автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Особенности вибродинамики изделий автотракторного электрооборудования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ ( технический университет )

ГБ О* . Ц И«

На правах рукописи

ТОЛОКОННИКОВ Александр Анатольевич

ОСОБЕННОСТИ ВИБРОДИНЛИИКИ ИЗДЕЛИЙ АВТОТРАКТОРНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ.

( 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование )

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выполнена на кафедре электротехники и электрооборудования Московского Государственного автомобильно-дорожного института С технического университета ) и в Научно-исследовательском и экспериментальном институте автомобильной электроники и электрооборудования.

Научный руководитель - Засл. деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор В. Е. Югт.

Официальные оппоненты - Засл. работник Высшей школы РФ,

доктор технических наук, профессор Здрок А. Г.

- кандидат технических наук Мищенков В. А.

Ведущее предприятие - АО "Завод Автосвет"

Защита диссертации состоится ¿^сД/Я/ 1998г. в "//час, на заседании специализированного совета К'Ьб'з. 30. 08 ВАК РФ при Московском Государственном автомобильно - дорожном институте С техническом университете ) по адресу: 125829, г. Москва, ГСП--47, Ленинградский проспект, д. 64, ауд. 42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ ( ТУ ).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в специализированный совет института.

Телефон для справок: 155-03-28 Автореферат разослан "2?-• // 1998 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

Г. И. Асмолов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка электрооборудования для новых транспортных средств требует обеспечения необходимого качества и надежности изделий на стадии ОКР.

Повышение качества и надежности электрооборудования позволяет снизить негативное влияние вибровоздействий, которым изделия подвержены в условиях эксплуатации.

Как показывают результаты многолетних лабораторных исследований воздействие вибраций обуславливает до 25-30% отказов объектов электрооборудования на стадии ОКР.

Отработка качества проектируемых изделий делает целесообразным разработку способа оперативной оценки влияния вибрации путем изучения малых выборок на основе моделирования процессов повреждений, а также характера вибродинамики для заданных условий применяемости объектов электрооборудования.

Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в решении следующих прикладных задач:

- разработка методики ускоренной оценки вибропрочности изделий на основе моделирования процессов повреждений и экспериментальная оценка параметров вибродинамики некоторых объектов АТЭ;

- моделирование коэффициента усиления в зонах развития колебаний изделий и разработка рекомендаций по улучшению качества.

Научная новизна проведенного экспериментального исследования состоит:

- в получении способа прогноза свойств образцов подготавливаемой партии продукции на основе результатов испытаний малых выборок изделий с применением предложенных моделей,

- в моделировании процессов повреждений неравнопрочных конструкций автотракторного электрооборудования, широко распространенных в эксплуатации, при длительной вибрации.

Г1

- (О ~

Такой подход позволяет разработать методики ускоренной оценки свойств изделий на стадии проектирования с возможностью перехода к энергосберегающей технологии испытаний, что обеспечивает снижение издержек.

Практическая ценность. Результаты исследований находят широкое применение в совместных разработках НИИАЭ и предприятий подотрасли, направленных на обеспечение качества и надежности изделий автотракторного электрооборудования.

На основе проведенного исследования разработана методика ускоренной оценки вибропрочности разрабатываемых изделий автомобильного электрооборудования, обеспечивающая оперативную отработку качества объектов на стадии ОКР. В результате выданы рекомендации по улучшению работоспособности ряда изделий, а именно: фары для атомобилей высшего класса типа 4217.3711, регулятора напряжения 17.3702, блок-фары 35.3711 и других.

Реализация работы. Разработки, полученные в результате исследований, использованы при создании "Методики контроля вибропрочности крепления рассеивателя в блок-фарах для автомобиля ВАЗ-2108", внедренной на заводе "Красный Октябрь", "Методики ускоренных испытаний вибропрочности образцов светотехнических изделий автомобильного электрооборудования", а также в А. С 15380077 на "Способ ускоренных испытаний изделий на вибропрочность", используемый в НИИАЭ для отработки качества электрооборудования.

Результаты исследований и методические разработки применены при создании руководящих технических материалов РТМ 37.033. 029-79.

Апробация работы. Материалы работы доложены на Конференции молодых ученых и специалистов НИИАЭ, Научно-технической конференции МАДИ в 1998 году и Научно-технической конференции в Суздале.

Публикации. Основные положения и результаты исследований опубликованы в 10 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четы-

рех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа в целом (с учетом приложений) состоит из 203 страниц машинописного текста, 50 таблиц, 171 наименования литературы и 25 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВО ВВЕДЕНИИ отмечено, что по результатам многолетних экспериментов, при изучении вибродинамики нагруженных элементов изделий автотракторного электрооборудования необходим учет следующих моментов:

- испытания элементов конструкций ОКР в условиях широкополосных зпектров, в зонах развития колебаний;

- вибрационной нагруженности в определенных условиях применяемости;

- оценка нагруженных сечений конструкций и их несущей способности в условиях длительной вибрации;

- аппроксимации значения допускаемых вибронагрузок объектов в зонах развития колебаний, пересекающихся с активной полосой спектра;

- особенностей кинематики, характерезующихся максимумом коэффициента усиления для первых собственных форм колебаний, откуда эти значения допускаемых вибронагрузок изделий оказываются определяющими;

Это делает целесообразным моделирование АЧХ объектов в зонах развития колебаний и процессов повреждений конструкций, широко применяемых в эксплуатации.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проведен литературный обзор с постановкой задач исследования и рассмотрены сведения по традиционной ускоренной зценке параметров динамики изделий на основе экспериментальных дан-гах, а также тенденции вибронагруженности объектов электрооборудования различной применяемости

В ранее проведенных исследованиях В. М Кириллова, Б. П. Нажестки-1а, Г. К. Костомарова, ЕЕ Конюхова, В. И. Федотова показано, что эазброс собственных частот колебаний конструктивных элементов.ока-

зывается близким к нормальному закону распределения вероятностей.

В работах Б. П. Нажесткина, Е М. Кириллова, А. А. Сысоева, А. А. Ступникова, И. А. Сергеева установлена тенденция варьирования уровш виброускорений при изменении независимой переменной ( роль которой играет скорость движения транспортных средств и частота вращения коленвала для изделий, установленных вне и на двигателе, соответственно) , удовлетворительно приближаемой экспоненциальной функцией с линейным показателем. При этом плоскость активных вибровоздействий на изделия наиболее часто оказывается близкой к вертикальной.

В лабораторно-дорожных исследованиях, проведенных совместно Автополигоном НАМИ и НИИАП, отмечен также экспоненциальный характер изменения уровня вибрации с пробегом для автомобильного электрооборудования.

Кроме этого в работах Автополигона НАМИ показана возможность ре] рессионного моделирования виброактивности мест установки электрооборудования в зависимости от конструктивных параметров двигателей.

По сведениям В. М. Кириллова и ЛИ. Еурловой выявлен характер распределения вероятности уровня воздействия для унифицирования изделий электрооборудования, не противоречащих закону распределения Эрланга и Вейбулла для изделий, устанавливаемых вне и на двигателе соответственно.

По указанным работам были выпущены РТМ 37.001.052-78 ("Методы измерений вибраций изделий электрооборудования на автомобилях"), а также РТМ 37. 033. 029-79 С "Методы испытаний изделий электрооборудования") .

Аналогичные вопросы нашли отражение в работах зарубежных ученых А. Киева ( Италия ), К Вильферта и Е. Фиала ( США ), Рене Буке ( Франция ), а также в информации ряда фирм "Аэрокрафт" ( США ) "Табай" ( Япония ) и др. , посвященных колебаниям узлов и деталей автомобиля с изучением спектра вибраций и условий виброиспытаний.

Однако традиционные методы испытаний оказываются недостаточно

оперативными, особенно для изделий повышенной надежности,в том числе влияющих на безопасность движения.

Отсюда, целесообразен переход к оперативным методам испытаний объектов - ОКР, а также изделий, выпускаемых серийно.

В этом плане основными задачами настоящего исследования являлись:

- разработка методики ускоренной оценки вибропрочности объектов -ОКР;

- экспериментальная оценка параметров вибродинамики некоторых объектов АТЭ;

- моделирование коэффициента усиления колебаний в зонах развития;

- разработка рекомендаций по улучшению качества объектов-ОКР в условиях длительной вибрации на основе моделирования.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена аналитическим предпосылкам исследования. В лабораторно-дорожных исследованиях работоспособности электрооборудования в условиях длительной вибрации было выявлено, что идеализация реальных механических структур может осуществляться на градиционно-применяемых предположениях:

- деформируемые части системы могут считаться лишенными массы, а гела обладающие массой -недеформируемыми;

- изогнутая ось нагруженного элемента конструкций конфигурируется совокупностью конечного числа членов тригонометрического полинома;

- отказ изделий может инициироваться одной вибронагруженной деталью;

- для обеспечения работоспособности и ограничения риска отказов не-эбходимо рассогласование собственных частот колебаний ( СЧ-колебаний ) }еталей конструкций;

- плотность СЧ-колебаний в активной полосе спектра воздействий ре-сомендуется не менее единицы.

В целом, на основе предшествующих исследований показано, что для ограничения риска отказов электрооборудования достаточно изучение

амплитудно-частотного пространства параметров. Это приводит к необходимости знания механизма повреждений в условиях перегрузок относительно несущей способности. При этом несущая способность может оцениваться на основе опытных значений допускаемой вибронагрузга-малых выборок.

Эти обстоятельства делают существенным представление об энергю воздействий, характере АЧХ изучаемых объектов электрооборудования \ приближенных моделей процессов повреждений нагруженных деталей у узлов.

Нагруженные детали подвергаются кинематическому воздействию I месте установки.

Под действием, в местах установки изделий, пакета волн деформаций, часть из которых превышает несущую способность, имеет место кинематика последовательного взаимодействия мест установки, изделий, субблоков и элементов конструкций.

Аналитические описания колебательных состояний элемента механической структуры, в достаточной мере отражаются в трудах Ф. С. Цзе, ЕЕ. Морзе, Р. Т. Хинкла, С. Кренделла, Т. Кармана, М. Био, Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшица. В соответствии с этими работами энергия воздействий волны деформации может реализоваться на собственной частоте нагруженного элемента. При этом для приближенного описания двух-массовой механической системы, с рассогласованием собственных частот и малой диссипацией удовлетворительной является аппроксимация на основе модели без обратной связи.

Аналитические предпосылки в части АЧХ отражены в работе Ч. Пул по технике ЭПР-спектроскопии, в соответствии с которой пиковые участки зон развития колебаний в широком диапазоне частот могут удовлетворительно приближаться моделями резонансных линий типа Лоренца и Гаусса С в обычном смысле ).

Отсюда, при достаточно общих предположениях и широкополосных воздействиях возможность возникновения отказов вибронагруженных

элементов конструкций пропорциональна вероятности превышений нагрузкой опасного уровня и реализации повревдений ( либо достижений предельных состояний ) в случае таких превышений.

Такой подход к моделированию представляется целесообразным при изучении:

- допускаемых вибрационных нагрузок и коэффициента запаса вибропрочности с учетом возможных условий применяемости;

- характера процессов повреждений вибронагруженных элементов.

Поиск конкретных приближений ' с учетом особенностей объектов предполагает набор экспериментальных данных, обеспечивающий переход < формализации для широкого класса изделий.

Оценки в вероятностном плане и анализ данных испытаний обобщений выборки изделий различного назначения можно композицировать на эснове известных из публикаций и литературы подходов.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ на основе полученных экспериментальных данных федлагается ускоренная оценка вибропрочности некоторых изделий АТЭ.

В большинстве случаев вероятность безотказной работы ( ВБР ) збъектов автотракторного электрооборудования обуславливается двумя ^зависимыми видами отказов, а именно перемежающимися и внезапными ^ * Ра . При этом нижняя граница ВБР для изделий транспортных :редств общего назначения должна быть не менее 0,8.

Для изделий электрооборудования повышенной надежности ВБР должен ¡ыть существенно лучше с риском отказа не более 0,05.

Оценка парциального риска преобладающих отказов АТЭ в виде уста-гастных дефектов предполагает изучение моделей с учетом особеннос-ей объектов.

Обычно оценка влияния усталостных эффектов проводится в учетом правила квадрата".

В большинстве случаев изучение конструкций при воздействии виб-одинамики предполагает знание характера изменения начальной жест-ости нагруженных деталей. Индикация таких изменений возможна путем

регистрации ухода СЧ-колебаний, поскольку масса изделий в ходе испытаний практически не изменяется.

Отсюда построение способа ускоренной оценки вибропрочности объектов электрооборудования возможно из учета тенденции ( правила квадрата ) и сопутствующих эффектов, моделирование которых позволяет прогнозировать момент предельного состояния в заданных условиях воздействий.

На основе указанного подхода разработана методика ускоренной оценки вибропрочности для светотехнических изделий автомобильного электрооборудования.

В ходе экспериментов установлено, что момент процесса повреждений, соответствующий предельному состоянию;отвечает 0,8 начальной собственной частоты нагруженного элемента.

С использованием композиционного подхода испытания осуществляют способом периодической подстройки резонанса наблюдаемого элемента конструкции при постоянном значении нагрузки. Рекомендуемая длительность наблюдения находится в пределах 30-60 мин. или до реализации 0,9 начальной собственной частоты. Характер изменения СЧ-колебаний образцов аппроксимируют по начальному участку процесса повреждений, оценивая в линеаризующих координатах тангенс угла наклона процесса при контрольном воздействии.

Данные испытаний показывают, что для светотехнических изделий характер изменения СЧ-колебаний на начальном отрезке процесса оказывается близким к экспоненциальному:

( СЧ )т / ( СЧ )о = ехр ( - кТ ),

где: С СЧ )т и ( СЧ )о - текущее и начальное значения СЧ-колебаний элемента;

к - тангенс угла наклона, характеризующий крутизну процесса; Т - время в минутах.

По повторным отсчетам, в частности по двум - трем,получаем оценку тангенса угла наклона процесса в линеаризующих координатах:

к =■ 1п С( СЧ )о /( СЧ ) ] : Т2

При этом момент предельного состояния ( Тпс ) может экстраполироваться по начальным данным в виде

1п ( 0,8 ) = - К Тпс ; Тпс = 0,223 : К

На этой основе оценивают значение допускаемой вибронагрузки (ДВН) слабого элемента изделия

с

с ДВН ) = Нисп. х ( ОЦН ) ,

где: Нисп. - ускорение при форсированном воздействии в точке установки образца;

( ОЦН ) - относительная циклическая наработка, равная отношению числа циклов до дефекта к условной базе предела выносливости изучаемого конструктивного элемента;

с - показатель степени, определяемый по таблице опытных данных, представленных в диссертации.

Сравнение значений ДВН изделий с ожидаемой в условиях применяемости нагрузкой позволяет оценить коэффициент запаса, рекомендуемое значение которого должно составлять не менее 1,5-2 для транспортных средств общего назначения и спецтехники, соответственно.

Для конструкций с различными технологией и материалами узлов, деталей предпочтительны варианты с меньшей крутизной процесса повреждений ( как более долговечные ).

Проведенные эксперименты обнаруживают возможность контроля вибропрочности образцов в режимах нормативно-технической документации

- 10 -

по усеченным данным наблюдений.

Такой композиционный подход, осуществляемый "пересечением" тради ционного приема ( правила квадрата ) и усеченных наблюдений, позво ляет сократить длительность контроля изделий с целью снижения риска отказов проектируемой продукции. Это актуально для отработки качества изделий, влияющих на безопасность дорожного движения, с одно стороны, и накопления данных обобщенных выборок с целью их анализа с другой.

Одновременно рассмотрена возможность построения функции регрессии допускаемой вибронагрузки ( Н )доп. на основную собственную частоту (СЧо) изделий электрооборудования различного назначения.

Эксперименты проводились по методике РТМ 37. 033. 029-79 на аттестованных вибростендах ВЭДС. Испытаниям подвергались образцы изделий влияющих на безопасность, устанавливаемых на двигатель и вне двигателя ( в дальнейшем изделия группы "А" и "Б", соответственно ).

При испытании образцов группы "А" контролировались корпусные дет ли и основные узлы изделий: датчиков распределителей типа 4611. 37С 6509.3706, 5406.3706, 40.3706; катушек зажигания типа 29.3705, 30. 37-05; датчика перемещения рейки типа ДПР-8600; БСЗ мотоциклов; основание снегохода "Буран" типа 11.3749.

Анализ данных показывает, что для рассмотренной выборки изделие ( объекты систем зажигания и датчики ) возможно применение функции регрессии в виде:

( ДВН ) « 25,8 х ехр ( 0,4 х в ) ,

где: 25,8 - среднее значение (ДВН) рассматриваемой выборки, §

0,4 - коэффициент регрессии (ДВН), в логарифмическом масштабе, на центрированный отсчет октавной собственной частоты, © = (Г/22,5) - октавная частота, Г - частота колебаний, в герцах.

Октавные отсчеты в сравнении с "герцовыми" в ряде случаев

обеспечивают лаконично-удобное приближение частных и обобщенных спектров воздействий, а их взаимосвязь имеет простой вид:

Частота ( Гц) : 22,5 45 90 180 355 710 1400...

9 - частота : 0 1 2 3 4 5 6... .

При испытании образцов изделий группы "Б", влияющих на безопасность, контролю подвергались корпусные детали и узлы изделий: электронного цифрового коммутатора типа ЗЦК-1; электронного блока управления типа 9003.3761; противотуманной фары типа ФПГ-1; блок-фары типа 39.3711, а также элементы конструкций объектов: блока управления экономайзером типа ЭРН-2; электронных блоков управления типа 50.37-61 и 1102.3761.

Здесь также оказалось возможным применение функции регрессии вида-

( ДВН ) = 6,5 х ехр ( 0,5 х 0 ) ,

где: 6,5 - среднее значение (ДВН) рассматриваемой выборки, g

0,5 - коэффициент регрессии СДВН), в логарифмическом масштабе, на центрированный отсчет октавной собственной частоты, а остальные обозначения прежние.

Характер функции регрессии ДВН-СЧ изделий групп."А" и "Б", влияющих на безопасность движения, аналогичен в части возможного моделирования для объектов электрооборудования транспортных средств общего назначения.

Такая схема построения функции регрессии ( ДВН ) на ( СЧо ) удовлетворительна для практики при коэффициенте корреляции рассматриваемых величин близких к единице, поскольку расхождение регрессионных оценок и опытных данных сопоставимо с аппаратурной погрешностью.

Апробирование такого приема обработки данных осуществлено на 17 типах изделий АТЭ, влияющих на безопасность. При этом установлена возможность единой формализации функции регрессии (ДВН) на (СЧо)

для объектов группы "А и "Б".

Отсюда с достаточной для практики точностью нормированное значение (ДВН) формализуется экспоненциальной функцией с показателем в виде произведения коэффициента регрессии на центрированную октавную собственную частоту колебаний контролируемых элементов конструкции. ( Рис. 1 ).

нд. (е)

40 30 го ю

ХАРАКТЕР ФУНКЦИИ РЕГРЕССИИ ИЗДЕЛИЙ АТЭ

(Нд) = (Нд) . ехр (г в) А, Б _ А, Б 1п (Нд / Нд) - (0,4 - 0.5)

_ А. Б

в

Ф = Фвач. 2 в - Лог (0.044 Ф) 2

Е < 0.2

(Нд) = (Нд) . ерх (0.4 в) А

(Нд) - (Нд) . ехр (0.5 в) Б Б

Е < 0.18

3 4

Рис. 1

в

Реализация эксплуатационно-преобладающих усталостных повреждений обусловлена превышением опасного уровня динамических воздействий при различной применяемости объектов и характеризуется известной тенденцией вида:

Н. = ехр ( сС. ) , ( 1 1,2,3 )

I *»

где: Н - вибрационная нагрузка мест установки или корпусных деталей электрооборудования,

- показатель экспоненты приближенно-линейный или более сложного вида,

1 - максимальная, средняя и минимальная по величине составляющая пространственной вибронагрузки.

Следует отметить, что в условиях кинематического воздействия %

инерционные силы и моменты оказываются кратными их статическим значениям и предопределяются характером АЧХ в активных поддиапазонах спектров вибропроцессов.

В этих условиях обеспечение длительной работоспособности изделий обуславливается коэффициентом запаса вибропрочности 1,5 - 2,0 для транспортных средств общего и специального назначения, соответственно.

На основании проведенного анализа данных испытаний целесообразно отметить следующее :

- возможно описание подобных функций регрессии в детерминантной форме,

- в ходе проведения ОКР намечена возможность ориентировочного прогноза ( на уровне качественной оценки ) допускаемой вибронагрузки ( ДВНгтпп ) для слабых образцов проектируемой партии конструкций аналогов.

В дальнейшем с целью улучшения последней возможности полезно расширение номенклатуры испытываемых объектов, а также внесение этой информации в создаваемую базу данных по вибродинамике изделий.

Энергия входных воздействий, в основном, расходуется на тепло-состояние осцилляторов и изменение структуры материалов. В этой части представляет прикладной интерес выявление характера процессов повреждений, которые характерезуются изменением начальной жесткости. Для оценки таких изменений были проведены специальные экспе-римеенты, отраженные в четвертой главе работы.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА содержит данные результатов испытаний и анализ процессов повреждений неравнопрочных конструкций, так как последние преобладают в эксплуатационных и лабораторных наблюдениях.

Обычно нарушение функционирования образцов возникает при длительных кинематических возмущениях. При этом воздействия близкие к основным собственным частотам (. СЧо ) вызывают значительные перемещения и деформации в опасных сечениях нагруженных конструктивных элементов изделий.

Минимальное число циклов воздействий, индицирующее начало возникновения повреждений, сопоставимо с величиной 1-2 процента условной базы предела выносливости изучаемых конструктивных элементов.

При испытаниях с целью выявления слабых сечений использовался метод "скользящего резонанса". Этот способ предполагает пересечение активного участка спектра с поддиапазоном СЧ-колебаний. При этом уровень воздействий ставился в соответствие номинальному коэффициенту запаса прочности и осуществлялся в интервале перегрузок П=2-3, относительно ( ДВН

Как показали эксперименты, процессы повреждений обладают двумя особенностями:

- являются непрерывной убывающей функцией времени ( при заданных условиях вибрационных воздействий ),

- характеризуются различными этапами, соответствующими изменению физических состояний слабых сечений нагруженных элементов.

К этим этапам, всегда последовательным во времени, следует отнести инициацию повреждений и последующее развитие дефекта или тре-щинообразования за счет квантования повреждений в условиях перегрузок.

Следует отметить, что завершающая стадия усталостных повреждени часто протекает лавинообразно.

Скорость изменения состояний по наблюдаемым признакам ( изменениям СЧ-колебаний ) сушественно зависит от уровня нагружений и

следовательно энергии воздействий. На этой основе предварительная схематизация состояния слабых сечений, на примере испытаний изделий светотехнической и коммутационной аппаратуры, возможна следующим образом:

- инициация повреждений может ставиться в соответствие величине (СЧо)нормированной, равной 0,988 ( с уходом нормированной жесткости

до 0,975 ),

- процесс трещинообразования может характеризоваться средним значение Сформированной, равной 0,88 ( с соответствующим изменением жесткости до 0,77 ).

При усталостных эффектах момент разрушения может ставиться в соответствие значению Сформированной примерно 0,7.

Из наблюдений установлено, что для моделирования данных, отражающих состояние слабых сечений во времени ( Т = Тзон развития ), необходимо знание хотя бы нескольких отсчетов начальной стадии процесса.

Изучались процессы повреждений образцов изделий с одним слабым сечением ( с концентратором и без концентратора механических напряжений ) и несколькими слабыми сечениями, аппроксимация которых для неравнопрочных конструкций может быть представлена в следующем виде:

- АКФ - аппроксимирующая косинус-функция ( Рис. 2 )

(СЧт) = (СЧо) х Соэ (X),

- А9Ф - аппроксимирующая ©-функция ( Рис. 3 )

о£ 2

(вт) = (во) - к X Т ,

- ЭХД - аппроксимирующая функция с экспоненциальным характером

девиации СЧ-колебаний при последовательном процессе

- 16 -

повреждений нагруженных сечений ( Рис. 4 )

(СЧт) = (СЧо) х ехр С-к х Т).

>*Э

В этих зависимостях применены следующие обозначения:

Т - длительность действия зон развития в заданном режиме воздействий; Ус

X - аргумент аппроксимирующей косинус-функции, равный ( Т, /Т2). *

где: Т, и Т4- текущее и прогнозируемое время до дефекта;

к, - тангенс наклона аппроксимирующей ©-функции;

А&р

С к х Т ) - показатель экспоненциальной функции .

При анализе данных испытаний регулятора напряжения типа 17. 3702 коммутатора типа 44. 3734, фары типа ФГ 152 - предпочтительней гипот АОФ, а для фары типа 42. 3711, 2809.3716, ФП-2, фары типаФГ-152А блок-фары типа 35. 3711 предпочтительней оказалась гипотеза ЭЗЩ. ИЗМЕНЕНИЕ СЧ-КОЛЕБАНИЙ КОЧИУТАТОРА СНЕГОХОДА "БУРАН"

Ступени Время Собств. Моделирование

настройки кумулят. частота

Т.мин. СЧт, Гц aCos(X) Расхождение, Е (2

0 2 320-310 0,978 1,0

1 4 295 0,941 2,1

2 _§.___285______0,882 - 1,0

3 8 ~~ 265 0,80 - 3,4

4 9 250 0,752 - 3,8

5 10 215 0,7 4,0

ИЗМЕНЕНИЕ СЧо СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНЫ ОСНОВАНИЯ РН 17. 3702

( при форсированных воздействиях ).

Ступень настройки

Собств. Время частота Т,мин. СЧт, Гц

Аппроксимация

Соб( Т/Т*) ЕдкфД 0ТГ БлефД

0 230 6 0,933 1,8 1,829 1.6

1 218 7 0,909 си _ _ 818 _

2 216" " 8""" ""0,882"" "-"2,0 1,807 - 2,0

3 212 9 0,851 - 3,6 1,794 - 3,3

4 202 10 0,818 - 3,0 1,779 - 2,7

5 190 11 0,780 - 2,0 1,763 0

От £ 0о - Клеф . X

Интервал предельного состояния

30 60 90 120 ' т ,

Рис. 3

ПРОЦЕСС ПОВРЕЖДЕНИЯ ОБРАЗЦА ФАРЫ 4217. 3711

¡тупень .стройки Собств. частота СЧт, Гц Время Т.мин. Данные модели

СЧнормир. = е* Е, % СЧт=1-0,2Т Е,

0 1 2 3 4 99 95 85 80 71 0 20 70 90 160 99 94,9 85,5 82 70,7 0 0,1 0,6 2,5 0,4 99 95 85 81 67 0 0 0 1,25 5,6

( СЧ )н = ехр ( -Кэхд . Тз.р)

Н = 15е

СЧп = СЧт/СЧо

Кэхд = 0,0021 СЧл, - трещина детали основания

Е = 0,03

20

70 90 Рис. 4

160

Т,иин

)

Проведенные эксперименты и их анализ позволяют отметить следующее:

- обработку результатов при известном виде процесса следует выполнять хотя бы по двум-трем подстройкам, соответствующим начальному участку процесса,

- варьирование уровня нагрузки в пределах эксплуатационной мощности воздействий на дублирующих наблюдениях не меняет рабочей гипотезы, а ее характер не меняется при обработке данных по числу циклов.

В ходе работы была апробированна возможность приближения АЧХ для пиковых участков зон развития колебаний ( на примере объектов типа унифицированного заднего фонаря грузовых автомобилей, ППП-115, двухвыводной катушки зажигания и др.). резонансными линиями формы Лоренца и Гаусса ( Рис. 5 ).

По данным многолетних исследований ЛДИ НИИАЭ средние значения (СЧо) составили 124 Гц и 643 Гц по объектам группы "Б" и "А", соответственно (что дает значения вив: 2,47 и 4,837). Отсюда минимальное значение коэффициента запаса образца может оцениваться на основе регрессионной модели (ДВН) на (СЧо) для слабого образца партш

Момент предельного состояния, соответствующий начальному этапу процесса,может оцениваться значением примерно 0,8(СЧо).

Квадрат отношения текущей и начальной величины собственной частоты пропорционален отношению значений жесткости, что отражает характер изменения допускаемой вибронагрузки изучаемого элемента. Это дает возможность прогноза изменений коэффициента запаса при достижении предельного состояния.

Оценка вибропрочности слабого образца партии может проводиться с учетом разброса СЧ-колебаний контролируемых элементов.

Коэффициент вариации СЧ рассмотренных деталей, на примере объектов группы "А" и "Б", не превосходил 0,1. Вследствие этого для рассогласования (СЧо) деталей и элементов конструкции их статичес-

- 19 -

кие прогибы должны различаться не менее чем в 4 раза.

На уровне качественной оценки квадрат коэффициента запаса слабых образцов характерезуется экспонентой с показателем, зависящем от центрированного значения октавной собственной частоты.

На основе проведенных экспериментов и моделирования полученных данных сформулированы рекомендации к проектированию объектов и для стадии их подготовки к производству.

иОДЕЛЬ АЧХ С НЕРАССОГЛАСОВАНИЕМ СЧо ДЕТАЛЕЙ

НА ПРИМЕРЕ ТРАНСФОРМАТОРА 2102. 3705 А = ( Аигп + Ак.з.) ; ( Го )игп = ( Го )к. з.

Случай однонаправленного перемещения деталей

Я 6

Г, кГ

Нвых. = Нвх. К ; при К = Кигп. + Ккат. - ЛЛмгп. ЛЛкат. = = ЛЛигп. С 3,7; 575; 70 ) + ЛЛкат. ( 1,7; 560; 80 )

Рис. 5

- 20 -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Проведенные экспериментальные и теоретические исследования позволяют сделать следующие выводы.

1. Необходим учет пиковых воздействий вибронагрузок в условиях различной применяемости изделий и допускаемых вибронагрузок ( ДВН ) базовых конструкций.

2. Вероятностные свойства вибронагрузок унифицированных изделий, с достаточной для практики точностью, могут быть аппроксимированы распределениями Зрланга и Вэйбулла для объектов, устанавливаемых на двигатель и вне двигателя, соответственно.

3. Риск превышений опасных значений нагрузок на стадии проектирования следует принимать не более 0,02 для транспортных средств общего назначения и 0,002 для объектов электрооборудования повышенной надежности.

4. Рекомендуемая величина допускаемых вибронагрузок изделий может основываться на функции регрессии допускаемой вибронагрузки на основную собственную частоту , которая обусловлена экспоненциальной зависимостью допускаемой вибронагрузки от коэффициента регрессии и октавного отсчета центрированной основной собственной частоты колебаний объекта электрооборудования.

5. Выборочные значения коэффициента регрессии составили для объектов электрооборудования, влияющих на безопасность дорожного движения, 0,4 и 0,5 для изделий устанавливаемых на двигатель и вне двигателя, соответственно.

6. Моделирование процессов повреждений в зонах развития колебаний электрооборудования с неравнопрочной конструкцией узлов-деталей может аппроксимироваться в одной из следующих форм:

а) аппроксимирующей Косинус-функцией (АКФ) для изделий с одним нагруженным сечением и концентратором механических напряжений,

б) аппроксимирующей ©-функцией (А©Ф) для изделий с одним наг-

руженным сечением без концентратора механических напряженийи,

в) аппроксимирующей экспоненциальной функцией С ЭХД) для изделий с несколькими нагруженными элементами, что соответствует последовательному процессу повреждений нагруженных элементов конструкции.

7. Для определения применяемости изделий необходим учет характера АЧХ в зонах развития по модели резонансной линии ( в форме Гаусса или Лоренца ).

8. Коэффициент запаса вибропрочности изделий транспортных средств общего назначения и повышенной надежности должен составлять не менее 1,5 и 2,0, соответственно.

9. Ожидаемый риск отказов в условиях вибраций оценивается по сумме ( Он + Онд ) на основе физической независимости нагрузок и влияния производственного разброса на несущую способность объектов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кириллов В. М. , Костомаров Г. К , Сысоев А. А. , Толоконников А. А. Методика оценки вибропрочности реостатных датчиков давления масла, установленных на двигателе. Автотракторное электрооборудование, 1978, N 6, с. 6-9.

2. Кириллов В. М. , Ермаков Г. А. , Толоконников А. А. Моделирование усталостного ресурса нагруженных конструктивных элементов АТЭ. Труды НИИАЭ, 1991, N 70, С. 107-112.

3. А. С. 15380077, СССР, МКИ Ж01М7/00. Способ ускоренных испытаний изделий на вибропрочность. Кириллов В. М. , Ермаков Г. А. , Толоконников А. А. , Открытия, изобретения, 1989.

4. Кириллов В. М. , Толоконников А. А. Рекомендации по основным собственным частотам колебаний объектов группы "Б" автомобильной применяемости, работающих в условиях длительной вибрации. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 35-42.

5. Кириллов В. М. , Толоконников А. А. Результаты виброиспытаний некоторых изделий электрооборудования группы "А", влияющих на безо-

пасность движения. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 42-45.

6. Кириллов Е М. , Толоконников А. А. Учет характера кинематики контрольной точки объекта электрооборудования в зоне развития колебаний. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 45-48.

7. Кириллов К М. , Толоконников А. А. Сравнительная ускоренная оценка вибропрочности изделий светотехнической аппаратуры по результатам усеченных наблюдений. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 48-51.

8. Кириллов К М., Толоконников А. А. Функция регрессии допускаемой вибронагрузки на собственную частоту колебаний изделий группы "Б", влияющих на безопасность. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 51-53.

9. Кириллов В. М., Толоконников А. А. Частный случай применения функции регрессии допускаемой вибронагрузки на собственную частоту колебаний для изделий АТЭ, влияющих на безопасность. Труды института, НИИАЭ, 1996, N 73, с. 53-57.



МОСКОВСКИ! ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБМЛЫЮ-ДОРОЖШ1Й ИНСТИТУТ ( ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ )

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКШ! И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНА! ЩСТИТУТ АВТОМОБИЛЬНОЙ. ЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

На правах рукописи

)

ТОЛОКОНШКОВ АЛЕКСАНДР АНАТОЛЬЕВИЧ

ОСОБЕННОСТИ ВЙБРОДШ1АМИКИ ИЗДЕЛИЙ АНГО«* ТРАКТОРНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИИ

Специальность 05.09.03. - Электротехнические комплексы и системы, включая их управление и регулирование

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - Заел, деятель науки и техники Р§# доктор технических наук, профессор В.Е. Ютт

Москва 1998

С О ДЕРЖАНИЕ

Перечень обозначений .... . . ........... 4

Введение . . . ............. . . ; . ; . . 7

1. Литературный обзор и постановка задачи исследований . 9

2. Аналитические предпосылки исследования . . . . . . . . 24 2.1 Необходимые сведения о колебаниях осциллятора механической структуры на собственной частоте . . . . . . 26

2.2 Тенденции вибронагруженности автотракторного электро-

оборудования . . ....... . . . . . . . . . ... 39

2.3 Условия вибропрочности объектов АТЭ при длительной вибродинямике .............. . . . ... 44

2.4 Критерии работоспособности при вибрации . ............49

2.5 Схематизация риска отказов в условиях вибрации .... 52 3. Ускоренная оценка вибропрочности некоторых изделий

АТЭ и получение экспериментальных данных.......60

3.1 Методика ускоренной оценки вибропрочности,; на примере светотехнических изделий автомобильного электрообору-

дования ..................61

3.2 Характер функции регрессии ДВН-СЧ изделий группы "А", влияющих на безопасность движения . ..................67

3.3 Функция регрессии допускаемой вибронагрузки на собственную частоту изделий устанавливаемых вне двигателя . . 69

3.4 Формулировка обобщенной тенденции прочностных свойств. 72

3.5 Основные результаты и их аннотирование ................75

4. Анализ данных, процессов повреждений объектов электрооборудования неравнопрочных конструкций и их моделирование .......................81

4.1 Характер падения начальной жесткости контролируемых узлов и изделий при повышенных вибронагрузках .... 82

4.2 Приближение АЧХ контрольной точки объекта электрооборудования в зоне развития колебаний ....... 91

4 4.3 Моделирование усталостного ресурса вибронагруженных

конструктивных элементов АТЭ на основе тенденций . . 100

4.4 Оценка вибропрочности слабого образца партии, с

учетом разброса прочностных свойств ........ 113

4.5 Общие рекомендации проектирования объектов электрооборудования и их подготовка к производству.....115

Заключение ........... .......... 121

Список использованной литературы ...... .... 124

Приложения.....................142

А Т 3 ВЕР

АЧХ

(Я

(Но

ВП

т/т/

н

к кп

ВУ Лог,

н

X

т

Н исп.

П

ощ

Щд

ПЕРЕЧЕНЬ условных обозначений, символов и терминов

- автотракторное электрооборудование

- вероятность безотказной работы при заданном воздействии

- амплитудно-частотная характеристика изделий оборудования

- собственная частота колебаний

- основная собственная частота

- вибропрочность

- допустимая вибрационная нагрузка в зонах развития

- вибронагрузка изделий электрооборудования

- коэффициент запаса вибропрочности

- коэффициент усиления колебаний

- коэффициент передачи в изучаемом поддиапазоне часто

- виброус тойчивос ть

- логарифм по основанию Непера

- логарифм (в обычном смысле)

- аргумент в апроксимируешх зависимостях

- наработка, длительность наблюдений, время

- испытательная нагрузка при вибровоздействии

- перегрузка (относительно ДВН)

- относительная циклическая наработка, равная отношению числа циклов до появления прочностного дефекта к условной базе предела выносливости

- число циклов до появления прочностного дефекта, либо предельного состояния нагруженных сечений

7В

чш

Р н Р дов.

- условная база предела выносливости (при испытаниях изделий АТЭ, как правило: принимается равной

3 или 10 мин циклов, душ черных и цветных металлов, соответственно)

- число безотказных исходов наблюдений (испытаний) рассматриваемых объектов в заданных условиях воздействий

- нижняя доверительная граница цри оценке ВЕР

- доверительная вероятность (равная обычно 0,8)

Р подтв. - подтвержденная нижняя доверительная граница ВЕР

Ф

е

с

- частота колебаний (в Герцах)

- безразмерная (относительная), в октавных отсчетах, частота

- константа, оцениваемая по изучаемым данным наблюдений, испытываемых объектов (например, жесткость)

повреждений - процесс "ухода" начальной жесткости объе® та при длительных вибровоздействиях.

Резонансная частота (частота собственных колебаний) - частота на которой у изделий в целом, или его элементов, а именно, узлов-детажей возникает явление резонанса» Резонанс изделия - явление увеличения амплитуды колебаний изделий или их конструктивных элементов (узлов, деталей) в два и более раза по сравнен®) с амплитудой колебаний точек крепления, возникающее при совпадении вынужденной и собственной частот колебаний. Вибропрочность - способность изделий выполнять свои основные функции и сохранять параметры в пределах установленных норм после воздействия вибрации.

/полезно отметить, что в аде изучения повреждаемости! конструкций АТЭ, при вибронагружении на резонансной или близкой к ней частоте , у изделий наблюдаются повреждения, шицииррщие переход образцов из исправного состояния в неисправное, либо прочностной отказ).

Момент предельного состояния - момент процесса повреждений, со ответствующий 2/3 начальной жесткости вибронагружен-ннх элементов конструкций

/момент предельного состояния может наблюдаться дася изделия в целом либо его элементов/.

Последовательный процесс повреждений - процесс последовательной повреждаемости нагруженных элементов конструкций (обычно набвдается для неравноцрочных изделий, преобладающи* в электрооборудовании).

Виброустойчивость - свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и созфанять в норм значения параметров.

Информация; рада фирм, как зарубежных так и отечественных ("Аэрокрафт" - США, "£а<$аГ> Япония; ЦНЙАП НАШ - РФ и др.) показывает» что длительная вибрация обуславливает более 20 % возможных отказов транспортной электроаппаратуры. При этом, на основе опыта, испытания проектируемой продукции электрооборудования являются эффективным средством отработки качества ш устранения конетруктивно-технологических недостатков. Данные лаборатории динамических испытаний НШАЭ указывают на актуальность этого вощюса для отечественных транспортных средетв (1,2,3,4).

Предшествующие данной работе виброизмеренш подсказывают,

что приближенно в таком же проценте случаев, имеет место всп-лесковый характер епектра изделий АТЭ. Это обуславливает зоны

развития колебаний с собственными частотами изделий электрооборудования.

Такая картина характерна для различных транспортных средств и условий применяемости электрооборудования. Отсюда, энергия колебательных состояний, в значительной мере, предопределяется зонами развития колебаний (5).

На этом основании, представлялось целесообразным изучение характера вибродинамики различных изделий электрооборудования. Изучению подвергались тенденции вибронагрузок, приближение АЧХ в зонах развития и повреждаемость изделий при дательной вибрации.

Ранее выполненные исследования (проведенные в НИМИ и |

ЦНИАП НАШ в 1966-80 гг.) рассматривали общий подход к оценке вибраций на работоспособность электрооборудования транспортных

средств . Эта информация позволяла в дальнейшем продолжить испытательные лабораторные оценки различных изделий электрооборудования» в части выявления слабых сечений конструкций и их несущей способности в условиях длительных колебаний. Последняя аппроксимировалась значением допускаемой вибронагрузки изучаешх объектов в зонах развития колебаний, пересекающихся в активной полосой спектра. Вследствие особенностей кинематики, характеризующейся максищршм коэффициента; усиления для первых собственных форм, значения ДВН^ объектов, как правжжо, оказываются

определяющими, Подобная информация дает возможность прогноза коэффициента запаса вибропрочности дая заданных условий воздействий.

Указанные выше обстоятельства позволили считать актуальные

поиск ускоренного приема, выявления прочностных свойств изделий

электрооборудования, особенно, на стадии проектирования. Параллельно рассмотрена возможность моделирования АЧХ объектов и

процесса повреждений неравнопрочных конструкций, широко работающих в эксплуатации.

I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ 01В01 I ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Полезно "окинуть" взглядом историю вопроса при рассмотре-юш материала литобзора с постановкой задачи исследований.

Создание в 1964г. лаборатории динамических испытаний: НИ1АЭ преследовало цель обеспечить путем прикладных неедедавани! улучшение конструкций электрооборудования, в чаем работоспособности их в условиях длительной вибрации. Основной целью начального этапа работ было выяснение преобладающее характера эксплуатационных отказов изделий АТЭ. При этом, оказалось, что подобно многим машин ос троите льным конструкциям, в реальных условиях преобладали усталостные дефекты /5/, /б/, /?/.

В работе /5/ .уделено внимание характеру вибр онагру же на ости некоторых изделий АТЭ и апробированию способа режимов вибровоздействий на собственных частотах изделий, пересекающихся с активной полосой спектра. Одновременно рассматривались модели для качесшенной щенки следующих моментов:

- разброс собственных частот конструктивных элементов,

на примере спиралей автоламп различных серий, в условиях широкополосных воздействий /©казался близким к нормальному закону/;

- характер изменений собственной частоты автоламп в зависимости от напряжения /зарегистрирован близким к линейному/;

- тенденция варьирования уровня виброускэрений при изменении независимой переменной /в большинстве наблюдений, удов*«, летворительн® приближается экспоненциальной функцией с линейным показателем/;

- пространственный характер нагрузок в условиях вибраций, удовлетворительно для практики, приближается схемой Хорвата;

____ . т

нмшпюутшггтгп!! I IUI |11И1ТН1ШШ1ДТТт1Т|Щ11Г ill.....\ I ИГ' "li Ii 11 ■ ТТ1ШИ i"ri пищ-тг it bimn uniTTi-iri и I ц.'. im hifi—«■ ■ ич iijp^ngjnHF^iM^ifB^ff«»^^^ ^ n[ ■ .иы^^ .....Hill 1 ■|||'цйц_—

распределение вероятностей пиков виброускорений изделий на разбитом микропрофиле удовлетворительно приближается двойным экспоненциальным законом /распределение типа I, с линейным показателем/;

- оценка СЧо конструктивных элементов балочного типа оказывается возможной по статическому прогибу;

- соотношение вибропрочности нагруженных элементов конструкций.

В работе /б/ показано, что распределение вероятностей отказов автоламп в условиях эксплуатации оказывается близким к экспоненциальному. Даются приближенные оценки собственных частот спиралей автоламп промышленной серии. Одновременно, ставится задача защитных мероприятий для обеспечения ходимости автоламп.

Работа /7/ содержит статистические материалы по наработке агрегатов и узлов, в т.ч. изделий электрооборудования в различных условиях эксплуатации.

Указанные материалы позволяют сделать вывод о существенном влияний энергии "входных" воздействий.

Последняя обуславливается, в основном, микропрофилем дороги для изделий группы Б /устанавливаемых вне двигателя/ и удельной цилиндровой мощностью для изделий группы А /устанавливаемых на двигателе/ при прочих сопоставимых условиях эксплуатации.

Из этого следует, что плоскость активных вибровоздействий на изделия электрооборудования оказывается близкой к вертикальной.

Эти условия характеризуют плоскость максимума виброактив-. ности транспортных средств общего назначения. Наличие "боковых"

II

с вставляющих /по другому, грех декартовых компонент нагрузки/, в значительной мере, обусловлено свойствами материалов, характеризующимися традиционными пуасеэновскими коэффициентами. Отсюда непосредственно следует целесообразность "прослеживания" АЧХ колебательных состояний объектов электрооборудования,

В 1970-80 гг. были проведены испытания ряда изделий электрооборудования в лаб opa горно-дорожных условиях, получившие отражение в работах /8, 9/. В работе /8/ В.А.Мищенков показывает возможность регрессионного моделирования виброактивности мест установки электрооборудования в зависимости от конструктивных параметров двигателей. Одновременно, в данной работе изложены вероятностные свойства вибронагрузок изделий автомобильного электрооборудования в условиях различной применяемости, а также возможность моделирования изменений вибронагрузок с пробегом.

Одновременно, был выпущен РТМ "Методы измерений вибраций изделий электрооборудования на автомобилях" - 37.001.052-78, предусматривающий оценку виброжагруженности в реальных условиях эксплуатации.

На этой основе, в работе /9/, на примере изделий гр.1 а/м "Москвич", устанавливается возможность аппроксимации изменений вибронагрузок с пробегом;

Время эксплуатации I 3 5 7 9 Годы

Пиковое значение вибронагрузки 5 5,6 6,1 6,6 7,2 нагрузка при испыг.Н исп.

Отсюда, данные прироста вибрационной нагруженности могут аппроксимироваться по приближенной зависимости /из условия пиковых воздействий по правилу трех сигма/

^сп^экспл/ = HD х ехр/ 0,0% Яэксп7.«. /XI/

Указанную модель целесообразно учитывать для изделий повышенной надежности, в частности для объектов влияющих на безопасность движения.

Хараетер изменений:: вибр она гружен ноем с пробегом для изделий группы А отражен в статье /10/. Опытные данньв показывают возможность моделирования изменений нагрузок с пробегом, однако, общий вид модели не устанавливался.

Следует отметить, что на основе результатов многолетних замеров вибронагруженности изделий АТ9 /II/ характер распределений вероятности уровня воздействий для унифицированных изделий электрооборудования оказывается близким к закону Врланга и Вейбулла для объектов группы Б и А, соответственно.

Поскольку для проектируемых изделий электрооборудования коэффициент унификации является достаточно высоким /0,7-0,9/, и применяемые в 13 значения ВБР составляют не менее 0,8, полезно привести сравнение указанных гипотезных описаний с опытными данными нагрузок.

Таблица 1.1

Сравнение аппроксимируемых значений вероятностей ФД/

по гипотезе распределения Вейбулла и Эряанга с опытными

данными

Опытные значения ФД/ опытн. 0,8 0,9 0,95 0,99

Соответствующие величины Хд из опыта 20 25 30 40

Соответствующие величины Х^ из опыта 5,2 7,9 10,9 14,3

Значение ФдД/ по модели 0,804 0,91 0,964 0,996

Значение Ф%/Х/ по модели 0,78 0,928 0,98 0,996

Для прикладных целей, приведенная схематизация удовлетворительно моделирует картину опытных данных, 1ак как изделия, влияющие на безопасность движения, должны обладать значением ВБР не хуже 0,95, рекомендуемые величины ДВН таких изделий должны быть не менее ЗО^и 37 : по объектам гр.А и 1, соответ-

ственно.

Таковы, в кратком виде, результаты совместных исследований НИИА9 - ЦШАН НАШ, выполненных по исеяедовакию характера вибронагруженнэсти изделий электрооборудования в различных условиях применяемости.

На основе этих исследований, в 1979 г. лаборатория динамических испытаний НИИА8 выпустила руководящий технический материал ИМ 37,033.029-79, предназначенный для отработки качества разрабатываемых изделий электрооборудования транспортных средств общего назначения.

Такова предистория проведения работ I98I-I995 гг.

Проведенные лабораторией работы, за указанный период, в основном включают отработку качества проектируемой продукции, а также оценки допускаемых вибронагрузок и особенностей вибродинамики некоторых изделий. Изучение характера вибродинамики включало оценки собственных частот колебаний, допускаемых виб-р©нагрузок, а также коэффициент усиления кэяебвний и приближений АЧХ в зоне развития. Основные результаты отражены в отчетах и публикациях п§ следующим вопросам:

- отработка качества образцов разрабатываемых изделий

/12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22/;

- данные по СЧ-колебаниям и сведения А41 некоторых изделий электрооборудования /23, 24, 2-5, 26, 27, 28, 29, 30/.

Таким образом, в ходе работ лаборатория динамических испытаний и при ее участии в совместной программе работ с ЦШАН

НАМИ, были разработаны руководящие технические Male риалы "029" и "052" по виброиспыганиям и замерам вибр»нагрузок изделий АТЭ.

На згой основе получены многолетние данные испытаний и измерений /31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41/, позволившие изучить некоторые тендееции, свойственные конструкциям АТЭ.

Одновременно, полезно "взглянуть" на работы аналогичного профиля, проводимые отечественными предприятиями и рядом зарубежных фирм.

По данным НМИАЭ, для активных темпов подготовки техники к производству /5/ необходима быстрая доводка новых конструкций АТЭ, т.к. большие сроки ведут к тому, что новая конструкция может оказаться несовершенной на момент выпуска. Б этом плане, задача по