Методы испытаний на воздействие линейных ускорений
Испытаниям на воздействие линейных ускорений в целях определения прочности или устойчивости подвергаются те изделия, которые не испытываются на воздействие одиночных ударов с ускорением, равным или большим, чем линейное. Эффект воздействия при данных условиях испытаний оказывается одинаковым. Однако если в конструкцию изделия входят подвижные детали и узлы, то при одиночных ударах возникают силы, направление которых не совпадает с силами, вызванными линейными ускорениями. Вследствие этого указанные испытания проводятся самостоятельно.
Испытательное оборудование выбирают в зависимости от габаритных размеров и масс испытуемого изделия, а также требуемого значения линейного ускорения. При этом необходимо, чтобы при испытании центрифуга обеспечивала минимальный разброс линейных ускорений в разных точках изделия. Измерения линейных ускорений проводят в точке, положение которой определяется конструкцией центрифуги или приспособления для крепления изделия. Радиус вращения изделия определяется относительно центра стола центрифуги.
Испытания чаще всего проводят в нормальных климатических условиях, однако возможны случаи комбинированных механических и климатических воздействий. При испытаниях в центрифугах камерного типа необходимо учитывать, что в них создают пониженное давление окружающей среды, которое не должно быть ниже указанного в нормативной документации на испытуемое изделие. Крепление изделий зависит от цели испытания и конструктивного исполнения изделия.
При проверке структурной прочности изделий их крепят за корпус или фланец (при его наличии), принимая меры, предохраняющие выводы от разрушения. При проверке устойчивости изделий их крепление к столу должно соответствовать условиям реальной эксплуатации. Изделия крепятся к столу центрифуги либо непосредственно, либо с помощью крепежных приспособлений, которые должны обеспечивать возможность воздействия сил линейного ускорения во всех заданных направлениях. Изделия, предназначенные для работы с амортизаторами, крепят вместе с ними.
В общем случае используемые способы крепления должны обеспечивать возможность испытаний изделий при воздействии ускорений в двух противоположных направлениях по трем взаимно-перпендикулярным осям или в любом другом допускаемом эксплуатацией положении с реальными механическими (статистическими) нагрузками или их эквивалентами. Иногда при креплении изделий требуется с помощью специально подбираемых балансов устанавливать динамическое равновесие стола центрифуги. Расстояние от центра вращения стола до центра тяжести баланса-противовеса подсчитывается по формуле
где Р — масса испытуемого изделия; Q — масса противовеса; зд — расстояние от центра вращения платформы до геометрического центра изделия или его центра тяжести. Вместо балансов-противовесов можно устанавливать аналогичные изделия, что повышает вдвое производительность испытаний.
При разработке или выборе приспособлений для крепления изделий на столе центрифуги необходимо учитывать, что суммарная масса приспособления и изделия не должна превышать грузоподъемности центрифуги.
Конструкция приспособления должна обладать достаточной жесткостью для обеспечения правильности передачи ускорения на изделие и исключать возникновение паразитных колебаний (вибраций), вызванных набегающим воздушным потоком и колебаниями стола на его резонансной частоте. Кроме того, она должна обеспечивать возможность испытаний изделия при воздействии ускорений по любому из трех заданных направлений. Необходимо, чтобы при установке изделия на приспособление их центры тяжести совпадали. Центр тяжести приспособления определяется экспериментально или расчетным путем.
При установке на стол центрифуги изделия с габаритным размером менее 100 мм необходимо обеспечивать разброс ускорения по изделию относительно его центра тяжести или геометрического центра не более ±10% ускорения в контрольной точке, а для изделий с габаритными размерами 100 мм и более — в пределах от 10 до 30%.
Линейное ускорение, направление его воздействия, характер изменения, продолжительность испытаний и ряд других специфических для испытуемого изделия параметров оговариваются в ПИ и ТУ. Выбор параметров зависит от назначения испытуемого изделия, места его установки и условий эксплуатации. Определяющими при выборе линейного ускорения являются требования к прочностным характеристикам изделия и стабильности электрических параметров. Стандарт устанавливает степени жесткости испытаний, которым соответствуют конкретные значения линейных ускорений. При испытаниях следует выбирать линейные ускорения из рекомендованных стандартных значений. Возможен выбор следующих направлений воздействия линейных ускорений по отношению к изделию:
• поочередно в каждом из двух противоположных направлений по трем взаимно-перпендикулярным осям изделия, если у изделия невозможно выделить плоскости и оси симметрии;
• вдоль оси симметрии в двух противоположных направлениях и в любом направлении, перпендикулярном к оси симметрии при ее наличии;
• перпендикулярно к каждой плоскости симметрии в одном направлении при наличии одной или нескольких плоскостей симметрии.
Изделия, для которых известно наиболее опасное направление воздействия, рекомендуется испытывать только в этом направлении, сохраняя продолжительность испытания лишь для данного направления. Исходя из заданного значения линейного ускорения и расстояния от центра вращения стола до центра тяжести изделия определяют расчетным путем число п оборотов стола центрифуги. Иногда в технической документации на центрифугу приводятся тарировочные кривые зависимости линейного ускорения, создаваемого центрифугой, от числа оборотов.
Следует помнить, что время разгона стола центрифуги зависит от ее грузоподъемности. Скорость разгона и торможения стола может быть от 5 до 500 м/ч.
Рекомендуемые продолжительности испытаний зависят от линейных ускорений. При линейном ускорении до 5000 м/с2 продолжительность испытаний не менее 3 мин. в каждом направлении, а при линейном ускорении свыше 5000 м/с2 продолжительность испытаний не менее 1 мин., если не требуется большого времени для контроля и (или) измерения параметров изделия. По окончании испытаний проводится внешний осмотр, проверка механических свойств изделия и измерение параметров, которые должны удовлетворять установленным требованиям.
Перед включением центрифуги необходимо повернуть платформу на 360° и проверить плавность ее хода, а также наличие зазора между выступающими частями и кожухом или ее ограждением, которое должно обеспечить безопасность работы и возможность визуального наблюдения при испытании. В программе и (или) методике испытаний следует указывать, в каком состоянии должно находиться изделие в процессе испытаний и когда следует проводить контроль рекомендуемых основных параметров. В качестве параметров надо выбирать такие, по изменению которых можно судить об устойчивости к воздействию линейного ускорений изделия в целом (например, уровень шумов, искажение выходного сигнала или изменение его значения, целостность электрических цепей И Т. Д.).
Возможны следующие способы проведения испытаний:
• изделие в процессе воздействия линейных ускорений находится под электрической нагрузкой и при этом осуществляется контроль его параметров или контроль параметров проводится только после прекращения указанного воздействия;
• изделие в процессе воздействия линейных ускорений не находится под электрической нагрузкой и контроль параметров проводится после прекращения указанного воздействия.