 25g , Б - до 50g , В - до 1000g , Г - до 2000g, Д > 2000g. Таблица 5 - Значение линейных ускорений в зависимости от степени жесткости |
Степень жёсткости | Линейное ускорение, g | | I | 10 | | II | 20 | | III | 50 | | ……….. | | | VII | 100 | | ……….. | | | X | 10000 | | ……….. | | | XIV | 100000 | | |
Таблица 6 - Данные некоторых центрифуг |
Тип | Максимальное ускорение | Грузоподъёмность | | Ц 5/300 | 300 g | 5 | | Ц 50/50 | 150g | 50 | | Ц100/200 | 200 g | 100 | | |
Для измерения частоты вращения наибольше распространение получили электрические тахометры (импульсные, стробоскопические, с генераторами постоянного и переменного тока). Изделия считают выдержавшими испытания, если в процессе и после испытания они удовлетворяют требованиям, установленным в стандартах и ПИ для данного вида испытания. Испытания на воздействие акустического шума Испытания проводят с целью определения способности изделий выполнять свои функции, сохраняя параметры в пределах норм, указанных в НТД и программе испытаний в условиях воздействия повышенного акустического шума. В отличие от МВ, при которых вибрация передаётся изделиям главным образом через точки крепления, звуковое давление возбуждает детали ЭС с помощью распределённого усилия, значение которого зависит не только от уровня звукового давления, но и от площади элементов. Наиболее критичным для ЭС является совместное воздействие звукового давления акустического шума и вибрации, при котором могут возникать резонансные явления преимущественно на частотах 1500ч2000 Гц. Испытания на воздействие АШ проводят одним из двух методов: метод воздействия на изделие случайного акустического шума; метод воздействия тона меняющейся частоты Таблица 7 - Режим испытаний |
Степень жёсткости | Уровень звукового давления, дБ | | | Акустического шума | Тона меняющейся частоты | | I | 130 | 120 | | II | 140 | 130 | | III | 150 | 140 | | IV | 160 | 150 | | V | 170 | 160 | | |
Испытание на воздействие акустического шума проводят путём воздействия на ЭС шума с заданным равномерным звуковым давлением в определённом спектре с частот в диапазоне 125ч10000 Гц. Продолжительность воздействия составляет пять минут, если не требуется большее время для контроля и/или измерения параметров. Испытание на воздействия акустического тонаменяющейся частоты проводят в том же диапазоне частот при плавном изменении частоты от низшей к высшей и наоборот (один цикл) по всему диапазону. При этом в диапазоне частот 200ч1000 Гц уровень звукового давления соответствует табличному, а на частотах больше и меньше должно происходить снижение уровня на 6 дБ/акт относительно уровня 1000 Гц. Время испытаний 30 мин, если не оговорено особенно. Первый из методов предпочтительнее, когда изделие имеет несколько fРЕЗ и сложную конструкцию, второй - при испытании простых изделий, имеющих малую fРЕЗ или критичны к воздействию звукового давления определённой частоты. Испытательное оборудование Испытания изделий на воздействие АШ проводят: на открытых стендах с работающим двигателем; в закрытых блоках с натурным источником шума; в акустических камерах. В качестве источника шума используется электродинамические преобразователи, реактивные струи воздуха, специальные сирены. Рисунок 3 Камера отраженной волны 1 - ЗГ; 2 - усилитель; 3 - излучатель; 4 - поворотный рупор; 5 - испытательная камера; 6 - усилитель; 7 - система записи; 8 - акустическая раковина Рисунок 4 Камера падающей волны 1 - ЗГ; 2 - усилитель; 3 - излучатель; 4 - поворотный рупор; 5 - испытательная камера; 6 - усилитель; 7 - система записи; 8 - акустическая раковина Данные источники могут устанавливаться в камерах с возрастающей волной и отражательного типа. Оба типа камер построены на использовании явлений отражения и поглощения звуковых волн при их распространении в замкнутом объёме. Т.о. могут быть достигнуты звуковые давления в 170 дБ в узкой и до 150 дБ в широкой полосе частот. Широкое распространение получили акустические камеры реверберационного типа. Схема такой камеры имеет вид: Рисунок 5 - Схема камеры реверберационного типа (m ? в 2 раза наибольшего габаритного размера изделия) ЛИТЕРАТУРА 1. Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. - М.: Высш. школа., 2001 - 335 с. 2001 2. Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 - 272 с. 2002 3. Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 - 567 с 2003 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. 2005
|