Параметрический анализ взаимосвязи угловых и поступательных колебаний виброчувствительных систем
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2019.12.4.38Ключевые слова:
пассивная виброзащита, математическая модель, вибрационные испытания, центр жесткости, центр масс, угловые колебания, демпферы, коэффициент жесткости, коэффициент диссипацииАннотация
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.
Скачивания
Библиографические ссылки
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">https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006
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">https://doi.org/10.2514/2.4228
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">https://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2015.01.001
Журавлев В.Ф. О геометрии конических вращений // Изв. РАН. МТТ. 2004. № 3. С. 3-14. (English version https://doi.org/10.3103/S0025654408030023">https://doi.org/10.3103/S0025654408030023)
Handbook of noise and vibration control / Ed. M.J. Crocker. John Wiley & Sons, 2007. 1584 p.
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">https://dx.doi.org/10.1109/50.983241
Wang W., Wang X., Xia J. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399211001277">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">https://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2011.05.002
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">https://doi.org/10.1117/1.OE.51.12.124403
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">https://doi.org/10.7868/S0033849413070085
Ильинский В.С. Защита РЭА и прецизионного оборудования от динамических воздействий. М.: Радио и связь, 1982. 296 с.
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">https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006
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">https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.10.014
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.
Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. М: Машиностроение. 1980. 276 с.
Ганиев Р.Ф., Кононенко В.О. Колебания твердых тел. М.: Наука, 1976. 432 с.
###
Lee J., Okwudire C.E. Reduction of vibrations of passively-isolated ultra-precision manufacturing machines using mode coupling. Precision Engineering, 2016, vol. 43, pp. 164-177. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006">https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006
Savage P.G. Strapdown inertial navigation integration algorithm design. Part 1: Attitude algorithms. J. Guid. Contr. Dynam., 1998, vol. 21, pp. 19-28. https://doi.org/10.2514/2.4228">https://doi.org/10.2514/2.4228
Lin Y., Zhang W., Xiong J. Specific force integration algorithm with high accuracy for strapdown inertial navigation system. Aero. Sci. Tech., 2015, vol. 42, pp. 25-30. https://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2015.01.001">https://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2015.01.001
Zhuravlev V.P., Klimov D.M. https://elibrary.ru/item.asp?id=15293312">Global motion of the celt. Mech. Solid., 2008, vol. 43, pp. 320-327. https://doi.org/10.3103/S0025654408030023">https://doi.org/10.3103/S0025654408030023
Crocker M.J. (ed.) Handbook of noise and vibration control. John Wiley & Sons, 2007. 1584 p.
Bohnert K., Gabus P., Nehring J., Brandle H. Temperature and vibration insensitive fiber-optic current sensor. J. Lightwave Tech., 2002, vol. 20, pp. 267-276. https://dx.doi.org/10.1109/50.983241">https://dx.doi.org/10.1109/50.983241
Wang W., Wang X., Xia J. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030399211001277">The nonreciprocal errors in fiber optic current sensors. Optics & Laser Technology, 2011, vol. 43, pp. 1470-1474. https://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2011.05.002">https://dx.doi.org/10.1016/j.optlastec.2011.05.002
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">https://doi.org/10.1117/1.OE.51.12.124403
Kurbatov A.M., Kurbatov R.A. The vibration error of the fiber-optic gyroscope rotation rate and methods of its suppression. J. Commun. Technol. Electron., 2013, vol. 58, pp. 840-846. https://doi.org/10.1134/S1064226913070085">https://doi.org/10.1134/S1064226913070085
Il’inskiy V.S. Zashchita REA i pretsizionnogo oborudovaniya ot dinamicheskikh vozdeystviy [Protection of REA and precision equipment from dynamic effects]. Moscow, Radio i svyaz’, 1982. 296 p.
Lee J., Okwudire C.E. Reduction of vibrations of passively-isolated ultra-precision manufacturing machines using mode coupling. Precision Engineering, 2016, vol. 43, pp. 164-177. https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006">https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2015.07.006
Verbaan K., van der Meulen S., Steinbuch M. Broadband damping of high-precision motion stages. Mechatronics, 2017, vol. 41, pp. 1-16. https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.10.014">https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2016.10.014
Eliseyev S.V., Khomenko A.P., Logunov A.S. Dinamicheskiy sintez v obobshchennykh zadachakh vibrozashchity i vibroizolyatsii tekhnicheskikh ob”yektov [Dynamic synthesis of the generic problems of vibration protection and vibration insulation of echnical objects]. Irkutsk, Izd-vo Irkut. gos. un-ta, 2008. 523 p.
Frolov K.V., Furman F.A. Prikladnaya teoriya vibrozashchitnykh sistem [Applied vibration protection theory]. Moscow, Mashinostroyeniye, 1980. 276 p.
Ganiyev R.F., Kononenko V.O. Kolebaniya tverdykh tel [Oscillations of solids]. Moscow, Nauka, 1976. 432 p.
