ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

НА ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ.

Все изделия аэрокосмической техники испытываются на влияние механических воздействий: вибрации, тряски и ударов.

При этих испытаниях проверяют как прочность, так и устойчивость изделий. Изделия, способные противостоять разрушающему влиянию механических воздействий (вибрации, тряске и ударам) и продолжать после этого нормально выполнять свои функции, относятся к вибропрочным, тряскопрочным или ударопрочным.

Изделия, способные нормально выполнять свои функции во время вибрации и тряски, считаются виброустойчивыми и тряскоустойчивыми.

Режим испытания (длительность, максимальное ускорение, направление сотрясений и т.п.) и допускаемые величины отклонений показывающего или регистрирующего органа прибора (элемента автоматической системы) от нормального положения устанавливаются ТУ на отдельные виды изделий.

К основным источникам вибраций изделий аэрокосмической техники относятся винтомоторная группа или реактивный двигатель. Поэтому основная частота вибраций соответствует числу оборотов вала двигателя; вторая, третья и другие гармоники вибрации кратны основной частоте, причем их интенсивность уменьшается с увеличением порядка гармоники.

Устройство, создающее искусственную вибрацию для испытаний, называется вибратором.

Испытания иногда проводят, укрепляя вибратор непосредственно на испытуемом изделии, однако чаще изделие или несколько изделий укрепляют на рабочем столе, которому сообщается вибрация от вибратора. Такая испытательная установка представляет собой вибростенд.

Различают следующие виды вибраторов: гармонические, создающие вибрацию синусоидальной формы; бигармонические, вибрация которых представляет собой два синусоидальных колебаний с разными частотами; импульсные, вибрация которых передается отдельными импульсами; имитационные, частота и амплитуда вибрации которых изменяются по заданному закону. Помимо этого вибраторы можно классифицировать по виду используемой энергии, как, например, механические, электродинамические, электромагнитные, пьезоэлектрические, магнитострикционные, гидравлические и пневматические.

Вибростенды характеризуются следующими эксплуатационными параметрами: максимально допустимым весом испытуемых изделий; испытательным диапазоном частот вибрации; испытательным диапазоном предельных значений амплитуд вибрационных ускорений или соответствующих амплитуд смещений рабочего стола при его максимальном нагружении

Помимо этого вибростенд характеризуют следующие данные: рабочая площадь стола; параметры привода (мощность, вид электроэнергии, число оборотов электродвигателя); вес и габариты стенда.

2.1. МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ НА ВИБРОУСТОЙЧИВОСТЬ И ВИБРОПРОЧНОСТЬ

Испытания на виброустойчивость проводят с целью проверки способности изделий выполнять свои функции и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия в условиях воздействия вибрации.

Испытания проводят одним из следующих методов:

- испытания на виброустойчивость при воздействии синусоидальной вибрации;

- испытания на виброустойчивость при воздействии широкополосной случайной вибрации.

При первом методе вибрационная установка должна обеспечивать получение синусоидальной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

Испытания проводят под электрической нагрузкой, параметры и метод контроля которой должны быть установлены стандартами и ТУ на изделия, путем плавного изменения частоты в заданном диапазоне от низшей к высшей и обратно.

Для проверки виброустойчивости рекомендуется выбирать параметры, по изменению которых можно судить о виброустойчивости изделия в целом (например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала или изменение его величины, целостность электрической цепи, нестабильность контактного сопротивления и т.д.).

При обнаружении у изделия частот, на которых наблюдается нестабильность работы или ухудшение параметров, дополнительно проводят выдержку на этих частотах в течение времени, указанного в стандартах и ТУ на изделия, но не менее 5 мин.

Испытания проводят при воздействии вибрации в трех взаимно перпендикулярных направлениях по отношению к изделию, если другие условия не указаны в стандартах и ТУ на изделия.

В конце испытаний проводят визуальный осмотр изделий и измерения их параметров.

При втором методе вибрационная установка должна обеспечивать получение широкополосной случайной вибрации с параметрами, установленными для требуемой степени жесткости.

Продолжительность воздействия вибрации в каждом направлении воздействия определяется временем проверки работоспособности изделия.

Проверяемые параметры, их значения и методы проверки указываются в стандартах и ТУ на изделия.

Испытания на вибропрочность проводят с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему действию вибрации и сохранять свои параметры в пределах значений, указанных в стандартах и ТУ на изделия после ее воздействия.

Испытания проводят одним из следующих методов (выбор метода определяется в зависимости от значения резонансных частот конструкции):

- испытания методом качающейся частоты, в том числе:

а) испытание методом качающейся частоты во всем диапазоне частот. Данный метод применяют для изделий, у которых резонансные частоты распределены по всему диапазону частот испытаний или не установлены;

б) испытания методом качающейся частоты при повышенных значениях амплитуды ускорения. Испытания данным методом проводят во всех случаях, когда необходимо сократить время испытаний. Рекомендуется применять этот метод для испытаний миниатюрных изделий, работающих в жестких условиях;

в) испытания методом качающейся частоты, исключая диапазон частот ниже 100 Гц. Данный метод применяют, если низшая резонансная частота изделия превышает 200 Гц;

г) испытания методом качающейся частоты в области резонансных частот. Данный метод применяют для изделий, у которых резонансные частоты находятся в диапазоне частот, соответствующем требуемой степени жесткости;

д) испытания методом качающейся частоты с переносом диапазона частот испытаний в область резонансных частот. Данный метод применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего заданной степени жесткости;

е) испытания на одной фиксированной частоте. Данный метод применяют для изделий, у которых низшая резонансная частота более чем в 1,5 раза превышает верхнюю частоту диапазона, соответствующего требуемой степени жесткости;

- испытания методом фиксированных частот во всем диапазоне. Данный метод допускается применять по согласованию с заказчиком, если невозможно применение других методов;

- испытания путем воздействия широкополосной случайной вибрации. Данный метод применяют для испытаний изделий, имеющих в заданном диапазоне частот не менее 4 резонансов, если к изделиям предъявлено требование по прочности к воздействию случайной вибрации.

Конкретный метод испытаний указывается в стандартах и ТУ на изделия. Значения резонансных частот при выборе метода испытаний принимают на основании измерений на стадии разработки и по справочным данным.

Испытаниям на вибропрочность подвергают те же образцы изделий, которые были испытаны на виброустойчивость, если последний вид испытаний предусмотрен в стандартах и ТУ на изделия.

2.2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИБРАЦИОННЫХ УСКОРЕНИЙ

При испытании приборных систем на вибропрочность и виброустойчивость наиболее часто используются механические вибростенды:

- кривошипно-шатунные с жесткой или гибкой связью;

- инерционные.

Конструкция кривошипно-шатунного вибростенда с гибкой связью представлена на рис. 2.1.

Колебательная система стенда представляет две массы, связанные между собой пружинами. Одной массой является рабочий стол 1, с закрепленными на нем испытуемыми приборами. Другой массой является реактивный груз 8 и связанные с ним детали. Первая масса подвешена на пружинах 2, вторая на пружинах 13. Пружины прикреплены с помощью промежуточных пружинных скоб 12 к корпусу 11.

Электродвигатель 17 приводит во вращение эксцентриковый валик 10, смонтированный на шарикоподшипниках в реактивном грузе 8. Благодаря эксцентриситету (е = 0,78 – 0,8 мм) валик 10, вращаясь, сообщает через толкатель 14 и резиновый демпфер 15, колебательное движение рабочему столу 1. Обе массы получают колебательное движение, причем в противофазе. С помощью винта 3, раздвижных гаек 20 можно менять жесткость пружин 7 и 21 и следовательно амплитуду колебаний рабочего стола вибростенда. Масса реактивного груза 8 с деталями на 2,5 – 3,0 кг больше массы рабочего стола с приборами.

Рис. 2.1. Кривошипно-шатунный вибростенд с гибкой связью

Частота колебаний вибростенда зависит от числа оборотов электродвигателя и регулируется с помощью реостата, управляемого маховиком 19.

Испытуемые приборы размещают так, чтобы нагрузка распределялась симметрично относительно центра рабочего стола, причем приборы должны быть надежно закреплены, а их положение должно соответствовать требованиям ТУ. При испытаниях приборов малого веса (меньше 5 кг) на столе закрепляется дополнительный груз.

Технические характеристики вибростенда:

- максимальный вес испытуемых приборов………………….15 кг;

- максимальное ускорение……………………………………..15 g;

- диапазон частот…………………………………………….15 – 85 Гц;

- размеры рабочего стола…………………………………300 х 400 мм;

- габариты вибростенда…………………………….550 х 350 х 450 мм;

- вес вибростенда……………………………………………….90 кг.