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 ÷ 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 f_o < 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	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 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 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 f_РЕЗ и сложную конструкцию, второй - при испытании простых изделий, имеющих малую f_РЕЗ 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