Параметрический анализ взаимосвязи угловых и поступательных колебаний виброчувствительных систем

  • Игорь Николаевич Шардаков Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Ирина Олеговна Глот Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Алексей Петрович Шестаков Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Кирилл Валентинович Собянин Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • Дмитрий Витальевич Губский Институт механики сплошных сред УрО РАН
Ключевые слова: пассивная виброзащита, математическая модель, вибрационные испытания, центр жесткости, центр масс, угловые колебания, демпферы, коэффициент жесткости, коэффициент диссипации

Аннотация

Современные радиотехнические комплексы, электронно-вычислительная аппаратура и навигационное оборудование, размещаемые на подвижных объектах (летательных аппаратах, кораблях, автомобилях и другом), в процессе эксплуатации могут испытывать значительные импульсные и вибрационные механические воздействия - удары, вибрации, линейные перегрузки, акустические шумы. Эти воздействия способны искажать параметры электрических сигналов, вносить дополнительные погрешности в показания приборов и даже приводить к разрушению элементов аппаратуры. Поэтому возникает необходимость в минимизации нежелательных движений этих устройств. Одним из эффективных способов решения проблемы является организация их пассивной виброзащиты, связанной с использованием инерционных, упругих, диссипативных и других пассивных элементов. В данной статье объектом исследования служит блок электронных устройств, закрепленный с помощью системы из четырех демпферов на несущей конструкции, которая подвергается поступательному вибрационному воздействию по трем взаимно ортогональным направлениям. Вследствие этого в демпфируемом блоке возбуждаются угловые колебания. Математическое моделирование реакции блока на внешние силовые факторы осуществляется в рамках классической теории динамики твердого тела. Выполнена серия численных экспериментов по определению отклика кинематических характеристик демпфируемого блока на внешнее периодическое воздействие при различных значениях коэффициентов жесткости и коэффициентов диссипации демпферов и разном положении центра масс системы. Показано, что отклонение центра масс от положения центра жесткости, а также изменение жесткостных и диссипативных характеристик демпферов в пределах статистического разброса их значений вызывают значительное увеличение угловых колебаний демпфируемого блока.

Литература


  1. Lee J., Okwudire C.E. Reduction of vibrations of passively-isolated ultra-precision manufacturing machines using mode coupling // Precision Engineering. 2016. Vol. 43. P. 164-177. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006

  2. Savage P.G. Strapdown inertial navigation integration algorithm design. Part 1: Attitude algorithms // J. Guid. Contr. Dynam. 1998. Vol. 21. P. 19-28. https://doi.org/10.2514/2.4228

  3. Lin Y., Zhang W., Xiong J. Specific force integration algorithm with high accuracy for strapdown inertial navigation system // Aero. Sci. Tech. 2015. Vol. 42. P. 25-30. https://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2015.01.001

  4. Журавлев В.Ф. О геометрии конических вращений // Изв. РАН. МТТ. 2004. № 3. С. 3-14. (English version https://doi.org/10.3103/S0025654408030023)

  5. Handbook of noise and vibration control / Ed. M.J. Crocker. John Wiley & Sons, 2007. 1584 p.

  6. Bohnert K., Gabus P., Nehring J., Brandle H. Temperature and vibration insensitive fiber-optic current sensor // J. Lightwave Tech. 2002. Vol. 20. P. 267-276. https://dx.doi.org/10.1109/50.983241

  7. Wang W., Wang X., Xia J. The nonreciprocal errors in fiber optic current sensors // Optics & Laser Technology. 2011. Vol. 43. P. 1470-1474. https://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2011.05.002

  8. Zhang Y., Gao Z. Fiber optic gyroscope vibration error due to fiber tail length asymmetry based on elastic-optic effect // Optical Engineering. 2012. Vol. 51. 124403. https://doi.org/10.1117/1.OE.51.12.124403

  9. Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Вибрационная ошибка угловой скорости волоконно-оптического гироскопа и методы ее подавления // Радиотехника и электроника. 2013. Т. 58, № 8. С. 842-849. https://doi.org/10.7868/S0033849413070085

  10. Ильинский В.С. Защита РЭА и прецизионного оборудования от динамических воздействий. М.: Радио и связь, 1982. 296 с.

  11. Lee J., Okwudire C.E. Reduction of vibrations of passively-isolated ultra-precision manufacturing machines using mode coupling // Precision Engineering. 2016. Vol. 43. P. 164-177. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006

  12. Verbaan K., van der Meulen S., Steinbuch M. Broadband damping of high-precision motion stages // Mechatronics. 2017. Vol. 41. P. 1-16. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.10.014

  13. Елисеев С. В., Хоменко А.П., Логунов А.С. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2008. 523 с.

  14. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. М: Машиностроение. 1980. 276 с.

  15. Ганиев Р.Ф., Кононенко В.О. Колебания твердых тел. М.: Наука, 1976. 432 с.

Опубликован
2019-12-30
Как цитировать
Шардаков, И. Н., Глот, И. О., Шестаков, А. П., Собянин, К. В., & Губский, Д. В. (2019). Параметрический анализ взаимосвязи угловых и поступательных колебаний виброчувствительных систем. Вычислительная механика сплошных сред, 12(4), 446-454. https://doi.org/https://doi.org/10.7242/1999-6691/2019.12.4.38
Раздел
Статьи