CC BY
42
7. Затылкин, А. В Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.
8. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / А. В. Затылкин, В. П. Буц, Н. К. Юрков Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.
9. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.
10. Артемов И.И. Дислокационная модель фреттинг-усталости в условиях вибрационного нагружения металла / Артемов И.И., Кревчик В.Д. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 5. С. 42-45.
11. Затылкин, А. В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
12. Затылкин, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, А. В. Лысенко // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2012. № 7 (38). С. 91-96.
13. Володин, П. Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / П. Н. Володин, А. В. Затылкин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 34-35.
14. Затылкин, А. В. Дискретная модель процесса распространения импульса смещения в упругом стержне постоянного сечения при торцевом ударе / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, Д. В. Ольхов // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 79-85.
УДК 62-97/-98
1 2 Калашников В.С., Капьёв Д.Я.
1 - Военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахкстан им. Т.Я. Бегельдинова, Акто-бе, Казахстан
2 - Пензенский филиал ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского (ПКУ)», Пенза, Россия
КОНСТРУКЦИЯ ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНДУКЦИОННОГО ТИПА С РАДИАЛЬНЫМ ПРУЖИННЫМ ПОДВЕСОМ
При разработке новых конструкций электронных средств (ЭС) перед испытаниями на воздействие вибраций проводят испытания, для определения динамических характеристик конструкции. Их проводят с целью определить динамические свойства изделий и получить исходную информацию для выбора методов испытаний на вибропрочность, виброустойчивость, на воздействие акустического шума, для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие одиночных и многократных механических ударов, а также для динамических расчетов изделий [1-3]. Динамические характеристики изделий (в частности, значения критических частот, выявленных в процессе испытаний) приводят в стандартах и ТУ на изделия. Испытание 100 относится к определительным испытаниям. Их проводят, как правило, при предварительных или приемочных испытаниях, если иное не указано в стандартах или технических условиях на изделия [4].
Определительные испытания - испытания, целью которых является определение значений характеристик объекта с заданными точностью и достоверностью. В процессе этих испытаний изделий математически и (или) физически моделируют (имитируют) эксплуатационные условия функционирования ОИ, определяют количественные и качественные признаки, характеризующие те или иные его свойства. При компьютерной автоматизации определительных испытаний изделий результаты представляют либо в виде чисел - оценок характеристик свойств ОИ, полученных после компьютерной первичной обработки данных измерений контролируемых параметров, либо в виде зависимостей одних параметров от других, например, АЧХ. Эти числа и зависимости являются количественными показателями качества изделия, полученными при определительных испытаниях и указываемыми в технических условиях.
Если до начала испытаний на вибропрочность известны значения резонансных частот ОИ, проводят ускоренные испытания, что позволяет сократить время и объем испытаний без потери информации об ОИ. Сокращение времени вибрационных испытаний положительно сказывается на долговечности изделия [5]. Испытания изделий на вибропрочность и виброустойчивость проводят методами фиксированных частот, качающейся частоты, случайной широкополосной вибрации. Выбор метода испытания определяется количеством резонансных
частот изделия и их значением: если резонансная частота изделия превышает верхнюю частоту рабочего диапазона частот более чем в 1,5 раза, испытание проводят на одной фиксированной частоте; если резонансные частоты не установлены или их не более трех, используют метод качающейся частоты; если ОИ имеет не менее четырех резонансных частот в рабочем диапазоне частот -метод случайной вибрации.
Таким образом, испытание100 является начальным этапом испытаний на воздействие вибрации. Ошибочное определение динамических характеристик конструкции может привести к неправильному выбору методов и режимов дальнейших испытаний на вибропрочность, виброустойчивость и воздействие ударов. Стоимость обнаружения и устранения отказов ЭС возрастает в среднем в 10 раз при переходе от стендовых испытаний к натурным. В связи с этим, в настоящее время, исследования испытаний бортовых ЭС развиваются в направлении увеличения стендовых и сокращения натурных испытаний [6]. При несоответствии режимов эксплуатации ОИ и испытательных режимов при проведении стендовых испытаний отказ может возникнуть на последнем этапе натурных испытаний при проведении испытаний использования изделия по назначению (самая дорогостоящая часть испытаний) и весь цикл ПИ в части воздействия внешних механических факторов после доработки изделия необходимо будет повторить.
Избежать механических колебаний на практике почти нельзя, так как они обусловлены динамическими явлениями, сопровождающими присутствие допусков, зазоров и поверхностных контактов отдельных деталей машин и механизмов и сил, возникающих при вращении и возвратно-поступательном движении неуравновешенных элементов и деталей. Даже механические колебания с малой амплитудой часто вызывают резонансные колебания других элементов конструкций, усиливаются и становятся важным источником вибрации и шума [1,2].
Большинство встречающихся на практике машин генерирует механические колебания с плоским и почти линейным частотным спектром скорости [3]. Следовательно, можно вывести практическое правило: всегда предпочтительно применять тот параметр механических колебаний, частотный спектр которого имеет вид плоской кривой. Это автоматически обеспечивает оптимальную эксплуатацию
виброизмерительной аппаратуры, в частности с точки зрения ее рабочего динамического диапазона, т. е. диапазона с пределами, равными наибольшему и наименьшему значениям, надежно и точно измеряемым данной аппаратурой. В соответствии с этим правилом предпочтение при частотном анализе обычно отдается ускорению или скорости механических колебаний.
Так как измерение ускорения сопровождается подчеркиванием высокочастотных составляющих исследуемого процесса, ускорению механических колебаний отдается предпочтение при измерении и анализе в диапазоне, перекрывающем область высоких частот [8-14].
Механизмов преобразования механических вибраций в электрический сигнал несколько:
Пьезоэлектрический;
Оптический;
Вихретоковый;
Индукционный.
Механизм преобразования в значительной мере определяет как характеристики прибора, так и его стоимость.
Наиболее дешевыми из них можно считать индукционный. Рассмотрим конструкторское решение такого устройства (Рис. 1), на котором 1 -стержень; 2 - магнит постоянный; 3 - магнито-провод; 4 - обмотка измерительная; 5 - каркас бумажный; 6 - радиальный пружинный подвес; 7 -пружина; 8 - втулка; 9 - стойка; 10 - кожух; 11 - крышка; 12 - гайка; 13 - винт.
А-А
9 (6 шт.)
При разработке этого типа датчиков, сложной задачей является выбор радиального пружинного подвеса обозначенного на рисунке 1 как "6", обеспечивающего заданную чувствительность измерений и малую величину вносимых возмущений.
Для расчёта радиального пружинного подвеса показанного на рисунке 2 необходимо определить размеры отверстий подвеса, зная массу объекта исследований.
Известна формула для определения силы давления Р, воздействующей в точку пластины площадью Б:
Рисунок 1 - Конструкция устройства
Цилиндрическая жесткость находится по форму-
Р — р ■ Б
где р определяется по формуле:
64 ■ Б ■ Ж Р =-5-,
(1)
(2)
где П - цилиндрическая жесткость, И - максимальная величина прогиба, а - радиус подвеса.
Рисунок 2 - Радиальный пружинный подвес вибродатчика
Б —-
Е ■ к3
12 (1 -и2) '
(3)
толщина подвеса,
и
где Е - модуль Юнга, Ъ коэффициент Пуассона.
Подставив формулу (3) в формулу (2), получим:
64 ■ Е ■ к3 ■ Ж
Р = -
12 ■а2 (1 -
(1 -и2)
(4)
Подставив формулу (4) в формулу (1), выведем итоговую формулу, определяющую силу давления Р:
64■Е ■къ ■Ж Р — -7-■ Б
12■а2(1 -
Из формулы (5) следует:
(1 -и2)
Р ■ 12 ■ а
Б — -
(1 -и2 )
64 ■ Е ■ к3 ■Ж
(5)
(6)
Площадь подвеса Б вычисляется по формуле:
Б — па2 . (7)
Но так как подвес имеет отверстия, то его площадь вычисляется в соответствии с суммарной
площадью всех отверстий
Б — %■ а - Бо
где Ботв — Ь , Ь - сторона
отверстия в форме квадрата.
Подставив в формулу (8) в формулу (6) полу чим:
(8)
элементарного
п- a
Отсюда:
- ь2 =-
P-12 - a
(1 )
64 - E - h3-W
P -12 - a
(1 )
64 - E - h - W
- п- а
(9)
(10)
Таким образом, формула (10) показывает размеры элементарного отверстия в подвесе, на который давит объект защиты с силой Р. Иначе говоря, зная массу объекта, можно определить необходимый вид подвеса.
ЛИТЕРАТУРА
1. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.
2. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.
3. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / А. В. Григорьев, Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, Е. А. Данилова, А. Л. Држевецкий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.
4. Затылкин, А.В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
5. Затылкин, А. В. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования / А. В. Затылкин, А. Г. Леонов, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.
6. Затылкин, А. В. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования / А. В. Затылкин // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 113-118.
7. Затылкин, А. В Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.
8. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / А. В. Затылкин, В. П. Буц, Н. К. Юрков Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.
9. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.
10. Артемов И.И. Экспериментальные исследования разрушения листовой рессоры транспортных средств / Артемов И.И., Келасьев В.В., Генералова А.А. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2009. № 2. С. 145-155.
11. Затылкин, А. В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.
12. Затылкин, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, А. В. Лысенко // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2012. № 7 (38). С. 91-96.
13. Володин, П. Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / П. Н. Володин, А. В. Затылкин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 34-35.
14. Затылкин, А. В. Дискретная модель процесса распространения импульса смещения в упругом стержне постоянного сечения при торцевом ударе / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, Д. В. Ольхов // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 79-85.
УДК 62-97/-98
Калашников1 В.С., Яшин2 Д.С., Затылкин2 А.В.
военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахкстан им. Т.Я. Бегельдинова, Актобе, Казахстан
2ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», г. Пенза, Россия
ВИБРАЦИОННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КАК ПРИЧИНА ОТКАЗОВ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
К современным изделиям авиационной техники предъявляются разнообразные и зачастую противоречивые требования. Одним из основных противоречий является требование по обеспечению наименьшего веса и достаточной прочности, поскольку повышение прочности обычно связано с утяжелением конструкции, а облегчение конструкции -с понижением прочности.
Под прочностью самолета принято понимать способность его конструкции воспринимать, не разрушаясь, определенные внешние нагрузки. Одним из важнейших дестабилизирующих факторов, приводящих к отказам изделий авиационной техники, является внешнее вибрационное воздействие, поскольку до 30 % отказов приходится именно на него.
Влияние вибрации на изделия авиационной техники бывает довольно разнообразным. Вхождение
конструкции в резонанс вызывает не только преждевременный выход из строя приборов и оборудования вследствие снижения усталостной прочности материалов, но также накладывает существенные ограничения на такие показатели которые, казалось бы, никак напрямую не связаны с вибрацией.
Например, отсутствие встроенного пушечного вооружения истребителя Е-4 (рис. 1) стало серьезным недостатком истребителя в бою. Попытка конструкторов решить проблему за счет установки подвесных пушечных контейнеров не дала положительных результатов. Точность стрельбы, «благодаря» вибрациям контейнера, была практически нулевой. Стационарную же пушечную установку ставить не захотели, избегая утяжеления конструкции [1].
