Как можно изменять параметры удара электродинамической механической ударной установки
Перейти к содержимому

Как можно изменять параметры удара электродинамической механической ударной установки

  • автор:

Исследование методов и средств испытаний РЭА и их элементов на воздействие ударов

Документ предоставляется как есть, мы не несем ответственности, за правильность представленной в нём информации. Используя информацию для подготовки своей работы необходимо помнить, что текст работы может быть устаревшим, работа может не пройти проверку на заимствования.

Если Вы являетесь автором текста представленного на данной странице и не хотите чтобы он был размешён на нашем сайте напишите об этом перейдя по ссылке: «Правообладателям»

Можно ли скачать документ с работой

Да, скачать документ можно бесплатно, без регистрации перейдя по ссылке:

Министерство науки и образования Российской Федерации

Государственное автономное профессиональное общеобразовательное учреждение

«Уральский радиотехнический колледж имени А.С. Попова»

Отчет по практической работе №2

Исследование методов и средств испытаний РЭА и их элементов на воздействие ударов

_____________З. Н. Закирова

  • изучить виды и методы испытаний на воздействие ударов, методы измерения параметров удара;
  • ознакомиться с принципом работы и устройством испытательного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.

  • ознакомиться с назначением, устройством, принципом работы и основными техническими характеристиками электродинамической ударной установки;
  • изучить современные методы и средства испытания РЭА и их элементов на воздействие ударов;
  • подготовить ответы на контрольные вопросы.

Методы испытаний РЭА и их элементов на воздействия ударов

  • Трапецеидальный. Самый опасный для ЭС т.к. имеет наиболее широкую область квазирезонансного возбуждения и наибольший коэффициент динамичности. Трудно воспроизводится в лабораториях;
  • Пилообразный. Позволяет достигнуть наилучшей воспроизводимости испытаний, но получить его труднее чем другие формы;
  • Полусинусоидальный. Используют чаще всего, формирование проще всего и требует наименьших затрат энергии.

Ударная установка. Конструкция и принцип работы

Ударные установки классифицируются:

  • по характеру воспроизводимых ударов – стенды одиночных и многократных ударов;
  • по способу получения ударных перегрузок – стенды свободного падения и принудительного разгона платформы с испытываемым ЭС;
  • по конструкции тормозных устройств – с жесткой наковальней, с пружинящей наковальней, с амортизирующими резиновыми и фетровыми прокладками, со сминающимися деформируемыми тормозными устройствами, с гидравлическими тормозными устройствами и т.д.

Для испытания ЭС на одиночные удары служат стенды копрового типа, а на многократные – кулачкового типа (принцип свободного падения). Рассмотрим конструкцию и принцип работы электродинамического ударного стенда (рисунок 1).
Рисунок 1 – Схема электродинамической ударной установки: 1 – кожух; 2 – блок питания; 3 – обмотка подмагничивания; 4 — корпус электромагнита; 5 – подвижная система; 6,11 – направляющие; 7 – стол; 8 – крышка стенда; 9 – мембрана; 10 – прокладка; 12 – крышка электромагнита; 13 — втулка. 4
В этих стендах через катушку возбуждения подвижной системы пропускают импульс тока, амплитуда и импульс которого определяют параметры ударного импульса. Т.к. принцип действия этих стендов основан на взаимодействии электромагнитных полей, то их конструкции имеют много общего с электродинамическими вибростендами. 5 Также существуют пневматические ударные стенды. На этих стендах ускорение получают при соударении стола со снарядом, выпущенным из пневматической пушки.

  1. Какое влияние оказывает удары на РЭА и её элементы?

  1. Основные параметры механического удара?

  1. Как крепится изделие на платформе стенда при испытаниях? Где выбираются контрольные точки?

  1. Чем отличаются испытания на удароустойчивость и ударопрочность?

  1. Принцип работы электродинамической ударной установки?

  1. Как измеряются параметры удара, методы измерения?

Ударные воздействия и виды испытаний. Условия испытаний на воздействие ударов и применяемое оборудование. Средства измерений значений параметров удара , страница 4

Для получения различных запасов энергии возможно использование неско-льких сменных молотов различных масс. Энергию отскока измеряют по шкале специального отсчетного механизма копра. Каждой массе груза соответствует определенная шкала.

В процессе удара наковальня незначительно перемещается и благодаря ее

гибкой связи со станиной обеспечивается хорошая форма кривой ударного импульса, на которую не накладываются посторонние колебания. Параметры и характеристики ударного импульса могут изменяться за счет изменения скорости молота в момент соударения v0, отношения масс наковальни и молота , а также механических характеристик деформируемого элемента-прокладки, помещаемой в зоне контакта молота и наковальни.

Рис.6 Схема принципа действия маятникового копра:

1-противовес;2-поворотная траверса;3-фиксирующее устройство;4-подвеска

штейны;11-пневмодемпфер молота;12-подвеска наковальни.

Рис.7Механический ударный стенд:

А-конструкция; б- зависимость ударной перегрузки от высоты h падения стола; 1,16-станина; 2,5-шкив; 3-клиноременная передача; 4-реостат; 6,12-валы; 7-подшипники вала; 8- счетчик числа ударов; 11-стол; 13-ударники; 14-шкала регулировки; 15-регулировочные пластины; 17-резиновые упругие элементы; 18-кулачок; 19,20-цилиндрическая зубчатая передача; 21-выключатель; 22- электродвигатель; 23-направляющие штанги; t-толщина регулировочных пластин.

Скорость v молота зависит от угла ф0 начального отклонения молота и с точностью до 2. 3% может быть определена, если рассматривать движение молота как математический маятник:

где Lдлина подвески молота.

Преимущество маятниковых копров заключается в отсутствии направля­ющих, искажающих результаты измерений.

Основными недостатками являются сложность конструкции и невозмож­ность получения больших ускорений.

Маятниковый копер (баллистический маятник) может применяться как для испытаний, так и для динамической тарировки преобразователей ударных ускорений.

Установки многократных ударов могут быть основаны на принципе принудительного разгона и на принципе свободного падения. Получили

распространение электродинамические и механические ускорители. Большинство используемых установок являются управляемыми. Рассмотрим принципы действия и конструкции установок многократных ударов.

В механических ударных установках многократных ударов ускорения в вертикальном направлении создаются при ударе свободно падающего стола об упругие наковальни.

Подъем и сброс рабочего стола установки может осуществляться с по­мощью профильного кулачка, кривошипно-шатунного механизма и копра.

Форма кривой изменения ускорения за время ударного импульса зависит от средств торможения, определяющих нарастание ударного ускорения с момен­та соприкосновения рабочего стола с упругими элементами до максимального значения и последующий спад. Следует отметить, что максимальное ударное ускорение соответствует наибольшему прогибу наковальни.

Механические средства торможения основаны на соударении специальных элементов, выполненных из различных материалов (сталь, свинец, фетр,

На рис. 7, а представлен механический стенд, позволяющий испытывать изделия весом до 50 кг на воздействие ударных ускорений до 1500 м/с при падении стола с высоты до 30мм; частота до 100 ударов в минуту. При включении питания электродвигателя 22 вращение его вала через шкив 2, клиноременную передачу 3, шкив 5 и цилиндрическую зубчатую передачу 79 20 передается валу 12 и насаженному на него кулачку 18, который через планки 9 и подъемные ролики 10 поднимает стол 11. Вращаясь, кулачок 18 соприкасается с подъемным роликом 10, который постепенно входит в паз кулачка. В момент, когда кромка кулачка проходит к кромкам планок, стол вместе с двумя направляющими штангами 23 оказывается поднятым на максимальную высоту.

Дальнейшее вращение кулачка приводит к падению стола на резиновые упругие элементы 17, установленные на станине 16. Упругие элементы, изготовленные из мягкой или твердой резины, представляют собой калиб­рованные пакеты различной толщины t, устанавливаемые на станину. Толщина определяется заданным ударным ускорением.

Стол в месте соприкосновения с упругими элементами имеет два специальных ударника 13. Для крепления испытуемых изделий на рабочей поверхности стола сделаны специальные пазы. Перед проведением испытании, пользуясь графиком (рис. 7,б), по заданным ударному ускорению и выбран­ной толщине упругих элементов определяют высоту падения стола, которая регулируется пластинами /5 и контролируется по шкале 14. Частота ударов устанавливается путем изменения числа оборотов электродвигателя за счет регулировки питающего напряжения с помощью реостата 4.

Достоинством механических ударных установок являются их относительная простота и невысокая стоимость.

К недостаткам (по сравнению с электродинамическими установками) следует отнести несколько худшую повторяемость формы ударных импульсов, большие нелинейные искажения и невозможность осуществления автоматиче­ского управления.

В электродинамических установках необходимое ускорение при ударе достигается за счет взаимодействия двух магнитных полей: переменного, создаваемого импульсным током, и постоянного—в кольцевом зазоре электромагнита. В результате указанного взаимодействия возникает сила, выталкивающая подвижную систему с переменной скоростью.

Ударная установка состоит из электродинамического стенда и блока управления и питания.

Электродинамический стенд (рис. 8) состоит из следующих основных частей: электромагнита 8, 9, 10, подвижной катушки 5, стола 3 со штоком 2, пневматического демпфера /2, вентилятора 16. Электромагнит содержит магнитопровод 8, 9 и бескаркасную катушку подмагничивания 10.

Server Error in ‘/’ Application.

Description: An application error occurred on the server. The current custom error settings for this application prevent the details of the application error from being viewed remotely (for security reasons). It could, however, be viewed by browsers running on the local server machine.

Details: To enable the details of this specific error message to be viewable on remote machines, please create a tag within a «web.config» configuration file located in the root directory of the current web application. This tag should then have its «mode» attribute set to «Off».

Notes: The current error page you are seeing can be replaced by a custom error page by modifying the «defaultRedirect» attribute of the application’s configuration tag to point to a custom error page URL.

Испытания на воздействие ударных нагрузок

Испытания на воздействие классического удара проводят для элементов, аппаратуры и других электротехнических изделий с целью определения их устойчивости к воздействию одиночных (ГОСТ 28213) и многократных (ГОСТ 28215) ударных нагрузок. Как проводятся эти испытания? Какое требуется оборудование? Какие параметры следует задавать? Эти вопросы будут рассмотрены в данном разделе.

Любое электротехническое оборудование в процессе эксплуатации и транспортирования подвергается воздействию внешних факторов, в том числе — ударам, одиночным или многократным, различной природы и уровня воздействия. Испытание на воздействие удара по ГОСТ 28213 обеспечивает удобный метод определения способности образцов выдерживать воздействие одиночного удара. Для повторяющихся ударов испытание следует проводить согласно ГОСТ 28215.

Прежде всего следует понимать, что целью испытаний по ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215 является определение механических дефектов и (или) ухудшения заданных характеристик, а также использование этой информации вместе с требованиями нормативно-технической документации для определения конструктивной прочности образцов или как средство контроля их качества.

Испытательное оборудование

В зависимости от сложности испытаний, воздействие на образец ударной нагрузки может осуществляться с помощью ударной установки, на электродинамическом вибростенде, методом свободного падения и др. На ударных установках параметры удара контролируются по показаниям датчика силы. При проведении испытаний на электродинамических вибростендах по показаниям акселерометра контролируется воспроизводимое ускорение и строится график зависимости ускорения от времени для получения реальной формы импульса. Критерием попадания формы импульса в заданный допуск может служить соответствие значения виброскорости, полученного путем интегрирования кривой ускорение-время, значению из таблицы 1. При испытании образца методом свободного падения изменение скорости определяется высотой падения и отскока, при этом образец испытывает постоянное ускорение.

Выбор оборудования

Испытательное оборудование должно обеспечивать воспроизведение требуемых параметров с заданной точностью. Характеристики измерительной системы должны быть такими, чтобы можно было зарегистрировать значение действительного импульса.

Электродинамические вибростенды позволяют воспроизводить все формы сигналов, описанные в ГОСТ 28213. Параметры вибростенда определяют степень жесткости при испытаниях. Для проведения испытаний на электродинамическом вибростенде также потребуются: акселерометр для определения параметров воспроизводимой вибрации, анализатор спектра для измерения сигнала с акселерометра и управления вибростендом, программное обеспечение, позволяющее проводить испытания в автоматическом режиме по заданному профилю с непрерывным контролем всех параметров.

При выборе оборудования следует особое внимание обратить на значения воспроизводимых ускорения, скорости и перемещения, а также частотный диапазон не только самого вибростенда, но и акселерометра, и измерительной и задающей аппаратуры, применяемой при испытаниях. Немаловажным параметром является максимальная масса загрузки вибростенда, поскольку испытание некоторых изделий требуется проводить в упаковке, которая, иной раз, соизмерима с весом самого прибора.

Параметры испытаний

Степень жесткости и форма ударного импульса, воздействующего на образец, по возможности должны определяться внешними условиями, которым образец подвергается во процессе эксплуатации и транспортирования. Но, поскольку образцы зачастую подвергаются ударам различной амплитуды, имеющим сложный и случайный характер, целью испытания не является точное воспроизведение этих воздействий. Параметры испытаний стандартизованы, а допуски выбраны таким образом, чтобы можно было получить аналогичные результаты, при проведении испытаний в различных лабораториях различным обслуживающим персоналом. Стандартизация значений параметров позволяет группировать изделия по категориям в соответствии с их способностью выдерживать определенные степени жесткости, указанные в ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215.

  • степень жесткости удара — комбинация пикового ускорения и длительности импульса;
  • степень жесткости многократных ударов — сочетание пикового ускорения, длительности импульса и количества ударов;
  • форма импульса — временная зависимость номинального ускорения, воспроизводимого установкой и воздействующего на образец;
  • изменение скорости (импульса ударного ускорения) — абсолютное значение мгновенного приращения скорости во времени от приложенного ускорения.

При проведении испытаний на воздействие одиночных ударов необходимо выбрать форму (полусинусоидальный, трапецеидальный или пилообразный), амплитуду и длительность импульса. Изменение скорости должно находиться в пределах 15 % номинального импульса.

Испытания на воздействие многократных ударов проводятся воздействием полусинусоидальных импульсов определенной амплитуды, длительности и частоты следования. Изменение скорости должно находиться в пределах 20 % номинального импульса.

При испытаниях на воздействие ударных нагрузок ускорение образца в направлении, перпендикулярном воздействию, не должно превышать 30 % ускорения в заданном направлении.

Проведение испытаний

При проведении испытаний на удар образец всегда крепят к крепежному приспособлению или вибрационному столу испытательной установки.

При проведении испытаний на воздействие одиночного удара, в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца должно быть приложено три последовательных удара, т.е. общее число ударов — 18.

При проведении испытаний образцов типа «элемент» на воздействие многократных ударов, заданное число ударов (см. табл. 3) должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца.

При проведении испытаний аппаратуры на воздействие многократных ударов, заданное число ударов (см. табл. 3) должно быть приложено в каждом направлении по трем взаимно перпендикулярным осям образца. Если положение образца при монтаже или транспортировании известно и если при монтаже наиболее сильные удары воздействуют в одном направлении, то допускается прикладывать заданное количество ударов только в этом положении образца или направлении.

Выбор параметров

В таблице ниже приведены значения скорости и длительности импульсов при испытаниях на воздействие одиночных ударов, рекомендуемых ГОСТ 28213 и соответствующие им значения изменения скорости для каждого типа импульса. Предпочтительные комбинации выделены строками темного цвета.

Таблица 1. Ускорение, длительность импульса и изменение скорости для различных типов сигналов
Пиковое ускорение, А, g Соответствующая длительность номинального импульса, D, мс Соответствующие изменения скорости импульса Δv, м·с -1
полусинусоидального Δv=(2/Π)AD×10 -3 пилообразного с пиком на конце пульса Δv=0,5AD×10 -3 трапецеидального Δv=0,9AD×10 -3
5 30 1,0
15 11 1,0 0,8 1,5
30 18 3,4 2,6 4,8
30 11 2,1 1,6 2,9
30 6 1,1 0,9 1,6
50 11 3,4 2,7 4,9
50 3 0,9 0,7 1,3
100 11 6,9 5,4 9,7
100 6 3,7 2,9 5,3
200 6 7,5 5,9 10,6
200 3 3,7 2,9 5,3
500 1 3,1
1000 1 6,2
1500 0,5 4,7
3000 0,2 3,7

В таблице ниже приведены формы импульса и степени жесткости, рекомендуемые при испытаниях различных образцов на воздействие одиночного удара по ГОСТ 28213.

Таблица 2. Примеры форм ударного импульса и степеней жесткости, используемых при испытаниях на воздействие удара для различного применения по ГОСТ 28213-89
Степень жесткости Форма импульса Элементы Аппаратура
пиковое ускорение, g длительность, мс
15 11 Пилообразный со спадом на конце, полусинусоидальный, трапецеидальный Основное испытание для определения прочности, при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировании.
Стационарная аппаратура, транспортируемая только автомобильным, железнодорожным и авиационным транспортом в защитной противоударной упаковке
30 18 Пилообразный со спадом на конце, полусинусоидальный, трапецеидальный Испытание на прочность конструкции крепления аппаратуры. Аппаратура, установленная или транспортируемая в закрепленном положении на железнодорожном, автомобильном или воздушном транспорте
50 11 Пилообразный со спадом на конце, полусинусоидальный, трапецеидальный Элементы в защитной упаковке, транспортируемые колесным транспортом (по автодорогам и железным дорогам), дозвуковыми и сверхзвуковыми самолетами, торговыми судами. Аппаратура, устанавливаемая и транспортируемая в закрепленном положении транспортными средствами повышенной проходимости. Аппаратура, перевозимая в незакрепленном положении по автодорогам и железным дорогам длительное время.
Элементы, установленные в аппаратуру, транспортируемую или установленную на колесный транспорт, передвигающийся по автодорогам или железной дороге, на дозвуковые и сверхзвуковые транспортные самолеты, торговые суда. Аппаратура, используемая в промышленности и подвергаемая ударам при механизированных погрузочно-разгрузочных работах, например, доковые краны, автопогрузчики.
Элементы, устанавливаемые в аппаратуру, предназначенную для тяжелой промышленности
100 6 Пилообразный со спадом на конце, полусинусоидальный, трапецеидальный Элементы в защитной упаковке, транспортируемые транспортными средствами повышенной проходимости. Отдельные удары при погрузочно-разгрузочных работах на автомобильном или железнодорожном транспорте
Элементы, установленные в аппаратуру, транспортируемую или размещенную на транспортных средствах повышенной проходимости Удары высокой интенсивности пуска, разделением частей ракет (космических кораблей), аэродинамического удара и при входе космического корабля в плотные слои атмосферы
Элементы, установленные в аппаратуру, размещаемую на дозвуковых и сверхзвуковых транспортных самолетах.
Элементы, установленные в аппаратуру, перевозимую в незакрепленном состоянии автомобильным или железнодорожным транспортом в течение длительного времени
Портативная аппаратура
500 1 Полусинусоидальный Испытание прочности конструкции полупроводниковых приборов, интегральных схем, микросхем и микросборок Удары, вызванные взрывом, произведенным на земле, в воде или в воздухе
1500 0,5 Полусинусоидальный Испытание прочности конструкции полупроводниковых приборов, интегральных схем, микросхем и микросборок

В таблице ниже приведены степени жесткости, рекомендуемые при испытаниях различных образцов на воздействие многократных ударов по ГОСТ 28215.

Таблица 3. Примеры степеней жесткости для испытаний на воздействие многократных ударов, типичных для различного применения по ГОСТ 28215
Степени жесткости Элементы Аппаратура
Пиковое ускорение, g Длительность, мс Число ударов в каждом направлении
10 16 1000 Транспортирование в заводской упаковке хрупких изделий по автомобильной дороге, исключая пересеченную местность Обычное испытание на прочность аппаратуры, установленной или транспортируемой в закрепленном положении и перевозимой колесным транспортом обычной проходимости
15 6 4000 Проверка минимальной прочности для изделий общего назначения с главными механическими нагрузками, имеющими место при транспортировании Аппаратура, устанавливаемая стационарно или на тяжелом подвижном оборудовании, например, вблизи от электростанции
25 6 1000 Аппаратура, устанавливаемая или транспортируемая в закрепленном положении на вездеходах. Аппаратура, устанавливаемая на механических погрузочно-разгрузочных устройствах, например, портовые краны, автопогрузчики.
40 6 1000 Транспортирование изделий в упаковке изготовителя, предназначенных для использования в непортативной аппаратуре Аппаратура, которая может перевозиться незакрепленной колесным транспортом (по железной или автомобильной дороге) при случайных перевозках, например, доставке
40 6 4000 Изделия, предназначенные для аппаратуры, используемой на подвижных средствах Подвижная аппаратура, перевозимая на транспорте любого типа (по железной дороге, автомобильной, по пересеченной местности) в незакрепленном состоянии
100 2 4000 Лампы и пружинные контакты, например, для клавишных переключателей, телефонов, коммутаторов

Для образцов массой меньше 100 кг рекомендуется использовать степени жесткости 25 g и 40 g. Для более тяжелых изделий — степень жесткости 10 g.

В таблице ниже приведены номинальные значения изменения скорости для различной степени жесткости при испытаниях образцов на воздействие многократных ударов по ГОСТ 28215.

Таблица 4. Ускорение, длительность импульса и соответствующее изменение скорости
Пиковое ускорение, g Длительность импульса, мс Соответствующее изменение скорости импульса Δv, м·с -1
10 16 1,0
15 6 0,6
25 6 0,9
40 6 1,5
100 2 1,5

См. также

Программа Генератор с ОС (Классический удар), входящая в cостав специализированного программного обеспечения ZETLab системы управления вибростендами, позволяет проводить испытания различных изделий на устойчивость к воздействию ударной вибрации. Программа обеспечивает управление элекродинамическим вибростендом с параметрами вибрации в соответствии с ГОСТ 28213 и ГОСТ 28215.
Статья на тему «Ударный спектр и интегралы Дюамеля»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *