🗊Презентация Основы проектирования электронных средств. Защита РЭС от внешних механических воздействий. (Лекция 8)

Основы проектирования электронных средств Лекция №8 Защита РЭС от внешних механических воздействий

Внешние механические воздействия В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изделия могут испытывать механические воздействия, характеризуемые: диапазоном частот колебаний, амплитудой, ускорением, временем действия. Причинами механических воздействий могут быть: вибрации движущихся частей двигателя, перегрузки при маневрировании, стартовые перегрузки, воздействие окружающей среды (ветер, волны, снежные лавины, землетрясения, обвалы и т. д.), взрывные воздействия (в том числе, атомные), небрежность обслуживающего персонала (падение аппаратуры) и т.д.

Виды механических воздействий Качественно все виды механических воздействий можно разделить на: вибрации; удары; линейные ускорения; акустические шумы. Количественно все перегрузки можно охарактеризовать: спектром гармонических частот стационарностью процесса. Особенностью удара является то, что нагрузка действует небольшое время (неустановившийся процесс) и характеризуется широким спектром частот.

Перегрузки При вибрации:

Свойства конструкций Вибропрочность – свойство конструкции противостоять разрушающему действию вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений и продолжать выполнять свои функции после окончания воздействия вибрации. Для этого не должно происходить силовых и усталостных разрушений, соударений частей конструкции. Виброустойчивость – свойство конструкции выполнять функции при воздействии вибрации и ударов в заданных диапазонах частот и ускорений. Ударостойкость – способность противостоять возникающим при ударах силам и после их многократного воздействия сохранять тактико-технические характеристики в пределах нормы. Удар – кратковременный процесс воздействия, длительность которого равна двойному времени распространения ударной волны через объект. Как правило, обеспечение вибростойкости, виброустойчивости и ударостойкости связано с отсутствием резонанса и люфтов.

Методы защиты Методы защиты от внешних механических воздействий: виброизоляция аппаратуры с помощью амортизаторов; обеспечение механической жесткости и прочности конструкции. При виброизоляции на пути распространения волновой энергии механических колебаний располагается дополнительное приспособление, отражающее или поглощающее определенную часть этой энергии. Возникают ограничения по массе, размерам, прочности и т.д. При воздействии на амортизированный объект вибраций (ударов), спектр частот которых лежит выше частоты собственных колебаний системы, амортизатор работает как линейный фильтр нижних частот.

Амортизация Амортизация - система упругих опор, на которые устанавливается объект с целью защиты его от внешних динамических воздействий. Основное свойство таких опор (амортизаторов) – колебания несущей конструкции, возникающие в результате действия внешних вибраций и ударов, передаются аппаратуре через упругий элемент. Демпфирование – поглощение энергии, обусловленное рассеянием энергии в результате трения в материале амортизатора (резина), в сочленениях (сухой демпфер), в среде (воздушный или жидкостный демпфер).

Жесткость конструкции Жесткость конструкций – отношение силы к деформации, вызванной этой силой. Критерий высокой жесткости – обеспечение собственной резонансной частоты конструкции в три раза большей частоты воздействующих колебаний. Пример: Резонансная частота отрезка многожильного провода длиной 10 мм составляет 1000-2000 Гц, а элементов диаметром 0,6...1 мм (масса 0,3...12 г) и общей длиной с учетом проволочных выводов, равной 30 мм – 200-450 Гц, то воздействующая частота не должна превышать 70 Гц.

Линейная система с одной степенью свободы Допущения: динамическое воздействие на амортизируемый объект совершается только прямолинейно и вдоль одной из осей координат; масса основания существенно больше массы амортизируемого объекта; массой упругого элемента пренебрегаем; пренебрегаем деформациями основания и амортизируемого объекта;

Свободные колебания без демпфирования Уравнение состояния:

Свободные колебания с демпфированием

Вынужденные колебания

Вынужденные колебания без демпфирования. Силовое возмущение

Вынужденные колебания без демпфирования. Кинематическое возмущение

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Силовое возмущение

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Кинематическое возмущение

Амплитудно- и фазо-частотные характеристики системы с вязким демпфированием