Разработка программы испытаний на виброустойчивость для КВ-автомобильного приемника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФБГОУ ВО «ВГТУ»)

Факультет радиотехники и электроники

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

Курсовая работа

по дисциплине «Методы и устройства испытаний электронных средств»

по теме «Разработка программы испытаний на виброустойчивость для КВ-автомобильного приемника»

Выполнил студент группы РК-151 Артемов Е.С.

Руководитель проекта Никитин Л.Н.

Воронеж, 2017

Содержание

Введение

1. Основные сведения о вибрации

1.1 Причины отказов РЭА при действии вибраций

1.2 Резонансные колебания элементов конструкций РЭА и способы их устранения

2. Испытания на виброустойчивость

3. Испытания на воздействие линейного ускорения

4. Испытания на воздействие тепла и холода

5. Испытания на безотказность

Заключение

Список литературы



Введение

вибрация радиоэлектронный аппаратура резонансный

Радиоприемные устройства играют важную роль в нашем, современном мире. С помощью мобильного телефона люди общаются между собой, телевизор используется для просмотра телепередач, домашние радиоприемники позволяет прослушивать новости и музыку.

Так что же это за устройство?

Радиоприёмник (сокр. приёмник, разг. радио) -- устройство, соединяемое с антенной и служащее для осуществления радиоприёма, то есть для выделения сигналов из радиоизлучения.

Под радиоприёмным устройством понимают радиоприёмник, снабженный антенной, а также средствами обработки принимаемой информации и воспроизведения её в требуемой форме (визуальной, звуковой, в виде печатного текста и т. п.). Во многих случаях антенна и средства воспроизведения конструктивно входят в состав радиоприёмника. Радиоприёмное устройство выполняет пространственную и поляризационную селекцию радиоволн и их преобразование в электрические радиосигналы (напряжение, ток) с помощью антенны, преобразование по частоте, выделение полезного радиосигнала из совокупности других (мешающих) сигналов и помех, действующих на выходе приёмной антенны и не совпадающих по частоте с полезным сигналом, усиление, преобразование полезного радиосигнала к виду, позволяющему использовать содержащуюся в нём информацию. Формально радиоприёмные устройства относят к радиостанциям, хотя такая классификация редко встречается на практике.

Сразу примем что в качестве радиоприемника мы будем рассматривать автомобильную магнитолу.

Магнитола - это радиоэлектронное устройство, объединяющее в одном обособленном корпусе магнитофон и радиоприемник и предназначенное для прослушивания музыки и радиопередач в салоне автомобиля.

При выборе автомагнитолы нужно обращать внимание на следующие характеристики:

1. Выходная мощность - чем более мощный выходной сигнал, тем с большей степенью можно "раскачать" акустическую систему. Однако производители указывают нереальные цифры. Если в характеристиках написано, что автомагнитола со встроенным усилителем мощностью 4x50 Вт - это указывает на максимальную мощность. Номинальная (без хрипов) составит не более 10-15Вт.

Этот показатель не имеет принципиального значения, ведь указание мощности 4x50 или 4x60 - не особо отличаются в звучании. Если хотите усилить мощность авто звука придется покупать внешний усилитель. Он усилит качество звучания магнитолы, она будет играть без "хрипоты" и посторонних звуков на любой громкости.

2. Шумы. Соотношение сигнал/шум должно быть как минимум выше 90 дБ. Чем выше этот показатель - тем чище и лучше будет звук.

3. Типоразмер корпуса магнитолы. Для удобства монтажа все магнитолы имеют один из стандартных типоразмеров. Наибольшее распространение получили магнитолы размером 1 DIN. Также встречаются увеличенного размера 2 DIN. Они обладают большим дисплеем, богаче в плане функций, поскольку большой размер корпуса позволяет установить в него дополнительные модули ("ТВ-тюнер","GPS-навигатор")

4. Чувствительность тюнера - этот показатель должен быть 1мкв и меньше. Это особенно важно если часто отправляетесь в пригород где радиосигнал оставляет желать лучшего. Также, если необходим УКВ-диапазон, то следует уточнить поддерживает ли его магнитола, ведь не каждая модель ресивера обладает такой возможностью.

5. Количество каналов: двух- и четырехканальные. Двухканальная магнитола позволяет установить в машине только 2 динамика, а четырехканальная - 4. Пятиканальная магнитола, соответственно, позволяет установить четыре динамика плюс сабвуфер. Лучше выбирать авто магнитолу с большим количеством каналов. Если в будущем захотите расширить аудио систему в машине - не нужно покупать новую автомагнитолу, а использовать оставшиеся каналы.

6. Наличие эквалайзера и срезов. Эквалайзер позволяет настроить тембр звучания и регулировку баланса уровня по фронту и тылу. Чем больше количество полос эквалайзера поддерживает ресивер - тем точнее можно настроить авто звук. Магнитолы выше среднего уровня умеют регулировку фильтров низких и высоких частот, они позволяют настроить частоту среза для мидов (колонок в дверях) и пищалок (высокочастотные динамики на стойках) под свои звуковые вкусы.

7. Эксплуатационные удобства - возможность приглушения звука, настройка цвета подсветки дисплея, а также дизайн органов управления. Для некоторых автолюбителей будет важно наличие USB-порта (на передней панели или подключение отдельного шнура) или карты памяти SD. Благодаря им можно слушать музыку не только с дисков, но с внешних носителей.

8. Поддержка связи с телефоном. Некоторые модели имеют возможность подключения к телефону и прослушивание музыки через него. Аудиосистема может играть роль handsfree - разговор будет слышен из динамиков машины.

А что же такое надёжность?

Основным требованием, предъявляемым к современной радиоэлектронной аппаратуре, является пригодность использования ее по назначению в заданных условиях. Совокупность свойств, определяющих степень пригодности, характеризуется качеством. Составной частью качества является надежность, в понятие которой включается некоторая часть свойств, определяющих качество. Под надежностью принято понимать совокупность свойств, обеспечивающих безотказность, ремонтопригодность и долговечность ЭА. Понятие безотказность предусматривает свойство системы сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации. Данное понятие тесно связано с другим важнейшим понятием теории надежности - отказом, определяющим полную или частичную утрату работоспособности ЭА.

Рассмотрение факторов, определяющих надежность приборов и ЭС, позволяет правильно организовать контроль и испытания на этапах конструирования, производства и эксплуатации.

Обычно при лабораторных испытаниях ЭА подвергается воздействию одной или двух определенных нагрузок. Это приводит к результатам, несколько отличным от полученных при реальной эксплуатации. Совершенствование испытательного оборудования, имитирующего случайные нагрузки, позволяет приблизить лабораторные испытания к реальным условиям эксплуатации, что дает основание называть подобные испытания лабораторными испытаниями при случайных нагрузках. Иногда для определения уровня надежности, соответствия выпускаемой заводом аппаратуры ТУ или ТТ осуществляют заводские испытания, проводимые в условиях, по возможности имитирующих реальную эксплуатацию. В процессе заводских испытаний выявляются надежность деталей и узлов и элементов, дефекты конструкции, качество сборки, монтажа и регулировки, а также устанавливают соответствие электрических параметров и количественных показателей, эксплуатационной надежности заданным нормам.

Для проверки работоспособности ЭС необходимо разработать программу испытаний ЭА и ее элементов. Осуществление испытаний в нормальных эксплуатационных условиях необходимо также для определения работоспособности и степени соответствия параметров ЭА техническим требованиям (ТТ) и техническим условиям (ТУ). Полученные в процессе испытаний статистические данные об отказах ЭА и элементов позволяют произвести расчеты надежности и определить ее зависимость от времени и степени жесткости воздействующих факторов. Принято различные внешние воздействия на ЭА называть нагрузками. Величина и характер нагрузок зависят от соответствующих внешних воздействий. В реальных условиях эксплуатации РЭА испытывает комплекс внешних воздействий, определяющих полную нагрузку.

В основу разработки программы испытаний должны быть положены вероятностные и статистические методы, позволяющие обеспечить научно обоснованное планирование испытаний и оценку их результатов. Для определения количества испытываемых образцов и продолжительности испытаний необходимо знание законов распределения отказов. Принято считать, что для сложной аппаратуры многократного действия внезапные и постепенные отказы следуют экспоненциальному закону распределения, а для аппаратуры однократного действия биноминальному закону.



1. Основные сведения о вибрации

Под вибрацией радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) обычно понимают механические колебательные процессы в ее конструкции. Существует сравнительно много причин возникновения вибраций. Вcе их можно разделить на две группы -- внутренние и внешние. К внешним относятся, например, неравномерное вращение вала двигателя, деталей трансмиссии или ходовой части, неровности дороги, работа двигателя ракеты, пульсирующие порывы ветра, акустический шум, атмосферная турбулентность, к внутренним -- несбалансированность роторов двигателей вентиляторов и др.

Виды вибраций. Реальные вибрации часто являются случайными, имеют сложный вид, и их характеристики с трудом поддаются точному описанию. Для практических целей обычно используются некоторые классические формы -- гармоническая, квазигармоническая, широкополосная и узкополосная случайные вибрации, показанные на рисунке 1.

Рисунок 1 - Эпюры вибраций: а - гармоническая; б - квазигармоническая; в - случайная широкополосная; г - случайная узкополосная

Гармоническая вибрация сравнительно редко встречается в реальных условиях, например как результат несбалансированности ротора двигателя, но широко используется при лабораторных испытаниях и при анализе. Важно также, что она находит широкое применение для определения динамических характеристик конструкций, которые затем используются при определении реакции системы на более сложные формы вибрации.

Перемещение Z(t) при гармонической синусоидальной вибрации может быть описано выражением:

,(1.1.1)

где Z0 -- амплитуда перемещения, -- круговая частота колебаний; t -- время.

Выражения для скорости (t) и ускорения (t) находятся дифференцированием по времени выражения (1.1);

,(1.1.2)

где - амплитуда скорости колебаний;

,(1.1.3)

где - амплитуда ускорения колебаний.

Сравнивая выражения (3.1.1 -- 3.1.3), можно заключить, что при синусоидальных колебаниях ускорение опережает по фазе перемещение на угол , а скорости -- /2. Для описания гармонической вибрации часто используется комплексная форма в виде

,(1.1.4)



так как выражение , также описывает гармонические колебания с циклической частотой .

Таким образом, основными характеристиками гармонической вибрации являются амплитуда колебаний (амплитуда перемещения, скорости или ускорения) и частота. Их значения, прежде всего, определяются типом объекта, на котором устанавливается РЭА. Например, к ракетной РЭА часто предъявляется требование нормального функционирования при испытаниях на вибростенде в диапазоне 10-2000 Гц c амплитудой виброускорения до 20-40 g, где g -- ускорение силы тяжести.

Квазигармоническая вибрация, имеющая непрерывное изменение частоты, более сложна при аналитическом изучении. Обычно она возникает в период разгона и торможения механизмов c вращающимися элементами. В настоящем пособии задачи c использованием такого типа вибраций рассматриваться не будут.

Широкополосная случайная вибрация представляет довольно точную идеализацию вибрации объектов, например летательных аппаратов, и часто описывается как нормальный стационарный случайный процесс. Случайный процесс нормальный, если его плотность распределения f(x₁, x₂,…,x_n,t₁, t₂,…,t_n) имеет вид нормального закона и стационарный - если закон распределения не изменяется во времени.

Случайный процесс характеризуется математическим ожиданием

и автокорреляционной функцией



,

которая при =0 становится равной дисперсии

,

определяющей мощностью случайного процесса.

Одной из важнейших характеристик случайного процесса является спектральная плотность дисперсии Sz(f) (рисунок 3..2), которая связана с дисперсией случайного процесса соотношением

.(1.1.5)

Учитывая выражение (3.1.5) легко получить формулу для среднеквадратичного значения процесса

(1.1.6)

Рисунок 2 - Спектральная плотность случайного процесса



В техническом задании на разработку РЭА может быть указанно требование обеспечения нормального функционирования при действии случайной вибрации в заданном диапазоне частот с некоторой величиной спектральной плотности ускорения. Диапазон частот может достигать 2-5 кГц, а наиболее типичные значения спектральной плотности лежат в приделах 0,01 - 1 .

Узкополосная случайная вибрация обычно возникает как реакция упругих слабодемпфированных систем на широкополосную случайную -вибрацию. На практике часто необходимо определить не только среднеквадратическое значение реакции в соответствии с формулой (1.6), но и ее пиковые значения. Эту задачу можно решить только вероятностно. Для нормального случайного процесса пиковые значения распределены по закону Рэлея:

(1.1.7)

Если известны среднеквадратические значения, то легко можно найти, какая часть пиков превысит заданный уровень.

1.1 Причины отказов РЭА при действии вибраций

Вибрации РЭА вызывают отказы РЭА как из-за механических разрушений элементов конструкций так и вследствие изменений параметров электрорадиоэлементов и узлов, приводящих к искажениям характеристик сигналов. Можно выделить четыре причины отказов РЭЛ, каждая из которых способна вызывать отказы того и другого характера.

Первая причина заключается в том, что амплитуда перемещения при вибрациях некоторого элемента или группы элементов по крайней мере один раз превысит допустимую величину. В качекачестве типичных примеров можно привести чрезмерно большое перемещение баллона электронной лампы, вызывающее ее разрушение при соударении с соседними деталями, замыкание контактов реле, короткое замыкание неизолированного провода и т.д.

Вторая причина отказов состоит в том, что амплитуда перемещения превосходит допустимую величину в течение относительно большого промежутка времени. Отказы, возникающие по этой причине, как правило, связаны с искажениями параметров сигналов, которые часто называют виброшумами. Так, например, виброшумы электронных ламп появляются вследствие колебаний катодов прямого накала и витков сеток; дребезжания катода, рамок пли траверс сеток в слюдяных изоляторах при наличии люфтов; колебаний электродов, вызванных резонансными колебаниями вспомогательных деталей и узлов; всплесков затухающих колебаний из-за внутриламповых ударов. В объемных резонаторах колебания элементов приводят к циклическим изменениям индуктивно-емкостных связей и, как следствие, к паразитной модуляции сигнала. Частота генератора будет изменяться в соответствии с формулой

(1.1.8)

Относительные перемещения электрорадиоэлементов и проводников вызывают изменения паразитных связей в электрических цепях. Колебания волноводов приводят к увеличению скорости затухания электромагнитного поля, а колебания вибратора в прямоугольном волноводе - к появлению паразитной амплитудно-фазовой модуляции.

Третья причина отказов заключается в том, что напряжение в некотором элементе хотя бы один раз превзойдет допустимую величину к этот элемент либо разрушится, либо в нем возникнут остаточные деформации. В качестве примера можно назвать расслоение многослойных печатных плат, необратимые изменения параметров полупроводниковых приборов и др.

И, наконец, четвертая причина отказов состоит в том, что механические напряжения, недостаточные для разрушения или необратимого изменения параметров за один цикл колебаний, вызывают явления, приводящие к отказам, при длительном действии напряжения. Типичный пример -- усталостные разрушения внешвнешних выводов и траверс полупроводниковых приборов, микросхем, резисторов и других элементов. Переменные механические напряжения вызывают также изменения электрического сопротивления полупроводниковых материалов и. магнитной проницаемости ферритов, что часто служит причиной недопустимого искажения электрических сигналов в радио технических устройствах.

Как видим, вибрации являются причиной большого количества неисправностей, что приводит к значительному увеличению интенсивности отказов РЭА.

1.2 Резонансные колебания элементов конструкций РЭА и способы их устранения

Дестабилизирующее действие вибраций значительно возрастает при возникновении резонансных колебаний элементов конструкций, т.е. когда частота собственных колебаний конструкции и частота возбуждения примерно совпадают. Амплитуды перемещения, скорости и ускорения при этом значительно увеличиваются и могут превышать в десятки раз амплитуды возмущающего колебания. Особенно опасны резонансные колебания электромонтажных плат, так как амплитуды колебаний могут значительно превзойти уровень, допустимый для ЭРЭ. В качестве примера на рисунке 3 (кривая I) показана зависимость коэффициента усиления колебаний в центре круглой платы ракетного радиовзрывателя по отношению к закрепленным краям. Видно, что на частоте около 150 Гц амплитуда колебаний возрастает в 40 раз по отношению к амплитуде возмущающих колебаний. При амплитуде ускорения возмущающих колебаний всего в 10g на некоторые электрорадиоэлементы будут действовать перегрузки в 400 единиц, что приведет к быстрому их отказу.

Рисунок 3 -- Виброзащита электронных элементов: а -- носовая часть ракеты; I -- корпус ракеты; 2 -- электронныеэлементы; 3 -- плата; б -- частотная характеристика платы; I -- однородная плата; 2 -- плата с антирезонансными слоями

Существует несколько способов устранения резонансных колебаний плат РЭА. Широко распространен способ, заключающийся в смещении спектра собственных частот колебаний конструкции за верхнюю границу диапазона частот возмущающих вибраций (рисунок 4). Для полного устранения резонансных колебаний необходимо, чтобы первая собственная частота колебаний F₀₁ была не менее чем на октаву выше максимальной частоты возмущающих колебаний F_в, т.е. необходимо выполнение условия F₀₁/F_в2.

Рисунок 4 - рекомендуемое соотношение спектров возмущающих и собственных колебаний

Практически этого стремятся достичь изменением способов крепления, постановкой дополнительных опор и ребер жесткости, увеличением толщины и уменьшением площади конструкции, т.е. в основном повышением жесткости. Если требуется значительносместить спектр собственных частот в высокочастотную область, то это приводит к необходимости большого увеличения массы и габаритов, что делает этот способ малопригодным, например для бортовой ракетной радиоаппаратуры, спектр частот вибрационных воздействий у которой достигает нескольких килогерц, а требования к массе и габаритам - жесткие. Поэтому узлы и блоки такой аппаратуры часто полностью заливаются легкими и жесткими пеноматериалами, что в определенной степени позволяет получить желаемый результат, но при этом значительно ухудшается тепловой режим и ремонтопригодность изделий. Способ, основанный на повышении жесткости, целесообразно применять, когда диапазон частот действующих вибраций не превышает 400-500 Гц или когда достаточно снизить резонансные колебания на некоторую, иногда не очень большую, величину. Это характерно для РЭА, у которойпреобладают отказы усталостного характера.

Как видно из выражения

,(1.1.9)

где А - амплитуда колебаний, мм; f - частота, Гц, небольшое повышение собственной частоты колебаний может существенно уменьшить амплитуду колебаний.

Одним из путей решения проблемы снижения резонансных колебаний является улучшение демпфирующих свойств конструкций, т.е. повышение рассеяния энергии колебаний за счет сил трения. Этого можно достичь включением в конструкции плат специальных антирезонансных покрытий из так называемых вибропоглощающих (ВП) материалов, внутреннее трение которых в десятки и сотни раз больше, чем у конструкционных материалов, например стеклотекстолита. Большое преимущество этого способа в том, что резонансные колебания могут быть снижены в широком диапазоне частот при незначительном увеличении массы и габаритов конструкций. Эффективность этого способа показана на рис. 3.3. Применение платы, состоящей из трех слоев стеклопластика с зажатыми между ними тонкими слоями из HI материала, снизило резонансные колебания в восемь раз.



2. Испытания на виброустойчивость

Под виброустойчивостью понимают способность конструкций работать в нужном диапазоне режимов без недопустимых колебаний. В связи с повышением скоростей машин явления колебаний становятся все более опасными и поэтому расчет на виброустойчивость все более актуальным.

В машинах основное распространение имеют:

1. Вынужденные колебания, вызываемые внешними периодическими силами (неуравновешенностью вращающихся деталей, погрешностями изготовления, переменными силами в поршневых машинах и т. д.), обычно во избежание резонанса, т. е. совпадения частот возмущающих сил с частотами собственных колебаний, последние определяют расчетным путем.

2. Автоколебания или самовозбуждающиеся колебания, т. е. колебания, в которых возмущающие силы вызываются самими колебаниями, например фрикционные автоколебания, вызываемые падением силы трения с ростом скорости и другими факторами. При опасности возникновения автоколебаний необходим расчет динамической устойчивости.

Расчеты на колебания обычно приходится проводить не для отдельных деталей, а для систем; следует учитывать контактные деформации; в расчетах приводов учитывать взаимодействие с приводным двигателем и рабочим процессом·. Ввиду того, что практическое значение обычно имеют динамические процессы на низких частотах, а колебательные системы сложные, их приходится существенно упрощать.

Работа машин сопровождается шумом, вызываемым соударением движущихся деталей машин. Шум в первую очередь связан с погрешностями изготовления деталей -- ошибками шага и профиля зубьев, волнистостью дорожек качения подшипников. Однако некоторые детали являются источниками шума при идеально точном изготовлении (например, зубчатые колеса при входе в зацепление новых зубьев). Повышенный шум увеличивает утомляемость персонала и вреден для здоровья. Критерий шума может служить для оценки качества изготовления машин.

Интенсивность шума обычно оценивается в относительных логарифмических единицах (децибелах) и ограничивается санитарными нормами.

Основные средства борьбы с шумом: повышение точности и качества обработки, уменьшение сил удара конструктивными методами, применение материалов с повышенным внутренним трением, а также специальных демпфирующих средств.

Для проверки виброустойчивости выбирают такие параметры испытываемых изделий, по изменению которых можно судить о виброустойчивости, например, уровень виброшумов, искажение выходного сигнала, нестабильность сопротивлений и т.д.

Параметры испытываемых режимов определяются заданной степенью жёсткости, определяемые сочетанием следующих параметров:

Таблица 1. Параметры испытываемых режимов

Степень жесткости	Диапазон частот, Гц	Амплитуда перемещения, мм	Частота перехода, Гц	Амплитуда ускорения, g
I III X ХI V	1035 1055 10500 105000	-0,5 1 4	-32 50 50	0,5 2 10 40

При проведении испытаний на виброустойчивость оборудование находится в рабочем состоянии. Регистрируются отказы и условия, при которых они происходят. Цель этих испытаний - определить максимальный уровень воздействия вибрации, при котором оборудование может исправно функционировать.



3. Испытания на воздействие линейного ускорения

Цель испытаний - Испытание проводят для проверки способности аппаратуры противостоять разрушающему действию, выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в ПИ и ТУ, во время и после воздействия линейных ускорений, что должно быть оговорено в ПИ и ТУ.

Описание проблемы

При воздействии линейного ускорения нарушается пригодность конструкции и работоспособность элементов, аппаратуры и других электротехнических изделий при наличии сил, возникающих при воздействии линейного ускорения (отличного от ускорения силы тяжести), которые имеют место в движущихся транспортных средствах, в частности в летательных аппаратах, вращающихся деталях и снарядах.

Механические воздействия могут приводить к взаимным перемещениям деталей и узлов, деформации крепежных, несущих и других элементов конструкций, их соударению. При незначительных механических воздействиях в элементах конструкций возникают упругие деформации, не сказывающиеся на работоспособности аппаратуры. Увеличение нагрузки приводит к появлению остаточной деформации и при определенных условиях разрушению конструкции. Разрушение может наступить и при нагрузках, много меньших предельных значений статической прочности мате¬риалов, если конструкция окажется подверженной знакопеременным нагрузкам.

Отказы аппаратуры бывают восстанавливаемыми после снятия или ослабления механического воздействия (изменение параметров компонентов, возникновение электрических шумов) и невосстанавливаемыми (обрывы и замыкания электрических соединений, отслаивание проводников печатных плат, нарушение элементов крепления и разрушение несущих конструкций).



Проведение испытания

Аппаратуру испытывают во включенном состоянии, если в ПИ и ТУ не оговорены другие условия, по нормам, указанным в таблице 2.

Таблица 2- нормы испытаний на стойкость при воздействии линейного ускорения

Группа и группа исполнения аппаратуры по ГОСТ Р В 20.39.304	Ускорение, м/с2	Группа и группа исполнения аппаратуры по ГОСТ Р В 20.39 304	Ускорение, м/с2 (g)
2.2, 2.4	49 (5)	4.1 - 4.8	По ТЗ
2.5.2, 2.6.2	По ТЗ	4.9	196 (20)
3.1--3.5	Приложение Ж	5.1-5.4	147 (15) По ТЗ

Значение ускорения устанавливают относительно геометрического центра аппаратуры или центра ее тяжести, если в ПИ и ТУ не указаны другие положения. Погрешность значения линейного ускорения в центре тяжести должна быть не менее минус 10 % и не более плюс 30 %. При этом разница между ускорением центра тяжести аппаратуры и ускорением любой точки аппаратуры должна находиться в пределах ±10 %.

Оценка соответствия

Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если после или во время его проведения, аппаратура выполняет свои функции и сохраняет параметры в пределах норм, указанных в ПИ и ТУ.

Характеристики ударного стенда для проведения испытаний в соответствии ГОСТ РВ 20.57.305 (пункт 11), ГОСТ РВ 20.57.416 (п. 5.8), ГОСТ РВ 20.39.304, приведены в таблице3.



Таблица 3- характеристики стенда (Центрифуги серии GLC)

Модель	GLC-4-8-1200
Номинальная нагрузка	куб со стороной 400 мм, 40 кг (макс. 60 кг)
Номинальный радиус, мм	750
Масса (без номинальной нагрузки)	1600
Внешние габаритные размеры, мм	~Ш2500 x 1200
Производительность, G-кг	1200
Ускорение, G	от 0,001 до 30
Диапазон скоростей, град/с	от 0,1 до 1200
Точность позиционирования, град/с	0,001
Нестабильность скорости, %	± 0,002 %
Напряжение питания	220 В, 1ф, 50 Гц
Максимальный ток, А	16

Рисунок 5- стенд для испытаний на стойкость при воздействии линейного ускорения



4. Испытание на воздействие тепла и холода

Для обеспечения нормальной работы РЭА и важное значение имеет зависимость их тепловых характеристик.

Повышение температуры РЭА может происходить под воздействием внешних и внутренних факторов, причем это воздействие бывает непрерывным (стационарным), периодическим и апериодическим.

Действие внешних факторов определяется климатическими условиями, расположением РЭА в месте установки (отсек самолета, на корабле, на автомобиле и т. д.) и расстоянием до внешних источников тепла.

Климатические условия характеризуются температурой окружающего воздуха и интенсивностью солнечной радиации.

Как показывает анализ климатических условий, температура воздуха может колебаться в очень широких пределах (от -70 до +68° С), причем верхний температурный предел увеличивается за счет нагрева при воздействии солнечной радиации. Температура и скорость нагрева под действием солнечной радиации зависят от размеров и цвета поверхности радиоаппаратуры, теплопроводности и теплоемкости материала ее шасси, кожуха и других деталей конструкции.

Указанные факторы определяют предельную температуру нагрева, по достижении которой поверхность аппаратуры начинает переизлучать принятое тепло. В зависимости от места установки аппаратуры на температуру и скорость нагрева может оказывать влияние скорость ветра.

Наличие тепловой инерции, обусловленной теплоемкостью Земли и атмосферы, приводит к тому, что хотя максимальная интенсивность солнечного излучения имеет место в 12 часов дня, суточная температура воздуха максимальна между 13 и 14 часами (по некоторым данным разница указанных температур может достигать 5--6° С). Отсюда следует, что одновременное воздействие на аппаратуру максимальной температуры воздуха и максимальной интенсивности солнечного излучения маловероятно.

Действие внутренних факторов главным образом зависит от схемы и конструкции РЭА.

Непрерывному тепловому воздействию подвергается РЭА, работающая в стационарных условиях (в помещении). Длительность установления стационарного режима РЭА определяется ее назначением и принятыми схемно-конструкторскими решениями; она колеблется от 0,5 до 2,5--3 ч.

Периодические изменения теплового воздействия приводят к многократным деформациям элементов: чем больше разность между наивысшей и наинизшей температурами, тем выше интенсивность воздействия. Воздействие периодических изменений температуры оказывается тем интенсивнее, чем больше скорость и частота изменения. Для наземной, полевой аппаратуры, находящейся в дежурном режиме, перепады температуры в блоках за время ее прогрева достигают 60° С. Время прогрева зависит от назначения, схемного решения и конструкции РЭА. Оно колеблется от 10 мин до 3 ч.

Камера тепла и холода обеспечивает поддержание температуры от -65°С до 155°С (±2°С). средняя скорость изменения температуры не менее 0,5°С/мин, электрическая мощность, потребляемая камерой не более 9,8 кВА. Максимальный вес испытываемого изделия 50кг.

Получение и поддержание температурного режима в испытательной камере обеспечивается с помощью холодильного агрегата и устройства нагревательного. Заданный температурный режим осуществляется за счет динамического равновесия между количеством тепла, выделяемого нагревателем, и количеством тепла, отводимым из камеры испарителя за счет работы камеры.

Камера представляет собой прямоугольной формы конструкцию рисунке 6 Рабочий объем (место расположения испытываемого объекта) камеры ограничивается тонколистовой сталью с теплоизолятором. В нижней части установки расположен холодильный агрегат.

На задней стенке испытательной камеры установлены испарители(6). Трубопроводами испарители соединены с холодильным агрегатом (4), в нем происходит кипение хладона-13. Устройство нагревательное (11) установлено на задней стенке испытательной камеры над испарителем и служит для поддержания заданного температурного режима в полезном объеме испытательной камеры. Нагревательное устройство состоит из нагревательного элемента (открытая спираль из нихромовой проволоки), закрепленного с помощью керамического изолятора на внутренней стенке камеры.

Для обеспечения циркуляции воздуха через испарители (холодильника) и нагреватели применен осевой вентилятор (5). Агрегат холодильный представляет собой холодильную машину, состоящую из компрессора, воздушного конденсатора, ресивера и испарителя. Поддержание низких температур осуществляется отводом тепла за счет испарения хладоносителя в испарителе (6) с последующей конденсацией паров в конденсаторе (12).

Управление тепловым процессом осуществляется системой автоматики. В случае превышения предельно допустимой температуры режима, общий пускатель камеры отключается, срабатывают световая и звуковая аварийные сигнализации.



Рисунок 6 - Камера тепла и холода: 1.Рабочий объем. 2. Дверь. 3. Панель управления. 4. Холодильный агрегат. 5. Вентилятор. 6. Испарители. 7. Испытываемый объект. 8. Термометр. 9. Самописец. 10. Выключатель автоматический. 11. Устройство нагревательное. 12. Конденсатор.



5. Испытания на безотказность

Испытания изделий опытной партии (образцов), установочных серий и серийного производства проводят для оценки соответствия показателей безотказности аппаратуры (средней наработки на отказ То или коэффициента прочности Кп) требованиям Тз или ТУ.

Оценку средней наработки на отказ проводят по результатам электропрогона.

Планирование испытаний аппаратуры на безотказность и оценку результатов испытаний проводят в соответствии с установленными в ТЗ или ТУ [1, с. 37]:

значением средней наработки на отказ изделия Т_о;

значением коэффициента прочности изделия К_п.

При проведении испытаний аппаратуры по оценке средней наработки на отказ принимают риск изготовителя равным риску потребителя и устанавливают их значения равными 10 % (0,1).

Допускается по согласованию с Госприемкой для изделий опытных партий (образцов) и установочных серий принимать значения и , равными 20 % (0,2).

При проведении испытаний аппаратуры по оценке коэффициента прочности К_п принимают доверительную вероятность Р оценки этого показателя равной 0,9.

Допускается по согласованию с Госприемкой для изделий опытных партий (образцов) и установочных серий применять значение Р равное 0,8.

Испытания на безотказность аппаратуры по оценке средней наработки на отказ проводят по статистическому плану «усеченных последовательных испытаний».

Испытания на безотказность аппаратуры по оценке коэффициента прочности К_п проводят по методу определения среднего арифметического значения К_п и его нижней К_пп доверительной границы при доверительной вероятности Р, равной 0,9.

Электропрогон аппаратуры при испытаниях на безотказность проводят путем повторения циклов испытаний определенной длительности в соответствии с циклограммами, установленными в ТУ или техническом задании (ТЗ) на аппаратуру, и периодическим контролем результатов испытаний.

Испытательный цикл определяет последовательность и комбинацию режима работы аппаратуры при воздействия механических и климатических внешних воздействующих факторов (ВВФ). Испытания при электропрогоне рекомендуется проводить при одновременном воздействии ВВФ.

В соответствии с результатами исследований с целью ограничения влияния длительности электропрогона на риски потребителя и изготовителя продолжительность испытаний изделий во время электропрогона (наработка t_н каждого изделия) выбирают в интервале [t_{н мин}, t_{н макс}], установленном в ТУ или ТЗ.

Значение t_н макс не должно превышать 0,2 Т_о.

Значения t_н мин составляют для радиоприемной, звуковоспроизводящей, звукоусилительной и акустической аппаратуры (радиоаппаратура) 750 ч

При проведении испытаний на безотказность по оценке Т_о суммируются учитываемые значения наработки всех изделий и число учитываемых отказов.

Суммарные значения учитываемых длительности испытаний и числа отказов сравнивают с условиями приемки и забракования изделий.

Время наработки аппаратуры в пределах цикла испытаний, в котором обнаружен отказ, исключают из общего времени наработки.

Результаты испытаний аппаратуры на безотказность считают положительными при одновременном выполнении условий приемки по показателям К_п и Т_о.

Испытания аппаратуры на безотказность проводят в последовательности [1, c. 47]:

1) испытания па прочность при транспортировании, на виброустойчивость (для III и IV групп аппаратуры) и прочность при падении (для III группы аппаратуры);

2) внешний осмотр, проверка работы органов управления, измерение параметров аппаратуры;

3) оценка коэффициента прочности;

4) электропрогон (с измерением параметров аппаратуры);

5) оценка средней наработки на отказ и оформление результатов испытаний.

Испытание аппаратуры на прочность при транспортировании, виброустойчивость и прочность при падении проводят в режимах, указанных в табл. 1.

После каждых 7 ч электропрогона аппаратуру выключают не менее чем на 1 ч.

Для изделий, время непрерывной работы которых менее чем 7 ч, цикл испытании устанавливают равным предельному времени непрерывной работы, установленному и ТЗ (ТУ).

В течение каждого 7-часового цикла электропрогона следует проводить проверку работы каждого изделия при различных уровнях громкости.

Если при этом будет замечено ухудшение качества работы аппаратуры (уменьшение усиления, шум или искажение сигнала) по сравнению с другими образцами аппаратуры, то соответствие этого изделия требованиям технической документации должно быть проверено измерением соответствующих параметров.

Электропрогон отказавшей аппаратуры может быть продолжен после установления причины неисправности или отказа и ремонта изделия.



Заключение

Основным требованием, предъявляемым к современной радиоэлектронной аппаратуре, является пригодность использования ее по назначению в заданных условиях. Для обеспечения заданной надежности и определения ресурса РЭА и ее элементы подвергают контролю или испытаниям на этапах конструирования, производства и эксплуатации.

В данной курсовой работе были рассмотрены испытания автомобильной магнитолы.

Изделие было испытано на :

1. Виброустойчивость. Регистрируются отказы и условия их происхождения с целью определить максимальный уровень воздействия вибрации, при котором оборудование может исправно функционировать.

2. Линейное ускорение. Испытание проводят для проверки способности аппаратуры противостоять разрушающему действию, выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в ПИ и ТУ, во время и после воздействия линейных ускорений, что должно быть оговорено в ПИ и ТУ.

3. Безотказность. Дается оценка коэффициента прочности К_п при испытаниях (до электропрогона аппаратуры по результатам испытаний изделий на прочность при транспортировании). Проводится электропрогон аппаратуры и по его результатам высчитывается значение средней наработки на отказ изделия Т_о. Электропрогон радиоаппаратуры проводится в режиме приема радиовещательной программы.

4. Воздействие тепла и холода. Целью таких испытаний является определение способности РЭА сохранять свои параметры и внешний вид в пределах норм технических условий (ТУ) в процессе и после воздействия верхнего и нижнего значения температуры

По итогам результаты по каждому испытанию документируются в протоколе, который составляется исключительно лицами, проводившими испытания [2, c. 24].



Список литературы

1. Никитин Л. Н. Методические указания к лабораторным работам №1-6 по курсу "Методы и устройства испытания ЭС" для студентов специальности 12.03.03 (Конструирование и технология электронных средств) всех форм обучения./ Воронеж: ВГТУ, 2017. 146 с.

2. Никитин Л. Н. Учебное пособие по выполнению практических занятий для бакалавров, обучающихся по направлению 211000.(62) «Кон-струирование и технология электронных средств» / Воронеж: ВГТУ, 2017. 133 с.

3. Никитин Л.Н. Испытания и диагностика телевизионных систем: испытания радиоэлектронной аппаратуры: учеб. пособие / Воронеж: ВГТУ, 2009. 247 с.

4. Марков В. В. Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Общие сведения об измерениях, испытаниях и контроле: учеб. пособие/ Орел: ОрелГТУ, 2008. 40с.

5. Гурский М. С. Лабораторный практикум по курсу “Испытания, контроль и сертификация радиоэлектронных средств” для студентов специальности “Проектирование и производство РЭС” Минск.: БГУИР, 2007. 112 с.

6. Млицкий, В.Д. Испытание аппаратуры и средства измерений на воздействие внешних факторов [Текст] / В.Д. Млицкий, В.Х. Беглария, Л.Г. Дубицкий. - М.: Машиностроение, 2003. - 567 с.

Размещено на Allbest.ru

...