Программная система оценки качества демпферирования проектируемой системы пассивной амортизации бортовых электронных средств

где ¥н - нижняя фиксированная частота по ГОСТ 30630.1.1-99 диапазона частот, в котором находится текущая частота.

Таким образом, чем ниже частота - тем меньше скорость изменения частоты. Условие ¥ = ¥к необходимо для выхода из цикла при завершении формирования испытательного сигнала.

Разработанный алгоритм регулирования постоянной времени при проведении испытаний бортовых электронных средств методом плавного изменения частоты позволяет устранить противоречие выбора постоянной времени фильтра, что позволяет повысить точность определения динамических характеристик исследуемой системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 30 630.1.8-2002 (МЭК 60 0 68-2-57:198 9) Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие вибрации с воспроизведением заданной акселерограммы процесса.

2. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.

3. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.

4. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / А. В. Григорьев, Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, Е. А. Данилова, А. Л. Држевецкий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.

5. Затылкин, А.В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.

6. Затылкин, А. В. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования / А. В. Затылкин, А. Г. Леонов, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.

7. Затылкин, А. В. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования / А. В. Затылкин // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 113-118.

8. Затылкин, А. В Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.

9. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / А. В. Затылкин, В. П. Буц, Н. К. Юрков Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.

10. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.

11. Артемов И.И. Акустическая эмиссия в условиях "скрытого" подрастания микротрещин / Артемов И.И., Кревчик В.Д. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2005. № 4. С. 92-95.

12. Затылкин, А. В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.

13. Володин, П. Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / П. Н. Володин, А. В. Затылкин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 34-35.

14. Затылкин, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, А. В. Лысенко // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2012. № 7 (38). С. 91-96.

УДК 62-97/-98

Герасимов О.Н., Затылкин А.В., Юрков Н.К.

ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», г. Пенза, Россия

ПРОГРАММНАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ДЕМПФЕРИРОВАНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ ПАССИВНОЙ АМОРТИЗАЦИИ БОРТОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Вибрации являются неотъемлемой частью эксплуатации бортовых радиоэлектронных средств (РЭС). По статистическим данным, до 30% всех отказов РЭС происходит по причине воздействия ударов и вибрации. Защита РЭС от механического воздействия может осуществляться путем повышения надежности и жесткости конструкций или применением систем виброизоляции блоков и устройств РЭС.

В практике инженерных расчетов систем амортизации бортовых РЭС, рассматриваются эквивалентные колебательные системы с одной степенью свободы и сосредоточенной в центре тяжести массой, связанной с опорой или вибрирующей платформой (носителем), элементом с общей жесткостью К и коэффициентом демпфирования Кди [1]. Для их описания требуется составить множество уравнений состояния, анализ и решение которых затруднительны.

Поэтому, задача разработки программного обеспечения, способного решать такие задачи, является актуальной.

Поскольку существующее программное обеспечение не обеспечивает необходимую функциональность при проведении расчетов систем амортиза-

ции бортовых РЭС [2], необходимо разработать программу, которая позволит инженеру:

проводить расчет наиболее распространенных схем амортизации;

проводить не только статический, но и динамический расчет схем амортизации;

подключать базу данных на существующие типы амортизаторы;

дополнительно проводить расчет компенсирующих прокладок амортизаторов.

Разработанная структурная схема программы расчета статических и динамических параметров систем пассивной амортизации бортовых РЭС показана на рисунке 1. Структурный состав схемы позволяет пользователю выполнить расчет схем амортизации как с одной, так и с двумя плоскостями симметрии на четырех амортизаторах, а так же компенсирующих прокладок устанавливаемых под амортизаторы.

Основным достоинством схемы является возможность подключения базы данных на существующие типы амортизаторов, что существенно облегчает работу инженера по их поиску и подбору. Полученный результат можно вывести не только на монитор, но и распечатан на принтере (рис. 2).

Программа содержит перечень всех используемых модулей и несколько исполняемых операторов, обеспечивающих создание нужных окон и связь программы с Windows. Работоспособность программы обеспечивается кодом, содержащимся в раздельных модулях.

Постоянное усложнение технических систем вызывает необходимость проведения их анализа с целью совершенствования функционирования и по-

вышения эффективности [3]. В США это обстоятельство было осознано еще в конце 70-ых годов, когда ВВС США предложили и реализовали Программу интегрированной компьютеризации производства ICAM (ICAM - Integrated Computer Aided Manufacturing), направленную на увеличение эффективности промышленных предприятий посредством широкого внедрения компьютерных (информационных) технологий.

Пользователь

Принтер

Графический интерфейс пользователя

Ввод параметров расчета

Подключение БД

Вывод результатов расчета

о

Модуль расчета

Блок статического расчета

Блок динамического расчета

Ф

Программа расчета систем амортизации бортовых РЭС

СУБД

Резино-металлические амортизаторы типа АП и АЧ

Амортизаторы с фрикционным демпфированием типа АФД

Амортизаторы пространственного нагружения типа АПН

Рисунок 1 - Структурная схема программы расчета статических и динамических параметров систем пассивной амортизации бортовых РЭС

Рисунок 2 - Интерфейс формы ввода данных (а) и формы вывода результатов динамического расчета

системы амортизации бортовой РЭС

Реализация программы ICAM потребовала создания адекватных методов анализа и проектирования производственных систем и способов обмена информацией между специалистами, занимающимися такими проблемами [4-6]. Для удовлетворения этой потребности в рамках программы ICAM была разработана методология IDEF (ICAM Definition), позволяющая исследовать структуру, параметры и характеристики производственно-технических и организационно-экономических систем.

Общая методология IDEF состоит из трех частных методологий моделирования, основанных на графическом представлении систем:

IDEF0 используется для создания функциональной модели, отображающей структуру и функции системы, а также потоки информации и материальных объектов, связывающие эти функции.

IDEF1 применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков, необходимых для поддержки функций системы;

IDEF2 позволяет построить динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы.

К настоящему времени наибольшее распространение и применение имеют методологии IDEF0 и 1БЕЕ1 (1БЕБ1Х) , получившие в США статус федеральных стандартов.

Предложенная методика оценки качества демп-ферирования проектируемой системы пассивной амортизации бортовых электронных средств с применением разработанной программы представлена в виде диаграммы IDEF0 на рисунке 1.

Последовательность выполняемых действий состоит из подключения базы данных (содержит информацию о параметрах современных амортизаторов), выбора конкретной схемы амортизации (либо с одной плоскостью симметрии, либо с двумя), проведении статического расчета (статический прогиб амортизаторов и толщина компенсирующей прокладки), проведении динамического расчета (определяются моменты инерции и жесткости амортизаторов, коэффициенты динамичности и др.) и анализа полученных парметров системы

амортизации.

Далее рассмотрим более подробно каждый из них.

На этапе подключения базы данных пользователю следует подключить ту базу данных, которая содержит информацию о параметрах амортизаторов имеющихся в наличии на предприятии или предполагаемых к использованию и закупке. Входными данными процесса служат

исходные данные для расчета, такие как масса амортизируемого блока, его габаритные размеры, места расположения амортизаторов и др. Выходными данными процесса являются параметры имеющихся в базе данных амортизаторов.

Инженер

Программа засче_£

СА бортовой радиоаппаратуры

Рисунок 1 - Методика оценки качества демпферирования проектируемой системы пассивной амортизации

бортовых электронных средств

На этапе выбора схемы амортизации пользователю следует выбрать схему с одной плоскостью симметрии, либо с двумя, в зависимости от конкретной ситуации. Входными данными процесса служат параметры выбранных амортизаторов [7-9]. Параметры заносятся в систему автоматически из базы данных, после того, как пользователь выберет конкретные типы амортизаторов. Выходными данными процесса является данные необходимые для дальнейшего проведения расчетов.

На этапе проведения статического расчета программа автоматически выполняет расчет таких параметров системы амортизации, как статический прогиб амортизаторов и толщину компенсирующей прокладки для компенсации их перекоса [10-14] . Входными данными процесса служат схема амортизации и параметры выбранных амортизаторов. Выходными данными процесса являются статические параметры системы амортизации.

На этапе проведения динамического расчета программа автоматически выполняет расчет таких параметров системы амортизации, как моменты инерции и жесткости амортизаторов, коэффициенты

динамичности и др. Входными данными процесса служат схема системы амортизации, параметры выбранных амортизаторов и данные, полученные при статическом расчете. Выходными данными процесса являются динамические параметры системы амортизации.

На этапе анализа полученных парметров системы амортизации делается вывод о том, подходит предлагаемая система амортизации или нет.

Таким образом, была разработана структурная схема, алгоритм и программа для подбора типа амортизатора, расчета толщины компенсирующей прокладки, моментов инерции, собственных частот колебаний системы амортизации, коэффициентов динамичности и эффективности. Так же предложена методика работы с программой расчета систем амортизации бортовой радиоаппаратуры на основе методологии ИЕЕ0 позволяющая проводить расчет статических и динамических параметров системы амортизации. Предложенная программа и методика нашли применение в учебном процессе кафедры «КиПРА» ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет».

ЛИТЕРАТУРА

1. Затылкин, А. В. Исследование влияния деформационной составляющей внешнего вибрационного воздействия на надёжность радиоэлектронных средств / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, Д. А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 42-43.

2. Затылкин, А. В Алгоритмическое и программное обеспечение расчета параметров статически неопределимых систем амортизации РЭС / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, И. И. Кочегаров // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 4. С. 33-40.

3. Структурное обнаружение и различение вырывов проводящего рисунка печатных плат / А. В. Григорьев, Н. К. Юрков, А. В. Затылкин, Е. А. Данилова, А. Л. Држевецкий // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2013. № 4 (28). С. 97-108.

4. Затылкин, А.В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.

5. Затылкин, А. В. Управление исследованиями моделей радиотехнических устройств на этапе проектирования / А. В. Затылкин, А. Г. Леонов, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2012. № 1. С. 138-142.

6. Затылкин, А. В. Исследование моделей радиотехнических устройств на ранних стадиях проектирования / А. В. Затылкин // Современные информационные технологии. 2011. № 14. С. 113-118.

7. Затылкин, А. В Модели и методики управления интеллектуальными компьютерными обучающими системами / А. В. Затылкин // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2009.

8. Затылкин, А. В. Опыт применения технологии ERM в разработке интеллектуальных средств обучения / А. В. Затылкин, В. П. Буц, Н. К. Юрков Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2011. № 5 (118). С. 218-223.

9. Таньков, Г.В. Волновой метод исследования динамических характеристик упругих конструкций радиоэлектронных средств при нестационарном нагружении / Г. В. Таньков, А. В. Затылкин, Д. А. Рындин // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 2. С. 101-107.

10. Артемов И.И. Дислокационная модель фреттинг-усталости в условиях вибрационного нагружения металла / Артемов И.И., Кревчик В.Д. // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 5. С. 42-45.

11. Затылкин, А. В. Система управления проектными исследованиями радиотехнических устройств / А. В. Затылкин // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Вычислительный центр им. А.А. Дородницына Российской академии наук. Москва, 2012.

12. Затылкин, А. В. Методика исследования радиоэлектронных средств опытно-теоретическим методом на ранних этапах проектирования / А. В. Затылкин, Д. А. Голушко, А. В. Лысенко // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). 2012. № 7 (38). С. 91-96.

13. Володин, П. Н. Установка для экспонирования фоторезиста на печатных платах в условиях учебной лаборатории / П. Н. Володин, А. В. Затылкин // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 34-35.

14. Затылкин, А. В. Дискретная модель процесса распространения импульса смещения в упругом стержне постоянного сечения при торцевом ударе / А. В. Затылкин, Г. В. Таньков, Д. В. Ольхов // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 79-85.

УДК 62-97/-98

1 2 Калашников В.С., Капьёв Д.Я.

1 - Военный институт Сил воздушной обороны Республики Казахкстан им. Т.Я. Бегельдинова, Акто-бе, Казахстан

2 - Пензенский филиал ФГБОУ ВО «МГУТУ имени К.Г. Разумовского (ПКУ)», Пенза, Россия

КОНСТРУКЦИЯ ВИБРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНДУКЦИОННОГО ТИПА С РАДИАЛЬНЫМ ПРУЖИННЫМ ПОДВЕСОМ

При разработке новых конструкций электронных средств (ЭС) перед испытаниями на воздействие вибраций проводят испытания, для определения динамических характеристик конструкции. Их проводят с целью определить динамические свойства изделий и получить исходную информацию для выбора методов испытаний на вибропрочность, виброустойчивость, на воздействие акустического шума, для выбора длительности действия ударного ускорения при испытаниях на воздействие одиночных и многократных механических ударов, а также для динамических расчетов изделий [1-3]. Динамические характеристики изделий (в частности, значения критических частот, выявленных в процессе испытаний) приводят в стандартах и ТУ на изделия. Испытание 100 относится к определительным испытаниям. Их проводят, как правило, при предварительных или приемочных испытаниях, если иное не указано в стандартах или технических условиях на изделия [4].

Определительные испытания - испытания, целью которых является определение значений характеристик объекта с заданными точностью и достоверностью. В процессе этих испытаний изделий математически и (или) физически моделируют (имитируют) эксплуатационные условия функционирования ОИ, определяют количественные и качественные признаки, характеризующие те или иные его свойства. При компьютерной автоматизации определительных испытаний изделий результаты представляют либо в виде чисел - оценок характеристик свойств ОИ, полученных после компьютерной первичной обработки данных измерений контролируемых параметров, либо в виде зависимостей одних параметров от других, например, АЧХ. Эти числа и зависимости являются количественными показателями качества изделия, полученными при определительных испытаниях и указываемыми в технических условиях.

Если до начала испытаний на вибропрочность известны значения резонансных частот ОИ, проводят ускоренные испытания, что позволяет сократить время и объем испытаний без потери информации об ОИ. Сокращение времени вибрационных испытаний положительно сказывается на долговечности изделия [5]. Испытания изделий на вибропрочность и виброустойчивость проводят методами фиксированных частот, качающейся частоты, случайной широкополосной вибрации. Выбор метода испытания определяется количеством резонансных

частот изделия и их значением: если резонансная частота изделия превышает верхнюю частоту рабочего диапазона частот более чем в 1,5 раза, испытание проводят на одной фиксированной частоте; если резонансные частоты не установлены или их не более трех, используют метод качающейся частоты; если ОИ имеет не менее четырех резонансных частот в рабочем диапазоне частот -метод случайной вибрации.

Таким образом, испытание100 является начальным этапом испытаний на воздействие вибрации. Ошибочное определение динамических характеристик конструкции может привести к неправильному выбору методов и режимов дальнейших испытаний на вибропрочность, виброустойчивость и воздействие ударов. Стоимость обнаружения и устранения отказов ЭС возрастает в среднем в 10 раз при переходе от стендовых испытаний к натурным. В связи с этим, в настоящее время, исследования испытаний бортовых ЭС развиваются в направлении увеличения стендовых и сокращения натурных испытаний [6]. При несоответствии режимов эксплуатации ОИ и испытательных режимов при проведении стендовых испытаний отказ может возникнуть на последнем этапе натурных испытаний при проведении испытаний использования изделия по назначению (самая дорогостоящая часть испытаний) и весь цикл ПИ в части воздействия внешних механических факторов после доработки изделия необходимо будет повторить.

Избежать механических колебаний на практике почти нельзя, так как они обусловлены динамическими явлениями, сопровождающими присутствие допусков, зазоров и поверхностных контактов отдельных деталей машин и механизмов и сил, возникающих при вращении и возвратно-поступательном движении неуравновешенных элементов и деталей. Даже механические колебания с малой амплитудой часто вызывают резонансные колебания других элементов конструкций, усиливаются и становятся важным источником вибрации и шума [1,2].

Большинство встречающихся на практике машин генерирует механические колебания с плоским и почти линейным частотным спектром скорости [3]. Следовательно, можно вывести практическое правило: всегда предпочтительно применять тот параметр механических колебаний, частотный спектр которого имеет вид плоской кривой. Это автоматически обеспечивает оптимальную эксплуатацию