«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 VII XIII 20g 1500g 10g 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 20÷120 40 150 УУ 5/100 50 5÷80 1,5÷20 1000 К-50-1000 Электроди¬намичес¬кий 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 10 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 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.