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 ÷ 100
11±4
100 ÷ 200
6±2
200 ÷ 500
3±1
500 ÷ 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
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.--PAGE_BREAK--
/>(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
Механический
5000
20÷120
40
150
УУ 5/100
50
5÷80
1,5÷20
1000
К-50-1000
Электродинамический
50
10÷20
0,5÷10
1000
УУЭ 2/200
-//-
20
20÷80
1,5÷12
200
УУЭ 1/6000
-//-
10
5
0,1÷1
6000
К-5/3000
Пневмоти-ческий
20
0,4÷12
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 gпродолжительность 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
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 1500÷2000 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 125÷10000 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 200÷1000 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 fРЕЗи сложную конструкцию, второй — при испытании простых изделий, имеющих малую fРЕЗили критичны к воздействию звукового давления определённой частоты.
Испытательное оборудование
Испытания изделий на воздействие АШпроводят:
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
Глудкин О.П. Методы и устройства испытания РЭС и ЭВС. – М.: Высш. школа., 2001 – 335 с. 2001
Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование/ под ред. А.И.Коробова М.: Радио и связь, 2002 – 272 с.2002
Млицкий В.Д., Беглария В.Х., Дубицкий Л.Г. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов. М.: Машиностроение, 2003 – 567 с2003
Национальная система сертификации Республики Беларусь. Мн.: Госстандарт, 2007
Федоров В., Сергеев Н., Кондрашин А. Контроль и испытания в проектировании и производстве радиоэлектронных средств – Техносфера, 2005. – 504с. 2005