МЕХАНІЧНІ ВИПРОБУВАННЯ І ВИПРОБУВАЛЬНЕ УСТАТКУВАННЯ
4.1. ВИПРОБУВАННЯ НА ВІБРОСТІЙКкість І ВІБРОміцність
Механічні випробування ЕА дозволяють виявити наявність дефектів, визначити динамічні характеристики випробовуваних виробів, провести оцінку впливу конструктивних чинників на параметри якості ЕА, перевірити відповідність параметрів апаратури при механічній дії вимогам ТУ.
Розроблені наступні види механічних випробувань: на виявлення резонансних частот, на вібростійкість, на віброміцність, на ударну міцність, на дію одиночних ударів, лінійних (відцентрових) навантажень, акустичних шумів.
Дослідження різних видів механічних випробувань показали, що поєднання вібраційних навантажень одиночних ударів надає на ЕА найбільшу дію, а решта видів механічних дій є додатковими.
Число видів механічних випробувань і їх послідовність залежать від призначення ЕА, умов експлуатації, типу виробництва.
Часто при розробці нових конструкцій ЕА перед випробуваннями на дію вібрацій проводять випробування на виявлення резонансних частот. Такий вид випробування дозволяє визначити резонансні частоти виробів або їх окремих деталей і вузлів в кожному з трьох взаємно перпендикулярних напрямів.
Випробування на вібростійкупроводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції і зберігати свої параметри в межах значень, вказаних в ТУ, в умовах вібрації в заданому діапазоні частот і прискорення. Випробування проводять під електричним навантаженням, контролюючи в процесі випробування параметри виробів. Для перевірки вібростійкої вибирають ті параметри випробовуваних виробів, по нагляду за якими можна судити про вібростійку (наприклад, рівень віброшумів, спотворення вихідного сигналу, цілісність електричного ланцюга, нестабільність контактного опору і т. д.).
|
|
|
Залежно від ступеня жорсткості випробування характеризуються поєднанням наступних параметрів: діапазону частот дії вібрації, амплітуди переміщення і прискорення, частоти переходу (табл. 7.1).
Таблиця 7.1. Параметри вібрації при випробуванні ЕА на вібростійку.
| Ступінь жорсткості | Діапазон частот, Гц | Амплітуда переміщення, мм | Частота переходу, Гц | Амплітуда (прискорення), м/с2 (g) |
| I | 10 – 35 | ----- | ----- | 5(0,5) |
| II | 10 – 35 | ----- | ----- | 10(1,0) |
| III | 10 – 55 | 0,5 | 32 | 20(2,0) |
| IV | 10 – 55 | 0,5 | ----- | ----- |
| V | 10 – 80 | 0,5 | 32 | 20(2,0) |
| VI | 10 – 80 | 0,5 | 50 | 50(5,0) |
| VII | 10 – 150 | 0,5 | 50 | 50(5,0) |
| VIII | 10 – 200 | 0,5 | 50 | 50(5,0) |
| IX | 10 – 500 | 0,5 | 50 | 50(5,0) |
| X | 10 – 500 | 1,0 | 50 | 100(10,0) |
| XI | 10 – 2000 | 1,0 | 50 | 100(10,0) |
| XII | 10 – 2000 | 2,0 | 50 | 200(20,0) |
| XIII | 10 – 5000 | 4,0 | 50 | 400(40,0) |
| XIV | 10 – 5000 | 4,0 | 50 | 400(40,0) |
Випробування на віброміцність проводять з метою перевірки здатності виробів протистояти руйнуючій дії вібрації і зберігати свої параметри після дії в межах значень, вказаних в ТУ і програмі випробувань (ПІ) на вироби.
|
|
|
Випробування ЕА на вібростійку і віброміцність можна проводити наступними методами: фіксованих частот, частоти, випадкової вібрації, що гойдається.
Основною умовою, що дозволяє вибрати найраціональніший метод випробувань, є знання резонансних частот виробу.
Проведення випробувань на віброміцність і вібростійка. Метод випробувань на фіксованих частотах вібрації полягає в послідовній дії гармонійної вібрації певної частоти і амплітуди на випробовувану апаратуру.
Даний метод має обмежене вживання при випробуванні виробів на віброміцність і вібростійка, оскільки не дає можливості оцінити повною мірою стійкість виробів до дії вібрації в необхідному діапазоні частот. Проте до теперішнього часу він використовується при заводських випробуваннях виробів, що серійно випускаються, унаслідок вживання найпростішого устаткування і відпрацьованих програм випробувань [30].
При випробуваннях методом частоти вібрації, що гойдається, частоту плавно змінюють в заданому діапазоні від нижньої до верхньої частоти і назад при постійності заданих параметрів вібрації протягом певного часу.
|
|
|
В реальних умовах експлуатації на вироби впливають, як правило, не одно частотні синусоїдальні коливання, а коливання з складним спектром частот. Тому проводять випробування на дію широкосмугової випадкової вібрації [31]. В цьому випадку реалізується одночасне збудження всіх виробів, що дозволяє виявити їх взаємний вплив. Посилювання умов випробувань за рахунок одночасного збудження резонансних частот скорочує час випробувань в порівнянні з методом частоти, що гойдається.
Здійснення методу широкосмугової випадкової вібрації вимагає вельми складного і дорогого устаткування, тому у ряді випадків він замінюється більш простим для технічної реалізації методом випадкової вібрації з скануванням смуги частот. Випадкова вібрація в цьому випадку збуджується у вузькій смузі частот, центральна частота якої по експоненціальному закону поволі сканує по діапазону частот в процесі випробування [31].
Випробувальне устаткування. Для проведення випробувань на дію вібрацій застосовуються вібраційні установки (вібростенди). За принципом збудження обурюючої сили всі вібраційні установки діляться на механічні, електродинамічні, електромагнітні і гідравлічні
|
|
|
Найбільше поширення в даний час набули електродинамічні вібраційні стенди, що використовують електродинамічний принцип створення обурюючої сили. Такі вібраційні установки володіють широким діапазоном робочих частот вібрації, лінійністю перетворень сигналу, простотою управління, стійкістю і надійністю в роботі, мають елементи автоматики [31].
Мал. 7. 7. Типова конструкція електродинамічного вібратора:
1 — стіл вібратора, 2 — упругі підвіски столу, 3 — магнітний екран, 4 — шлях магнітного потоку, 5 — магнітопровід 6 — випробовуваний виріб; 7 — рухома катушка, 8 — катушка підмагнічування, 9 — підставка.
При розміщенні виробів на пристосуванні передбачається місце для установки вимірювального датчика (контрольна крапка). Контрольну крапку вибирають на пристосуванні по можливості ближче до точки кріплення його до платформи вібратора. Після виготовлення пристосування атестовується на правильність передачі дії. Для цього знімається частотна характеристика пристосування. При плавній зміні частоти по датчику, встановленому в контрольній крапці, підтримують постійне прискорення, а по датчику, встановленому в точці пристосування, самій видаленій від контрольної, проводять вимірювання прискорення.
Метод і схема вимірювання параметрів вібрації залежать від типу вживаного вібровідтворювач. В сучасній техніці вимірювання параметрів вібрації застосовуються наступні типи вібровідтворювачі: індуктивні, трансформаторні, електродинамічні, електромагнітні, місткості, омічні, п'єзоелектричні. Розглянемо їх характерні особливості.
Основні параметри вібровідтворювача , робочий діапазон частот; чутливість або дійсний коефіцієнт перетворення; поперечна чутливість або відносний коефіцієнт перетворення; робочий діапазон температур і температурна стабільність; чутливість до перешкод (електричним і магнітним полям, механічним інформаціям); власна місткість; маса і габаритні розміри.
4.2. ВИПРОБУВАННЯ НА УДАРНУ МІЦНІСТЬ І СТІЙКІСТЬ
Основна задача випробувань на ударні навантаження — перевірка здатності виробу виконувати свої функції під час ударної дії і після нього. Розрізняють два види випробувань: випробування на ударну міцність і ударну стійкість.
Випробування на ударну міцність проводять з метою перевірки здатності виробу протистояти руйнуючій дії механічних ударів, зберігати свої параметри в межах, вказаних НТД на виріб.
Випробування на ударну стійкість проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції в умовах дії механічних ударів. При цьому випробовувану апаратуру піддають дії багатократних або одиночних ударів. Характеристики режимів випробувань (пікове ударне прискорення і число ударів) задаються відповідно до ступеня жорсткості випробувань (табл. 7.5).
Таблиця 7.5. Характеристики режимів випробувань
| Ступінь жорсткості | Пікове ударне прискорення, м/с2 (g) | Загальне число ударів для допустимої в стандартах і ТУ на виріб вибірки | |
| 3 шт і менше | Більше 3 шт | ||
| І | 150 (15) | 12000 | 10000 |
| II | 500 (40) | 12000 | 10000 |
| III | 750 (75) | 6000 | 4000 |
| IV | 1500 (150) | 6000 | 4000 |
Тривалість дії ударного прискорення вибирають залежно від значення низької резонансної частоти виробу. Передбачають, щоб випробування проводилися в квазірезонансному режимі збудження.
Частота проходження ударів повинна забезпечувати можливість контролю параметрів, що перевіряються. Як параметри, що перевіряються, вибирають параметри, по зміні яких можна судити про ударну стійкість виробу в цілому (наприклад, спотворення вихідного сигналу, стабільність характеристик функціонування і т. д.), а ударну міцність оцінюють по цілісності конструкції (наприклад, утворення тріщин, відсутність контакту і т. д.). Вироби рахують витримавши випробування, якщо в процесі і (або) після випробування вони задовольняють вимогам стандартів і ТУ на вироби і ПІ для даного виду випробувань.
Випробувальне устаткування. Випробування на ударні навантаження проводять на спеціальних ударних стендах, а в деяких випадках ударну дію відтворюють на вібростендах. Залежно від принципу створення ударної дії всі ударні стенди розділяють на два основні вигляд [30]: стенди, дія яких засновано на принципі гальмування тіла, що заздалегідь розгониться для необхідної швидкості; стенди, дія яких засновано на принципі розгону тіла до необхідної швидкості. В практиці випробувань перший вид ударних стендів набув найбільше поширення. Основними вузлами такої ударної установки є: рухома ударна платформа (стіл), гальмівний пристрій, підстава (ковадло), направляючі.
Гальмівний пристрій визначає характеристики відтворного ударного імпульсу (форму, тривалість і т. д.). Як гальмівний пристрій застосовують прокладки. Для формування напівсинусоїдального імпульсу тривалістю 0,5—5 мс як прокладка застосовується гума середньої і підвищеної твердості, для тривалості менше 0,5 мс — вініпласт, фторопласт з комбінацією з металевих прокладок. Основна характеристика гальмівного пристрою — залежність зміни контактної сили від деформації (силова характеристика). Коли силова характеристика на активному (при навантаженні ударяючих тіл) і пасивному (при розгрузці ударяючих тіл) етапах удару однакові, гальмівний пристрій відтворює ударні навантаження симетричних форм.
За принципом роботи ударні стенди підрозділяються на механічні, електродинамічні і пневматичні.
Механічні ударні стенди набули найбільше поширення. Більшість стендів такого типу заснована на вільному падінні вдаряючого тіла. Для отримання великої швидкості зіткнення застосовують розгінні пристрої.
Основним елементом електродинамічного ударного стенду є електромагніт. В кільцевому зазорі електромагніту знаходиться рухома котушка, по якій протікає струм. Каркас котушки одночасно виконує функції ударної платформи. Зміною амплітуди і тривалості імпульсу струму в рухомій котушці стенду визначають ударний імпульс сили.
Пневматичні ударні стенди призначені для відтворення ударних дій при високих швидкостях зіткнення тел. В стендах такого типу ударна платформа є поршнем, який рухається черінь-дією атмосферного тиску в пусковій трубі, закріпленій на масивному фундаменті. Довжина пускової труби залежить від параметрів відтворної ударної дії. На верхньому торці поршня закріплюють виріб, на нижньому торці — гальмівний пристрій. Деформація гальмівного пристрою при зіткненні з ковадлом дозволяє відтворювати ударну дію пилкоподібної і трапецеїдальної форм.
Як вимірювальний перетворювач частіше за все застосовують п'єзоелектричні, місткості, напівпровідникові і дротяні типи датчиків. З них найбільше поширення набули п'єзоелектричні датчики.
До датчиків для вимірювання параметрів ударів пред'являються жорсткі вимоги по лінійності частотних характеристик, максимально вимірюваному ударному прискоренню, діапазону робочих температур, чутливості до поперечних складових ударного навантаження, коефіцієнту перетворення, габаритним розмірам і масі.
4.3. ВИПРОБУВАННЯ НА ДІЮ ЛІНІЙНИХ НАВАНТАЖЕНЬ
Випробування проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції при лінійних навантаженнях і руйнуючій дії цих навантажень.
Випробування на дію лінійних прискорень проводяться на спеціальних установках — центрифугах, що створюють в горизонтальній площині радіально-направлені прискорення. Центрифуги класифікуються: по типу приводу, конструкції, вантажопідйомності, величині максимального лінійного прискорення.
По типу приводу розрізняють центрифуги з електричним, гідравлічним і комбінованим приводами. Основними характеристиками центрифуги є: максимальне прискорення jmax, вантажопідйомність.
4.4. ВИПРОБУВАННЯ НА ДІЮ АКУСТИЧНОГО ШУМУ
Випробування проводять з метою визначення здатності виробів виконувати свої функції, зберігаючи параметри в межах норм, вказаних в стандартах і ТУ на вироби і програмі випробувань в умовах дії підвищеного акустичного шуму.
На відміну від інших видів зовнішніх дій (навантажень), діючих на ЕА, у акустичних навантажень є особливості: широкий спектр частот, що змінюються від одиниць герц до декількох кілогерців; випадковий характер зміни в часі і просторі; розподілений характер дії, залежний не тільки від рівня звукового тиску, але і від площі виробу. Резонансні явища елементів апаратури, що виникають в результаті дії акустичного шуму, частіше за все виявляються на частотах 1500—2000 Гц.
Для випробувань виробів на дію акустичного шуму застосовують методи: 1) дія на виріб випадкового акустичного шуму і 2) дія струму змінної частоти.
Режим випробувань вказаних методів встановлюється завданням величини звукового тиску для відповідного ступеня жорсткості.
Випробування першим методом проводять шляхом дії акустичного шуму в діапазоні частот 125—10 000 Гц з одночасною дією на виріб заданого рівномірного звукового тиску і певного спектру частот. При випробуваннях необхідно знаходити у виробів резонансні частоти, на яких амплітуда коливань точок кріплення максимальна, і проводити контроль параметрів виробів. Рекомендується вибирати параметри, по зміні яких можна судити про стійкість до дії акустичного шуму виробу в цілому (наприклад, спотворення вихідного сигналу або зміна його значення, цілісність електричного ланцюга, зміна контактного опору і т. д.).
Випробування другим методом проводять шляхом дії тону змінної частоти в тому ж діапазоні частот при плавній її зміні по всьому діапазону від низької до вищої і назад (один цикл).
Випробування виробів на дію акустичного шуму проводять: на відкритому стенді з працюючим двигуном, в закритих блоках з натурним джерелом шуму, в акустичних камерах .[30]. На відкритому стенді з працюючим двигуном випробовують крупно габаритні вироби. Необхідні рівні навантажень в даному випадку досягаються вибором положення випробовуваної апаратури щодо джерела шуму. Випробування в закритих блоках проводять на більш високих рівнях акустичного навантаження, при цьому відбувається деяке спотворення звукового поля в порівнянні з умовами експлуатації.
Відбивна камера збуджується або джерелом коливань, модульованим несучою частотою, або наближеним значенням випадкового шумового вхідного сигналу. Як звукові джерела використовують сирени високої потужності, що приводяться в дію стислим повітрям, або могутні гучномовці.
Як датчики зворотного зв'язку в системі регулювання використовують мікрофони 13, встановлювані в контрольних точках боксу.
Лекція 5.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 357; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!