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

Июль 30, 2022

Главная
Физика
Основы проектирования электронных средств. Защита РЭС от внешних механических воздействий. (Лекция 8)

Содержание

2. Внешние механические воздействия В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изделия могут испытывать механические воздействия, характеризуемые: диапазоном
3. Виды механических воздействий Качественно все виды механических воздействий можно разделить на: вибрации; удары; линейные ускорения; акустические
4. Перегрузки При вибрации: где S – перемещение соударяющихся тел с учетом амортизации, см; vуд – мгновенная
5. Свойства конструкций Вибропрочность – свойство конструкции противостоять разрушающему действию вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений
6. Методы защиты Методы защиты от внешних механических воздействий: виброизоляция аппаратуры с помощью амортизаторов; обеспечение механической жесткости
7. Амортизация Амортизация - система упругих опор, на которые устанавливается объект с целью защиты его от внешних
8. Жесткость конструкции Жесткость конструкций – отношение силы к деформации, вызванной этой силой. Критерий высокой жесткости –
9. Линейная система с одной степенью свободы Допущения: динамическое воздействие на амортизируемый объект совершается только прямолинейно и
10. Свободные колебания без демпфирования Решение уравнения: где С1 и С2 – постоянные интегрирования, определяемые из начальных
11. Свободные колебания с демпфированием Решение уравнения зависит от h и hкр, или относительного коэффициента затухания в
12. Вынужденные колебания Вынужденные колебания в системе возникают в результате внешних механических воздействий двух видов: Силовое возмущение
13. Вынужденные колебания без демпфирования. Силовое возмущение Решение уравнения в общем виде: В реальных системах собственные колебания
14. Вынужденные колебания без демпфирования. Кинематическое возмущение Решение уравнения в общем виде: Амплитуда вынужденных колебаний: Коэффициент динамичности
15. Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Силовое возмущение Решение уравнения в общем виде: Амплитуда установившегося колебания: Фазовый
16. Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Кинематическое возмущение Решение уравнения в общем виде: Коэффициент динамичности: Фазовый угол:
18. Скачать презентацию

Слайд 2

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.

Слайд 3

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.

Слайд 4

Перегрузки
При вибрации:
где S – перемещение соударяющихся тел с учетом амортизации, см;

vуд – мгновенная скорость в момент удара, cм/с.
При вращении:
где R - радиус вращения, м; fвр - частота вращения, Гц.

где А – амплитуда вибраций, м; f – частота вибраций, Гц; nвибр – перегрузка при вибрации, g.
При ударе:

Слайд 5

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.

Слайд 6

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.

Слайд 7

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).

Слайд 8

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.

Слайд 9

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;

масса амортизируемого объекта, коэффициент жесткости и коэффициент демпфирования упругого элемента являются постоянными величинами;
сила упругости пропорциональна деформации амортизатора;
сила сопротивления амортизатора пропорциональна первой степени скорости смещения амортизируемого объекта.

Слайд 10

Свободные колебания без демпфирования
Решение уравнения:
где С1 и С2 – постоянные интегрирования,

определяемые из начальных условий; w0 – угловая частота свободных колебаний:

Уравнение состояния:

или:

Слайд 11

Свободные колебания с демпфированием
Решение уравнения зависит от h и hкр,
или относительного

коэффициента затухания
в случае

где

Уравнение состояния:

или:

Частота собственных колебаний системы:

В случае h=hкр колебания не возникают.

Слайд 12

Вынужденные колебания
Вынужденные колебания в системе возникают в результате внешних механических воздействий

двух видов:

Силовое возмущение – возникает при воздействии внешней силы.

Кинематическое возмущение – задано движение отдельных точек системы.

При совпадении частоты внешнего воздействия и собственной частоты системы возникает явление резонанса – существенное увеличение амплитуды колебаний при незначительном внешнем воздействии.

Слайд 13

Вынужденные колебания без демпфирования. Силовое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
В реальных системах

собственные колебания быстро затухают, а установившиеся вынужденные примут вид:

где

Коэффициент динамичности системы – отношение статической упругой силы к амплитуде силы вызывающих колебаний:

В случае

Уравнение состояния:

– коэффициент расстройки.

Слайд 14

Вынужденные колебания без демпфирования. Кинематическое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Амплитуда вынужденных колебаний:

Коэффициент динамичности системы :

Уравнение состояния:

Установившееся движение основания:

Вывод: коэффициенты динамичности системы с одной степенью свободы без демпфирования по силе и перемещению численно равны.

Слайд 15

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Силовое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Амплитуда установившегося

колебания:

Фазовый угол:

Уравнение состояния:

Слайд 16

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Кинематическое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Коэффициент динамичности:

Фазовый угол:

Уравнение состояния:

где

– показатель затухания.

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

Содержание

Внешние механические воздействияВ процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изделия могут испытывать

Виды механических воздействийКачественно все виды механических воздействий можно разделить на:вибрации;удары; линейные

ПерегрузкиПри вибрации:где S – перемещение соударяющихся тел с учетом амортизации, см;

Свойства конструкцийВибропрочность – свойство конструкции противостоять разрушающему действию вибрации в заданном

Методы защитыМетоды защиты от внешних механических воздействий:виброизоляция аппаратуры с помощью амортизаторов;обеспечение

АмортизацияАмортизация - система упругих опор, на которые устанавливается объект с целью

Жесткость конструкцииЖесткость конструкций – отношение силы к деформации, вызванной этой силой.

Линейная система с одной степенью свободыДопущения:динамическое воздействие на амортизируемый объект совершается

Свободные колебания без демпфированияРешение уравнения:где С1 и С2 – постоянные интегрирования,

Свободные колебания с демпфированиемРешение уравнения зависит от h и hкр,или относительного

Вынужденные колебанияВынужденные колебания в системе возникают в результате внешних механических воздействий

Вынужденные колебания без демпфирования. Силовое возмущениеРешение уравнения в общем виде:В реальных системах

Вынужденные колебания без демпфирования. Кинематическое возмущениеРешение уравнения в общем виде:Амплитуда вынужденных колебаний:

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Силовое возмущениеРешение уравнения в общем виде:Амплитуда установившегося

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Кинематическое возмущениеРешение уравнения в общем виде:Коэффициент динамичности:

Похожие презентации

Внешние механические воздействия
В процессе эксплуатации, транспортировки и хранения изделия могут испытывать

Виды механических воздействий
Качественно все виды механических воздействий можно разделить на:
вибрации;
удары;
линейные

Перегрузки
При вибрации:
где S – перемещение соударяющихся тел с учетом амортизации, см;

Свойства конструкций
Вибропрочность – свойство конструкции противостоять разрушающему действию вибрации в заданном

Методы защиты
Методы защиты от внешних механических воздействий:
виброизоляция аппаратуры с помощью амортизаторов;
обеспечение

Амортизация
Амортизация - система упругих опор, на которые устанавливается объект с целью

Жесткость конструкции
Жесткость конструкций – отношение силы к деформации, вызванной этой силой.

Линейная система с одной степенью свободы
Допущения:
динамическое воздействие на амортизируемый объект совершается

Свободные колебания без демпфирования
Решение уравнения:
где С1 и С2 – постоянные интегрирования,

Свободные колебания с демпфированием
Решение уравнения зависит от h и hкр,
или относительного

Вынужденные колебания
Вынужденные колебания в системе возникают в результате внешних механических воздействий

Вынужденные колебания без демпфирования. Силовое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
В реальных системах

Вынужденные колебания без демпфирования. Кинематическое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Амплитуда вынужденных колебаний:

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Силовое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Амплитуда установившегося

Вынужденные колебания с вязким демпфированием. Кинематическое возмущение
Решение уравнения в общем виде:
Коэффициент динамичности: