9.3 Контрольні запитання і завдання

1. Що таке вібровитривалість і вібростійкість ЕА?

2. Що таке вібрації? Якими параметрами вони характеризується?

3. Наведіть модель, яка застосовується під час розгляду вібраційних навантажень несівних конструкцій ЕА.

4. З якою метою у конструкціях ЕА використовуються амортизатори? Якими параметрами вони характеризуються?

5. Які типи амортизаторів ви знаєте? Наведіть міркування щодо їх вибору.

6. У чому особливість розрахунків міцності та жорсткості конструкції ЕА за наявності динамічних вібраційних навантажень?

7. З яких міркувань вибирається величина коефіцієнта запасу міцності?

8. Як визначити коефіцієнт динамічності з урахуванням демпфування механічної системи?

9. У чому різниця розрахунків міцності і жорсткості блока ЕА в залежності від характеру розподілення його маси?

10. Чим обумовлена величина деформації (прогин) пластини за наявності вібраційного навантаження?

9.4 Приклади аудиторних і домашніх задач

Завдання. Визначити величину циліндричної жорсткості друкованої плати з гетинаксу, товщина якої = 2 мм.

Розв’язання.

Циліндрична жорсткість пластини визначається за формулою:

,

де – модуль пружності 1-го роду матеріалу пластини, Н/м²;

– коефіцієнт Пуассона.

Скориставшись даними табл. 7.2, підставимо відомі величини до формули:

(Н).

Відповідь: циліндрична жорсткість пластини дорівнює 6024 Н.

10 Оцінка міцності та жорсткості несівних елементів конструкції еа при ударних навантаженнях

10.1 Мета заняття

Вивчення методики оцінки міцності та жорсткості конструкції за наявності ударних навантажень.

10.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів

У процесі експлуатації ЕА елементи несівної конструкції можуть витримувати удари. Протидією такому впливу є забезпечення необхідної механічної міцності та жорсткості як елементів, так і всієї конструкції.

Ударне навантаження може бути задане у формі імпульсу сили F_уд з амплітудним значенням F_т та тривалістю τ або у формі імпульсу ударного прискорення W з амплітудою W_m та тривалістю τ. Між амплітудними значеннями сили і прискорення є очевидний зв’язок:

, (10.1)

де m_k – маса конструкції, на який діє удар.

Якщо удар прикладений до шасі, то під m_k, слід розуміти сумарну масу всіх елементів, у тому числі й шасі.

Слід пам’ятати, що форма ударного імпульсу може бути будь-якою – прямокутною, трикутною, синусоїдальною (косинусоїдальною)… У розрахунках ударний імпульс представляють еквівалентним імпульсом прямокутної форми, у якого амплітуда F_т менше максимального значення F_max. Амплітуда еквівалентного імпульсу визначається з умови рівності його площі реальному імпульсу (рис. 10.1) при однаковій тривалості імпульсу τ. Так, наприклад, амплітуда еквівалентного імпульсу трикутної форми дорівнює F_m.= F_max/2 (рис. 10.1б), синусоїдального (косинусоїдального) – F_m.= 2F_max/π (рис. 10.1в).

а) б) в)

Рисунок 10.1

Готуючись до практичного заняття за даною темою, необхідно вивчити теоретичний матеріал попередніх лекцій і матеріал, викладений в основній [3, c. 441–445; 4, c. 244–247; 6, c. 224–227] та додатковій [5, c. 235–237] літературі.

10.2.1 Розрахунок міцності та жорсткості конструкції

Розглянемо випадок кінематичного порушення механічної системи, наприклад, коли ударне навантаження, задане ударним прискоренням, діє на блок ЕА. Розрахунок напружень і деформації при ударі полягає у наступному.

Спочатку розраховують значення напружень і деформації для еквівалентного статичного навантаження, рівного величині ударного імпульсу F_т, за формулами (8.7). Тобто, для випадку дії зосередженої сили одержують значення , , .

Визначають коефіцієнт динамічності при ударному навантаженні. При цьому вважають, що сила удару (10.1) буде еквівалентна такій, яка має місце при падінні тіла масою m_k з деякої висоти H, тобто:

,

де W_m – амплітуда ударного прискорення, м/с²;

τ – тривалість імпульсу, с;

g – прискорення сили тяжіння, м/с².

При зроблених припущеннях коефіцієнт динамічності при ударі виражається таким співвідношенням:

, (10.2)

де – величина еквівалентного статичного прогину при дії ударного навантаження, м.

Далі знаходять значення навантаження при ударі. Для визначення діючих значень напружень і прогину конструкції, обумовлених ударним прискоренням W_т, необхідно помножити отримані їх еквівалентні величини на коефіцієнт динамічності _уд, розрахований за формулою (10.2):

(10.3)

Знайдені значення напружень і деформації при ударі необхідно порівняти з допустимими величинами. Наприклад, у наближених розрахунках для пластичних матеріалів побутових ЕА коефіцієнт запасу міцності при ударах дорівнює: = 2…5. Кількісно допустимі напруження розраховуються за формулою (8.8), а стріла прогину – за (8.1).

10.2.2 Порядок виконання роботи

1. Проаналізувати блок ЕА, який проектується, та визначити величину ударного впливу на конструкцію за вимогами ТЗ.

2. Розрахувати діючі напруження і деформацію модуля, що розглядався на попередніх практичних заняттях №8, 9, та всього блока за вказівками п. 10.2.1 і формулами (10.3).

3. Визначити допустимі напруження та деформацію конструкції. Порівняти розраховані фактичні значення напружень і деформації з допустимими.

4. За результатами проведеного порівняння запропонувати конструктивні заходи для збільшення міцності та жорсткості несівної.