Помощь студентам в учебе
Автоматизация стенда для испытаний изделий на воздействие механических ударов многократного действия
|
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УДАРЕ И МЕТОДЫ ЕГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ 12
1.1 Ударное воздействие 12
1.2 Описание удара 14
1.3 Параметры удара - преобразование сложного удара 15
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИБРАЦИОННЫХ И УДАРНЫХ УСТАНОВКАХ 18
2.1 Механические вибрационные установки 19
2.2 Ударные установки 19
2.3 Испытания воздействием серией ударов 20
2.4 Оборудование для воспроизведения ударных нагрузок 20
2.5 Копры (падающий копёр, качели, К-200), воспроизводящие
одиночные ударные нагрузки 22
2.6 Ударная установка 8й-500, воспроизводящая многократные
ударные нагрузки 25
2.7. Методы и средства испытаний на воздействие ударных
нагрузок на стенде ВСТС-450/1000 32
2.7.1 Описание ударной установки 33
2.7.2 Общие требования для ударных испытаний на стенде
ВСТС-450/1000 34
2.7.3 Назначение, основные технические характеристики, устройство и принцип работы стенда для ударных испытаний ВСТС-450/1000 36
2.7.3.1 Принцип работы ударной установки и технические
характеристики 37
2.7.3.2 Принцип работы пульта управления и технические характеристики 38
2.7.3.3 Обязанности персонала при работе на стенде для
ударных испытаний ВСТС-450/1000 39
2.7.3.4 Аварийная остановка стенда для ударных испытаний
ВСТС-450/1000 40
2.8 Проведение испытаний 40
2.9 Анализ результатов измерений 41
3. АНАЛИЗ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ СТЕНДА,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ НАСТРОЙКУ СТЕНДА НА ЗАДАННЫЙ
ИМПУЛЬС 43
3.1 Проведение эксперимента по сбору данных 43
3.2 Анализ влияния управляющих параметров стенда 44
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 48
4.1 Вопросы безопасности жизнедеятельности дипломного
проекта 48
4.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 49
4.3 Классификация технических средств безопасности и защиты
работающих 51
4.4 Микроклимат производственного помещения 53
4.5 Освещенность производственного помещения 55
4.6 Производственный шум и вибрация 57
4.7 Пожаробезопасность, профилактика пожара 60
4.8 Электробезопасность 62
4.9 Требования по технике безопасности при проведении
испытаний 66
4.9.1 Вывод по разделу 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ №1 71
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УДАРЕ И МЕТОДЫ ЕГО ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ 12
1.1 Ударное воздействие 12
1.2 Описание удара 14
1.3 Параметры удара - преобразование сложного удара 15
2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИБРАЦИОННЫХ И УДАРНЫХ УСТАНОВКАХ 18
2.1 Механические вибрационные установки 19
2.2 Ударные установки 19
2.3 Испытания воздействием серией ударов 20
2.4 Оборудование для воспроизведения ударных нагрузок 20
2.5 Копры (падающий копёр, качели, К-200), воспроизводящие
одиночные ударные нагрузки 22
2.6 Ударная установка 8й-500, воспроизводящая многократные
ударные нагрузки 25
2.7. Методы и средства испытаний на воздействие ударных
нагрузок на стенде ВСТС-450/1000 32
2.7.1 Описание ударной установки 33
2.7.2 Общие требования для ударных испытаний на стенде
ВСТС-450/1000 34
2.7.3 Назначение, основные технические характеристики, устройство и принцип работы стенда для ударных испытаний ВСТС-450/1000 36
2.7.3.1 Принцип работы ударной установки и технические
характеристики 37
2.7.3.2 Принцип работы пульта управления и технические характеристики 38
2.7.3.3 Обязанности персонала при работе на стенде для
ударных испытаний ВСТС-450/1000 39
2.7.3.4 Аварийная остановка стенда для ударных испытаний
ВСТС-450/1000 40
2.8 Проведение испытаний 40
2.9 Анализ результатов измерений 41
3. АНАЛИЗ УПРАВЛЯЮЩИХ ПАРАМЕТРОВ СТЕНДА,
ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ НАСТРОЙКУ СТЕНДА НА ЗАДАННЫЙ
ИМПУЛЬС 43
3.1 Проведение эксперимента по сбору данных 43
3.2 Анализ влияния управляющих параметров стенда 44
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 48
4.1 Вопросы безопасности жизнедеятельности дипломного
проекта 48
4.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов 49
4.3 Классификация технических средств безопасности и защиты
работающих 51
4.4 Микроклимат производственного помещения 53
4.5 Освещенность производственного помещения 55
4.6 Производственный шум и вибрация 57
4.7 Пожаробезопасность, профилактика пожара 60
4.8 Электробезопасность 62
4.9 Требования по технике безопасности при проведении
испытаний 66
4.9.1 Вывод по разделу 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
ПРИЛОЖЕНИЕ №1 71
При наземной эксплуатации и в полете на летательный аппарат помимо статических действуют многочисленные динамические нагрузки ударного и вибрационного характера, вызванные неровностями дороги при транспортировке, толчками при перегрузках, нарастанием и спадом тяги при запуске и выключении двигателей, автоколебаниями органов управления, порывами ветра, турбулентность пограничного слоя, акустическим давлением, создаваемым продуктами сгорания, истекающих из сопел, отделением отработавших ступеней, приборных отсеков, сброс обтекателей, крышек люков, раскрытие антенн, солнечных батарей и т.п.
Эти нагрузки способны нарушить нормальное функционирование механизмов и приборов, вызвать разрушение конструкции. Они могут оказаться своеобразным «катализатором» процессов, протекающих и при отсутствии динамических нагрузок. В частности, это проявляется в увеличении интенсивности отказов аппаратуры под действием ударов и вибраций. Можно выделить 2 группы дефектов, обусловленных ударами и вибрациями:
-дефекты, связанные с нарушением целости элементов: обрывы проводов в местах пайки, поломки и трещины, разрушение уплотнений и др.
-дефекты, не связанные явно с разрушением, но способствующие нарушению нормального функционирования: ослабление разъемных
соединений, самоотвинчивание крепежных деталей, нарушение герметичности, появление люфтов и т.п.
Конструкция летательного аппарата представляет собой сложную динамическую систему с широким спектром собственных частот колебаний. Реакцию такой системы на случайные динамические нагрузки чрезвычайно трудно определить аналитически. Поэтому объективное суждение о вибрационной и ударной прочности конструкции может быть основано лишь на результатах динамических испытаний: стендовых испытаний отдельных отсеков корпуса и ступеней ракеты. На стадии проектирования возможны также испытания динамически подобных моделей ракеты.
Динамические нагрузки по своей природе являются случайными функциями времени, а иногда и координат (нагрузки, вызванные турбулентностью атмосферы или акустическим давлением и представляющие собой пульсирующее давление, распределенное по поверхности ракеты). Некоторые динамические нагрузки, такие, как нарастание и спад тяги, толчки при разделении ступеней, существенно нестационарные, но время их действия мало, конструкция фактически совершает свободные затухающие колебания уже после снятия такой нагрузки. Обычно вибрации считаются стационарными случайными процессами.
Работоспособность и долговечность изделий напрямую зависит от их способности противостоять внешним воздействиям, в результате чего перед производителем возникает задача точного определения эксплуатационных характеристик своего изделия. Но в реальных условиях эксплуатации, на получение этих характеристик может уйти значительное время, от нескольких месяцев до многих лет. Такие обстоятельства не соотносятся с темпами развития промышленности. Однако существует решение — создание эксплуатационной модели, по которой можно качественно и количественно оценить воздействие нагрузок на изделие в сжатые сроки. Для этого в лабораторных условиях изделие подвергают контролируемому воздействию в соответствии с требованиями технических условий и снимают показания о состоянии изделия, то есть определяют его работоспособность и долговечность в разных условиях. Ключевым моментом здесь является понятие испытания.
Испытание — экспериментальное определение количественных и качественных характеристик изделия в результате воздействия на него внешних факторов. К основным воздействующим факторам относятся механические, климатические, биологические, специальные среды, ионизирующие и электромагнитные излучения.
количественном определении изменений в этих условиях основных свойств, функций и характеристик изделий и материалов.
Испытаниям могут подвергаться образцы, изготавливаемые на всех стадиях создания изделия, поставке изделия на производство и в ходе серийного и массового производств.
В основе экспериментальных методов лежат частотные испытания объектов ракетной техники, являющиеся одним из видов вибродинамических испытаний. При подготовке частотных испытаний перед
экспериментаторами встает ряд сложных технических проблем, связанных с проектированием стендового оборудования, выбором схем нагружения, выбору средств вибровозбуждения, измерений, регистрации и обработки, проектированию технологической оснастки различного назначения, в том числе вибропередающих устройств. Целью частотных испытаний может быть как определение динамических характеристик объекта в целом, так и отдельных его частей. В данном случае перед экспериментаторами встала задача определения основных динамических характеристик натурного объекта размеров, превышающих возможности существующего стендового оборудования, в современных условиях ограниченного финансирования. Эти условия ограничивают возможность использования большого объема материалов для создания испытательного оборудования, требуют максимально возможного применения уже существующих разработок, воплощенных в жизнь. В целом, требования, предъявляемые к будущему стендовому оборудованию, можно сформулировать таким образом:
-должны быть учтены возможности размещения испытательного оборудования и объекта испытаний в ограниченном пространстве испытательного зала, уже используемого для проведения различных других испытаний;
-стендовое оборудование должно быть максимально рациональным, с использованием минимального количества материала, особенно различных силовых конструкций, требующих применения большого количества металлопроката и т.д.
Вибрационные и ударные испытания проводятся с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему влиянию вибрационных воздействий и нормально функционировать, сохраняя свои основные эксплуатационные характеристики после прекращения этих воздействий.
Вибрационные и ударные испытания, в зависимости от их целей и вида изделия, проводятся на вибрационных и ударных стендах, воспроизводящих реальные динамические нагрузки, действующие на изделия при их эксплуатации.
Из-за непрерывного ужесточения условий эксплуатации изделий и, как следствие, роста нагрузок на изделие, появляется необходимость воспроизведения высокоинтенсивных ударных нагрузок, характеризующихся большим ускорением, в том числе на довольно высоких частотах в диапазоне 200-4000 Гц. Для таких испытаний требуется специальный стенд.
На предприятии АО «ГРЦ Макеева»внедрены установки для воспроизведения импульсных воздействий с широким амплитудным и частотным диапазоном ударных спектров, а также ударов заданной формы на основе электродинамических и электрогидравлических активаторов (приводов).
Выбор способа воспроизведения ударного воздействия с использованием специализированного ударного стенда или универсальных установок воспроизведения заданных характеристик удара остается за испытателем и определяется как наличием подходящего стенда, так и тем разнообразием ударных воздействий, которые требуется воспроизвести в процессе испытаний.
Эти нагрузки способны нарушить нормальное функционирование механизмов и приборов, вызвать разрушение конструкции. Они могут оказаться своеобразным «катализатором» процессов, протекающих и при отсутствии динамических нагрузок. В частности, это проявляется в увеличении интенсивности отказов аппаратуры под действием ударов и вибраций. Можно выделить 2 группы дефектов, обусловленных ударами и вибрациями:
-дефекты, связанные с нарушением целости элементов: обрывы проводов в местах пайки, поломки и трещины, разрушение уплотнений и др.
-дефекты, не связанные явно с разрушением, но способствующие нарушению нормального функционирования: ослабление разъемных
соединений, самоотвинчивание крепежных деталей, нарушение герметичности, появление люфтов и т.п.
Конструкция летательного аппарата представляет собой сложную динамическую систему с широким спектром собственных частот колебаний. Реакцию такой системы на случайные динамические нагрузки чрезвычайно трудно определить аналитически. Поэтому объективное суждение о вибрационной и ударной прочности конструкции может быть основано лишь на результатах динамических испытаний: стендовых испытаний отдельных отсеков корпуса и ступеней ракеты. На стадии проектирования возможны также испытания динамически подобных моделей ракеты.
Динамические нагрузки по своей природе являются случайными функциями времени, а иногда и координат (нагрузки, вызванные турбулентностью атмосферы или акустическим давлением и представляющие собой пульсирующее давление, распределенное по поверхности ракеты). Некоторые динамические нагрузки, такие, как нарастание и спад тяги, толчки при разделении ступеней, существенно нестационарные, но время их действия мало, конструкция фактически совершает свободные затухающие колебания уже после снятия такой нагрузки. Обычно вибрации считаются стационарными случайными процессами.
Работоспособность и долговечность изделий напрямую зависит от их способности противостоять внешним воздействиям, в результате чего перед производителем возникает задача точного определения эксплуатационных характеристик своего изделия. Но в реальных условиях эксплуатации, на получение этих характеристик может уйти значительное время, от нескольких месяцев до многих лет. Такие обстоятельства не соотносятся с темпами развития промышленности. Однако существует решение — создание эксплуатационной модели, по которой можно качественно и количественно оценить воздействие нагрузок на изделие в сжатые сроки. Для этого в лабораторных условиях изделие подвергают контролируемому воздействию в соответствии с требованиями технических условий и снимают показания о состоянии изделия, то есть определяют его работоспособность и долговечность в разных условиях. Ключевым моментом здесь является понятие испытания.
Испытание — экспериментальное определение количественных и качественных характеристик изделия в результате воздействия на него внешних факторов. К основным воздействующим факторам относятся механические, климатические, биологические, специальные среды, ионизирующие и электромагнитные излучения.
количественном определении изменений в этих условиях основных свойств, функций и характеристик изделий и материалов.
Испытаниям могут подвергаться образцы, изготавливаемые на всех стадиях создания изделия, поставке изделия на производство и в ходе серийного и массового производств.
В основе экспериментальных методов лежат частотные испытания объектов ракетной техники, являющиеся одним из видов вибродинамических испытаний. При подготовке частотных испытаний перед
экспериментаторами встает ряд сложных технических проблем, связанных с проектированием стендового оборудования, выбором схем нагружения, выбору средств вибровозбуждения, измерений, регистрации и обработки, проектированию технологической оснастки различного назначения, в том числе вибропередающих устройств. Целью частотных испытаний может быть как определение динамических характеристик объекта в целом, так и отдельных его частей. В данном случае перед экспериментаторами встала задача определения основных динамических характеристик натурного объекта размеров, превышающих возможности существующего стендового оборудования, в современных условиях ограниченного финансирования. Эти условия ограничивают возможность использования большого объема материалов для создания испытательного оборудования, требуют максимально возможного применения уже существующих разработок, воплощенных в жизнь. В целом, требования, предъявляемые к будущему стендовому оборудованию, можно сформулировать таким образом:
-должны быть учтены возможности размещения испытательного оборудования и объекта испытаний в ограниченном пространстве испытательного зала, уже используемого для проведения различных других испытаний;
-стендовое оборудование должно быть максимально рациональным, с использованием минимального количества материала, особенно различных силовых конструкций, требующих применения большого количества металлопроката и т.д.
Вибрационные и ударные испытания проводятся с целью проверки способности изделия противостоять разрушающему влиянию вибрационных воздействий и нормально функционировать, сохраняя свои основные эксплуатационные характеристики после прекращения этих воздействий.
Вибрационные и ударные испытания, в зависимости от их целей и вида изделия, проводятся на вибрационных и ударных стендах, воспроизводящих реальные динамические нагрузки, действующие на изделия при их эксплуатации.
Из-за непрерывного ужесточения условий эксплуатации изделий и, как следствие, роста нагрузок на изделие, появляется необходимость воспроизведения высокоинтенсивных ударных нагрузок, характеризующихся большим ускорением, в том числе на довольно высоких частотах в диапазоне 200-4000 Гц. Для таких испытаний требуется специальный стенд.
На предприятии АО «ГРЦ Макеева»внедрены установки для воспроизведения импульсных воздействий с широким амплитудным и частотным диапазоном ударных спектров, а также ударов заданной формы на основе электродинамических и электрогидравлических активаторов (приводов).
Выбор способа воспроизведения ударного воздействия с использованием специализированного ударного стенда или универсальных установок воспроизведения заданных характеристик удара остается за испытателем и определяется как наличием подходящего стенда, так и тем разнообразием ударных воздействий, которые требуется воспроизвести в процессе испытаний.
В соответствии с заданием на выпускную квалификационную работу был проведен ряд работ: ознакомлен с документацией ударного стендового оборудования, имеющегося в отделе 47, и ознакомлен с его работой.
Выявлены недостатки присущие конкретным ударным стендам.
Недостатком работы стенда ВСТС 450/1000 является достаточно длительный подбор режима испытания из-за подбора прокладок для воспроизведения требуемых параметров импульса.
Для нейтрализации влияния недостатков стенда ВСТС 450/1000 были проведены нагружения на стенде ВСТС 450/1000 в объеме достаточном для анализа зависимости управляющих параметром ударного стенда на параметры ударного импульса.
Анализ результатов эксперимента позволил выявить взаимосвязь между управляющими параметрами ударного стенда и параметрами ударного импульса, за счет этого появилась возможность упростить решение оператором стенда задачу подбора управляющих параметров и сократить время настройки стенда для воспроизведения заданного ударного импульса.
Результаты проведенной работы должны способствовать уменьшению продолжительности испытаний и как следствие уменьшение их стоимости.
В главе «Безопасности жизни деятельности» определены основные требования и правила для обеспечения безопасности человека при эксплуатации ПЭВМ и проведения испытаний на ударном стенде ВСТС-450/1000
Выявлены недостатки присущие конкретным ударным стендам.
Недостатком работы стенда ВСТС 450/1000 является достаточно длительный подбор режима испытания из-за подбора прокладок для воспроизведения требуемых параметров импульса.
Для нейтрализации влияния недостатков стенда ВСТС 450/1000 были проведены нагружения на стенде ВСТС 450/1000 в объеме достаточном для анализа зависимости управляющих параметром ударного стенда на параметры ударного импульса.
Анализ результатов эксперимента позволил выявить взаимосвязь между управляющими параметрами ударного стенда и параметрами ударного импульса, за счет этого появилась возможность упростить решение оператором стенда задачу подбора управляющих параметров и сократить время настройки стенда для воспроизведения заданного ударного импульса.
Результаты проведенной работы должны способствовать уменьшению продолжительности испытаний и как следствие уменьшение их стоимости.
В главе «Безопасности жизни деятельности» определены основные требования и правила для обеспечения безопасности человека при эксплуатации ПЭВМ и проведения испытаний на ударном стенде ВСТС-450/1000
