Cтраница 2
При расчете системы виброизоляции на воздействие ударного импульса необходимо определить максимальное ускорение и перемещение амортизированного объекта в результате действия ударного импульса. Исходным для расчета является закон изменения ускорения во время удара ( it), который может быть задан функциональной зависимостью или графически, что полностью определяет форму ударного импульса. [16]
Типичным цифровым устройством для измерения удара является цифровое регистрирующее устройство ударного акселерометра ВВУ-032. Устройство позволяет измерять максимальное ударное ускорение и длительность одиночного ударного импульса, каждого ударного импульса из последовательности многократно повторяющихся ударных импульсов, первого ударного импульса из серии повторных ударов, колебательного затухающего ударного процесса, а также наблюдать на экране электроннолучевого осциллографа форму измеряемого ударного импульса. Кроме того, в устройстве предусмотрены логическая защита от импульсов помех, внутренние фильтры и выходы для подключения внешних фильтров. Устройство дает возможность измерять напряжение 1 - 990 мВ при частоте 1 Гц - 20 кГц, а также длительность ударных импульсов 0 5 - 100 мс. [17]
При этом чувствительность ударного акселерометра и коэффициент усиления измерительного тракта не имеют существенного значения при определении ударного ускорения. Важное значение при калибровке ударных акселерометров по первому методу имеет форма ударного импульса, воспроизводимого при соударении тел. Обычно на калибровочных установках воспроизводят ударные импульсы, закон изменения которых близок к полусинусоидальному закону изменения ударного ускорения во времени. Однако для получения большей достоверности измерений в особо ответственных случаях желательно калибровку ударного акселерометра осуществлять при воспроизведении ударного импульса, близкого по форме, длительности и максимальному ударному ускорению к исследуемому ударному процессу. Это связано с влиянием ( особенно при измерении ударных искорений больших уровней) упругих деформаций корпуса акселерометра на его показания. Кроме того, метод позволяет при калибровке ударных акселерометров с известной чувствительностью вносить поправки при обработке результатов измерения. [18]
При этом чувствительность ударного акселерометра и коэффициент усиления измерительного тракта не имеют существенного значения при определении ударного ускорения. Важное значение при калибровке ударных акселерометров по первому методу имеет форма ударного импульса, воспроизводимого при соударении тел. Обычно на калибровочных установках воспроизводят ударные импульсы, закон изменения которых близок к полусинусоидальному закону изменения ударного ускорения во времени. Однако для получения большей достоверности измерений в особо ответственных случаях желательно калибровку ударного акселерометра осуществлять при воспроизведении ударного импульса, близкого по форме, длительности и максимальному ударному ускорению к исследуемому ударному процессу. Это связано с влиянием ( особенно при измерении ударных искорений больших уровнен) упругих деформаций корпуса акселерометра на его показания. Кроме того, метод позволяет при калибровке ударных акселерометров с известной чувствительностью вносить поправки при обработке результатов измерения. [19]
Перевозка аппаратуры производится в специально сконструированных контейнерах, внутри которых всегда имеется амортизирующая упаковка. Наиболее сильные удары возникают при падении аппаратуры в силу случайных причин. Иногда такие удары неизбежны, например при возвращении космических объектов на Землю. Вид удара ( форму ударного импульса) и его интенсивность предсказать трудно. Обычно считают, что длительность ударного импульса составляет несколько миллисекунд и определяется высотой падения, начальной скоростью соударения, ориентацией установки в момент удара и свойством поверхности, на которую падает упакованный объект. [20]
На рис. 18, а, б показана схема устройства маятникового типа для калибровки ударного акселерометра. На наковальне 1 размещено тормозное устройство 2 для формирования ударного импульса при соударении с подвешенным на тягах 3 ударником 4, на заднем торце которого установлен градуируемый ударный акселерометр. Оптический датчик положения 8 формирует управляющий сигнал на запуск электронного осциллографа перед моментом соударения ударника о наковальней. Длительность, максимальное ударное ускорение, форма воспроизводимого ударного импульса зависят от типа тормозного устройства, начальную скорость соударения регулируют изменением угла отклонения ударника на маятниковом подвесе. [21]
На рис. 18, а, б показана схема устройства маятникового типа для калибровки ударного акселерометра. На наковальне 1 размещено тормозное устройство 2 для формирования ударного импульса при соударении с подвешенным на тягах 3 ударником 4, на заднем торце которого установлен градуируемый ударный акселерометр. Оптический датчик положения 8 формирует управляющий сигнал на запуск электронного осциллографа перед моментом соударения ударника с наковальней. Длительность, максимальное ударное ускорение, форма воспроизводимого ударного импульса зависят от типа тормозного устройства, начальную скорость соударения регулируют изменением, угла отклонения ударника на маятниковом подвесе. [22]
На рис. 2.16 показаны линии регрессии, полученные для вибрационных сигналов того же редукторяого стенда, но в качестве первого сигнала i ( 0 использовалась узкополосная вибрация испытуемого редуктора в районе зубцовой частоты оо, а в качестве второго сигнала § 2 ( t) - также узкополосный вибрационный сигнал, содержащий вторую зубцовую гармонику 2woi снятый в той же точке. Это значит, что амплитуда первой гармоники зубцовой частоты вибрационного сигнала редуктора в среднем не зависит от амплитуды второй гармоники. Однако амплитуда второй гармоники существенным образом зависит от амплитуды первой. Нетрудно проверить, что эта функция довольно точно описывает кривые № ( 1) для реальных сигналов на рис. 2.16. Деформации этой кривой при изменении нагружающего момента Ms можно представить как изменение начальной фазы ф между гармониками, являющейся характерной особенностью формы ударных импульсов, возникающих в результате зацепления зубчатых колес. [23]
Общей принципиальной особенностью всех испытательных установок такого типа является наличие источника энергии небольшой мощности и аккумулирующего устройства. В подготовительной фазе испытаний энергия, получаемая от внешнего источника, накапливается в аккумулирующем устройстве, а затем в виде мощного, но короткого импульса передается испытуемому изделию. При таком способе испытаний сравнительно грубо имитируются реальные удары. Ударное кинематическое воздействие, как правило, имеет сложную колебательную форму ( рнс. Испытатель может более или менее точно регулировать пиковое значение А ударного ускорения; возможности влияния на форму ударного импульса ( выбором конструкции и материала демпферов) ограничены. [24]
Второй способ сводится к синтезированию сигнала ударного возбуждения при помощи элементарных сигналов, каждый из которых состоит из нечетного числа полуциклов и модулирован по амплитуде полусинусоидой. Каждый сигнал может иметь запаздывание относительно другого сигнала. При синтезировании сигнала ударного воздействия необходимо определить амплитуды элементарных сигналов так, чтобы ударный спектр суммарного результирующего сигнала аппроксимировал ударный спектр заданного ударного воздействия с произвольной степенью точности. В качестве первого приближения берут ударный спектр при частоте элементарного сигнала, равной частоте его полусинусоидалъ-ной огибающей. Возможность варьирования числом полуциклов элементарных сигналов и временем запаздывания одного элементарного сигнала относительно другого дает большие возможности при формировании ударных спектров. Форма синтезированного таким образом сигнала ударного воздействия может соответствовать форме любого ударного импульса, характерного, например, для землетрясения, взрыва и других ударных воздействий, При любом сигнале ударного возбуждения конечные значения скорости и перемещения всегда равны нулю, что особенно важно при использовании электродинамического вибровозбудителя. Этот способ воспроизведения ударного нагружения на электродинамических вибростендах реализуют по способу передаточной функции и по способу амплитуд элементарных сигналов. [25]
Второй способ сводится к синтезированию сигнала ударного возбуждения при помощи элементарных сигналов, каждый из которых состоит из нечетного числа полуциклов и модулирован по амплитуде полусинусоидой. Каждый сигнал может иметь запаздывание относительно другого сигнала. При синтезировании сигнала ударного воздействия необходимо определить амплитуды элементарных сигналов так, чтобы ударный спектр суммарного результирующего сигнала аппроксимировал ударный спектр заданного ударного воздействия с произвольной степенью точности. Возможность варьирования числом полуциклов элементарных сигналов и временем запаздывания одного элементарного сигнала относительно другого дает большие возможности при формировании ударных спектров. Форма синтезированного таким образом сигнала ударного воздействия может соответствовать форме любого ударного импульса, характерного, например, для землетрясения, взрыва и других ударных воздействий. При любом сигнале ударного возбуждения конечные значения скорости и перемещения всегда равны нулю, что особенно важно при использовании электродинамического вибровозбудителя. Этот способ воспроизведения ударного нагружепия на электродинамических вибростендах реализуют по способу передаточной функции и по способу амплитуд элементарных сигналов. [26]
Механические удары могут быть одиночными, многократными и комплексными. Одиночные и многократные ударные процессы могут воздействовать на объект в гор51зонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Комплексные ударные нагрузки оказывают воздействие на объект в двух или трех взаимно перпендикулярных плоскостях одновременно. Ударные нагрузки изделий могут быть как непериодические, так и периодические и могут иметь как переменную, так и одну и ту же степень жесткости. Возникновение ударных нагрузок связано с резким изменением ускорения, скорости или направления перемещения изделий. Наиболее часто в реальных условиях встречается сложный одиночный ударный процесс, представляющий собой сочетание простого ударного имцулъса с наложенными колебаниями. Основными параметрами ударного процесса являются ускорение, перемещение, скорость, деформация рассматриваемой точки тела при ударном воздействии. Важное значение имеет форма ударного импульса. Изделия, получившие удар, сотрясаются, и в них возбуждаются быстрозатухающие собственные колебания. Величина перегрузки при ударе, характер и скорость распространения напряжений по изделию определяются силой, и продолжительностью удара и характером изменения ускорения. Удар, воздействуя на материал и изделие, может приводить его к механическому разрушению. Испытания проводят путем одиночного и многократных ударов, определяя устойчивость и механическую прочность изделия к ним. Испытания на ударную прочность и ударную устойчивость рекомендуется совмещать. [27]
Механические удары могут быть одиночными, многократными и комплексными. Одиночные и многократные ударные процессы могут воздействовать на объект в горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскостях. Комплексные ударные нагрузки оказывают воздействие на объект в двух или трех взаимно перпендикулярных плоскостях одновременно. Ударные нагрузки изделий могут быть как непериодические, так и периодические и могут иметь как переменную, так и одну и ту же степень жесткости. Возникновение ударных нагрузок связано с резким изменением ускорения, скорости или направления перемещения изделий. Наиболее часто в реальных условиях встречается сложный одиночный ударный процесс, представляющий собой сочетание простого ударного импульса с наложенными колебаниями. Основными параметрами ударного процесса являются ускорение, перемещение, скорость, деформация рассматриваемой точки тела при ударном воздействии. Важное значение имеет форма ударного импульса. Изделия, получившие удар, сотрясаются, и в них возбуждаются быстрозатухающие собственные колебания. Величина перегрузки при ударе, характер и скорость распространения напряжений по изделию определяются силой и продолжительностью удара и характером изменения ускорения. Удар, воздействуя на материал и изделие, может приводить его к механическому разрушению. В зависимости от длительности ударного процесса и его максимального ускорения при испытаниях устанавливают степень жесткости той или иной конструкции. Испытания проводят путем одиночного и многократных ударов, определяя устойчивость и механическую прочность изделия к ним. Испытания на ударную прочность и ударную устойчивость рекомендуется совмещать. [28]