Материал: Проблемы обеспечения надежности и качества приборов, устройств и систем

где

; (18)

; (19)

T – напряжение пластины;

F(x,y,t)– приложенная сила.

При представлении конструкции в виде упругой пластины используется дифференциальное уравнение в частных производных 4-го порядка:

; (20)

где – цилиндрическая жесткость пластины;

σ–коэффициент Пуассона;

γ– удельный вес пластины;

ω₀– собственные частоты пластины;

δ– толщина пластины.

Граничные условия:

–края пластины свободно опираются

; ; (21)

–края жестко закреплены

; ; (22)

–свободные края пластины

; (23)

; (24)

В случае действия на пластину нагрузки (внешней силы), изменяющейся по гармоническому закону:

; (25)

уравнение вынужденных колебаний формулируется в следующем виде

; (26)

где

; (27)

Внешние механические силы, действующие на объект, проявляются в перемещении его массы. При расчете этой силы предполагается, что объект представляет собой абсолютно твердое тело, которое не деформируется. Оценка механической нагрузки на объект может быть произведена по возникающим ускорениям. Если внешние возбуждающие силы меняются по периодическому закону и известна их частота и амплитуда, то возникающее при этом ускорение определяется по формуле:

, (28)

где f - частота механических колебаний, Гц;

А - амплитуда перемещения, мм. Зная ускорение, можно найти силу, действующую на объект

, (29)

где М — масса объекта, кг.

Между деформациями и внешними силами существуют определенные соотношения. Например, для однородного стержня с сечением S при воздействии на него силы F напряжение в данном сечении:

(30)

Методика моделирования механических характеристик представлена в виде блок-схемы на рисунке 2.

Создание модели

Выполнение структурного анализа

Назначение свойств материала

Создание точечных сварок для моделирования винтового соединения

Закрепление отверстий

Создание нагрузки для имитирования силы тяжести

Создание и выполнение нового статистического анализа

Создание отчета результатов

Рис. 2. Методика моделирования механических характеристик

Литература

1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 360 с.

2. Курейчик В.М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с помощью САПР / В.М. Курейчик. М.: Радио и связь 1990. 352с.

3. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под ред. Р.Г. Варлатова. М.: Сов. Радио,1980. 480с.

4. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, техно­логии и надежности радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1991. 360 с.

5. Буланов А. Wildfire 3.0. Первые шаги. М.: Изд-во «Поматур», 2008. 240 с.

6. Системы автоматизированного проектирования в радиоэлектро­нике: Справочник / Е.В. Авдеев, А.Т. Еремин, И.П. Норенков, М.И. Песков; Под ред. И.П. Норенкова. М.: Радио и связь, 1986. 386 с.

7. Корн Г. Справочник по математики для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, 1988. 832с.

8. Прокди Р.Г Pro/Engineer Wildfire 2. 0/3. 0/4.0. / Р.Г. Прокди, М.АМинеевМ.:Наукаитехника2008 г. 352 с.

9. ЧемодановаТ. В.Pro/ENGINEER: деталь, сборка, чертеж / Т.В.Чемоданова СПб.: Изд-во «BHV» 2003 г. 560 с.

10. Степанов А. В.Pro/ENGINEER. Специальный справочник / А.В.Степанов СПб.: Изд-во «Питер» 2001 г. 624 с.

УДК681.3

А.С. Лопатин, Л. Н. Никитин

АНАЛИЗАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Компактное, экономическое, надежное и недорогое устройство, предназначенное для предупреждения приближения к линии электропередачи. Есть возможность блокирования исполнительного механизма.Анализатор электромагнитных полей (АЭП) является дополнительным средством защиты стрелы автомобильного грузоподъемного крана от попадания под напряжение при производстве монтажно-строительных работ вблизи действующих единичных линий электропередач.

Технические характеристики изделия АЭП:

1. Расстояние от стрелы до ЛЭП:

• 220В - 1кВ – 3м;

• 6кВ – 10кВ – 5м;

• 15кВ – 35кВ – 8м;

• 110кВ – 220кВ – 12м;

• 330кВ – 750кВ – 20м.

2. Напряжение питания 12-24В – 1 + 4В

3. Ток, потребляемый анализатором в режиме «Исправно» 0,1А

4. Масса, не более 0,5 кг

5. Габаритные размеры: 150х100х40 мм

6. Условия эксплуатации:

   • температура: -40°С до +55°С;

   • относительная влажность: 95% при температуре +40°С;

   • вибрационные нагрузки: 50 Гц с ускорением 5g;

   • ударные нагрузки: 10000 ударов с ускорением 10g.

Анализатор может выпускаться в двух модификациях:

а) звуковая и световая индикация, без блокировки механизмов поворота и подъема стрелы (для кранов, не оснащенных электрическим приводом блокировки механизмов поворота и подъема стрелы);

б) звуковая и световая индикация с блокировкой механизма поворота и подъема стрелы.

Принцип действия анализатора основан на регистрации электромагнитного поля линии электропередач антенным датчиком емкостного типа. Конструктивно анализатор состоит из двух блоков: блока антенн, устанавливаемых на стреле крана, соединенных между собой и блоком управления коаксиальным кабелем типа РК-5,и блока управления, устанавливаемого в кабине крановой установки. Структурная схема анализатора приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема анализатора

1. Генератор 100 Гц.

2. Электронный ключ (смеситель)

3. Генератор 1 Гц.

4. Линия связи

5. Антенны

6. Усилитель

7. Детектор

8. Логический блок

Сигналы частотой 100 Гц с генератора 1 поступают на вход электронного ключа 2, на управляющий вход которого поступают сигналы с генератора 3, частотой 1 Гц. Таким образом, на выходе электронного ключа 2 формируется сигнал, который представляет собой чередование паузы и посылки 100 Гц (тестовый сигнал).

Эти сигналы через линию связи 4 и антенну 5 поступают на вход усилителя 6, где усиливаются, затем выпрямляются детектором 7 и поступают на логический блок 8.

При исправности устройства и отсутствии воздействия электромагнитного поля ЛЭП на входе логического блока 8 присутствуют только детектированный тестовый сигнал, совпадающий по фазе с сигналом генератора 3. Тестовый сигнал фиксируется логическим блоком и индицируется миганием с частотой 1 Гц зеленого индикатора «Исправен».

При превышении допустимого уровня сигнала, наведенного электромагнитного поля ЛЭП, с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается постоянно высокий уровень напряжения, что приводит к попеременному миганию красного индикатора «Опасно» и зеленого «Исправен».

В случае, если неисправна антенна (обрыв или короткое замыкание), усилитель 6 или смеситель 2 с выхода детектора 7 на логический блок 8 подается низкий уровень напряжения, при этом логический блок 8 фиксирует, что устройство неисправно, зеленый индикатор «Исправен» не горит, а красный индикатор «Опасно» горит постоянно.

Конструктивно блок может быть выполнен в металлическом корпусе. На лицевой панели должны находиться индикаторы «Опасно» красного цвета, «Исправен» зеленого цвета, четырех индикаторов выбираемого диапазона. На боковой поверхности корпуса находятся разъемы для подключения антенн и коммутации, резистор подстройки чувствительности и кнопка выбора диапазонов.

Антенный блок можно взять стандартный (например, от прибора УАС-1). Антенны монтируются с левой и правой стороны наиболее высокой точки фермы стрелы крана.

Настройку анализатора необходимо производить на специально оборудованной площадке с участком трехфазной четырехпроходной ЛЭП 220/380В. Площадка должна находиться вне зоны влияния высоковольтных воздушных ЛЭП и подземных кабельных линий. Стрелу необходимо приблизить на расстояние 3м от ЛЭП, и потенциометром «Чувствительность» добиться срабатывания сигнализации «Опасно».

Воронежский государственный технический университет

УДК681.3

А.С. Лопатин, Л. Н. Никитин

ЗВУКОВОЙ МИКШЕРСКИЙ ПУЛЬТ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ СТУДИИ ЗВУКОЗАПИСИ

Устройство позволяет решать основную проблему переключения в домашней студии звукозаписи.Многие музыканты рано или поздно начинают задумываться о записи в студии. После покупки профессиональной звуковой стерео карты многие сталкиваются с проблемой коммутации звукового тракта.

В данной статье описывается прибор представляющий функционально законченное изделие, которое облегчает работу в домашней студии звукозаписи и решает проблемы коммутации.

Из неудобств, с которыми сталкивается большинство пользователей, можно отнести нехватку входных разъемов для дополнительных источников звука; неудобство смены дополнительных источников звука, если звуковая карта подключается в PCI слот; далеко не все звуковые карты имеют фантомное питание для конденсаторных микрофонов. А также в отличие от микшерского пульта, звуковую карту нельзя использовать без ПЭВМ.

Современные микшерские пульты имеют в своем комплекте процессор эффектов. Но при такой относительно дешевой стоимости микшера, ожидать от процессора высокого качества бессмысленно. Встроенный процессор иной раз выдает совершенно немыслимые обработки. Для обработки сигнала эффектами лучше использовать звуковую карту, и производить обработку на ПЭВМ.

Разработанный микшерский пульт является удобным вспомогательным устройством для решения коммутационных задач, которое обеспечивает необходимую маршрутизацию и студийный мониторинг. Микшер имеет 6 каналов, из них 2 микрофонных канала и 4 линейных. Такое количество каналов является оптимальным для домашней студии.

Одним из больших плюсов, который добавляет удобства в работе с микшером, является управление каналами по громкости с помощью фейдеров (регулятор уровня сигнала движкового типа), что дает возможность визуально видеть какой канал задействован. Индикатор уровня сигнала состоит из 24 светодиодов, что позволяет следить за уровнем в диапазоне от -30 дБ до +20 дБ.

Звуковой сигнал подается на любой из шести входов микшерского пульта и усиливается предварительным усилителем. Микрофонные каналы имеют балансный предварительный усилитель, предназначенный для снижения уровня помех. Для этого используются симметричные кабели и микрофонные разъемы типа XLR. Смысл симметричных линий в том, что они подавляют шумы, и делают это очень хорошо. Любой отрезок провода является антенной, принимающее хаотическое электромагнитное излучение. Выходной сигнал большинства микрофонов очень слаб, поэтому даже незначительные помехи для них будут относительно серьезными, а после прохождения предварительного усилителя микшера усилятся до опасной степени. В балансном предварительном усилителе фаза одного сигнала реверсируется на приемном конце линии, а другого остается неизменной. В результате этого звуковые сигналы становятся синфазными, а накладываемые помехи рассинхронизируются по фазе и поглощаются.

Высокие параметры предварительного усилителя достигаются за счет применения высококачественных малошумящих транзисторов 2N4401 и BC640 и малошумящих операционных усилителей NJM4580.

Микрофонные входы имеют возможность подключения конденсаторных микрофонов, для которых предусмотрена подача стабилизированного фантомного питания +48В.

Каждый канал микшера имеет трехполосный эквалайзер с глубиной регулировок ±15 дБ. Регуляторам НЧ, СЧ и ВЧ соответствуют частоты: 80 Гц, 2,5 кГц и 12 кГц. Когда входной сигнал достигает уровня на 3 дБ ниже уровня перегрузки, срабатывает индикатор пикового значения.

Помимо четырех линейных входов образующих стереопары, есть линейный стерео вход, который не подвергается частотной коррекции и не имеет ручек регулировки. Этот разъем предназначен для подключения звукового стерео источника (например СD-плеера).

Еще одним достоинством разработанного микшера является несвойственное другим моделям подобного класса, присутствие кнопок индивидуального прослушивания любого из каналов.

В микшере имеются главный выход, выход на мониторы, и наушники, а также присутствует цепь разрыва «посыл/ возврат», предназначенная для подключения какого-либо внешнего эффекта в цепь разрыва. С помощью соответствующих ручек регулировки по отдельной шине происходит подмешивание сигнала обработанного эффектом к основному сигналу.

Конструкция звукового микшера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Внешний вид звукового микшерского пульта

а) вид сверху; б) вид с боку; в) вид сзади.

На передней панели микшера (рисунок 1 а)) располагаются все органы управления, за исключением разъема и выключателя питания, которые в свою очередь располагаются на задней стенке корпуса (рисунок 1 в)).

Все разъемы, предназначенные для коммутации звукового тракта, располагаются в верхней части микшера. В средней части находятся органы управления частотной коррекцией, панорамы, и уровня сигнала подаваемого на внешний эффект. Также в средней части передней панели микшера находится индикатор уровня сигнала. В нижней части микшера располагаются регуляторы уровня сигнала, и кнопки индивидуального прослушивания каждого канала.

Конструктивно корпус микшера состоит из основания и крышки. Для обеспечения достаточной защиты от механических воздействий, корпус устройства изготавливается из алюминиевого сплава Д16 толщиной 1 мм методом гибки. Металлический корпус является экраном от внешних наводок и помех.

Наиболее теплонагруженными элементами микшера являются стабилизаторы напряжения, поэтому для отвода тепла к ним прикрепляется угловой пластинчатый радиатор. Для улучшения теплопроводности между тепловыделяющими элементами и радиатором нанесена паста КПТ-8.

Печатная плата закрепляется на крышке корпуса с помощью винтов прикрученных к стойкам, а так же с помощью элементов крепления разъемов. Это обуславливает достаточно прочное закрепление платы внутри корпуса.

Воронежский государственный технический университет

УДК 004.946

Р.Е. Медведцкий, М.А. Ромащенко

ОТРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ ДЛЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

В данной статье рассматривается один из этапов создания виртуальных тренажёров, моделирующих реальные технологические процессы. Разработана методика создания моделей в 3D-редакторе. На примере тренировочного задания представлена модель сверлильного станка.

Процесс обучения делится на два зависящих друг от друга этапа. Первый этап это теория, а второй – практика. Они неразрывны, так как изучая теорию без практики, невозможно полностью ощутить объект познания. И наоборот, проводя различные опыты и эксперименты, не подкрёплённые теоретическими знаниями, трудно добиться результата.