Безрезонансний електростатичний кріпильний пристрій

Реферат: Безрезонансний електростатичний кріпильний пристрій містить непровідну основу, електроди, плівки електров'язкої суспензії. Кожний з електродів оснащено окисною плівкою, розміщено на деякій відстані один відносно одного урівень з опорною і зворотною сторонами основи та під'єднано до високовольтного джерела живлення. Плівки електров'язкої суспензії розміщено на опорній і зворотній сторонах основи у безпосередньому контакті з нею та окисними плівками. Непровідну основу виконано у вигляді суцільного куба. Довжину ребра куба l визначено за виразом: l 0,85 E , 2f  де E - модуль Юнга;  - густина матеріалу куба; f - максимальна частота коливань, при яких проводять випробовування. UA 79410 U (54) БЕЗРЕЗОНАНСНИЙ ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИЙ КРІПИЛЬНИЙ ПРИСТРІЙ UA 79410 U UA 79410 U 5 10 15 Корисна модель належить до перетворення і розподілу механічної енергії під час електричної дії, зокрема на електростатичні кріпильні пристрої, що можуть бути використані в машинобудуванні й радіоелектроніці для тимчасової фіксації струмопровідних та діелектричних виробів при їх механічній обробці та як оснастка вібростендів для вібровипробовувань. Випробовування окремих виробів та зібраних з них блоків апаратури на вібрацію і удари потрібно проводити в умовах, максимально наближених до умов експлуатації, відповідно їх потрібно кріпити до стола вібростенда тим самим способом, що й в умовах експлуатації. У зв'язку з тим, що не кожний виріб чи блок радіоелектронної апаратури можна закріпити безпосередньо на столі вібростенда, застосовують проміжне пристосування - електростатичний кріпильний пристрій, за допомогою якого випробовуваний виріб жорстко кріпиться до вібростенда. Кожний відомий електростатичний кріпильний пристрій певної маси має власну жорсткість і може складатися з ряду конструкційних елементів та, відповідно, мати власні резонансні частоти, на яких його вібрації, а, значить, і вібрації встановленого на ньому випробовуваного виробу значно відрізняються від вібрацій, заданих вібростендом. Відомо з [1], що для вібровипробовування у трьох взаємно перпендикулярних напрямках виробів і блоків радіоелектронної апаратури з невеликими габаритними розмірами та малою вагою найкращим є кріпильний пристрій у формі куба, вирізаного з легкого, але досить f жорсткого матеріалу. Власну резонансну частоту p такого куба з достатньою точністю розраховують за формулою: k V   , Гц, де V - об'єм куба;  - густина матеріалу куба; k - жорсткість куба (сила, що викликає одиничну пружну деформацію) визначають з виразу: ES k l , де E - модуль Юнга; S - площа однієї грані куба; l - довжина ребра куба. Для куба, виконаного з оргскла, з довжиною ребра куба l  100 мм при модулі Юнга fp  20 25 1 2 Е  0,4  1010 Па 30 35 40 45 50 з густиною оргскла   1,2  103 кг / м3 розрахункова резонансна частота fp складає 2900 Гц . На сьогодні відомий електростатичний кріпильний пристрій [2] з використанням електров'язкої суспензії. Він містить непровідну основу з електродами, розміщеними на деякій відстані один від одного урівень з опорною поверхнею основи та підключеними до електричного джерела живлення високої напруги. На поверхню кожного електрода нанесено окисну плівку. Шар електров'язкої суспензії розміщений на поверхні непровідної основи та має безпосередній контакт з окисними плівками електродів та непровідної основи. Закріплюваний об'єкт (деталь) розміщують на шарі суспензії. Після ввімкнення джерела живлення (подачі високої напруги на електроди) шар електров'язкої суспензії "схоплюється" та фіксує деталь відносно пристрою. Недоліком відомого пристрою є необхідність застосування спеціальних засобів кріплення кріпильного пристрою на станині верстата або стола вібростенда, наприклад механічних захватів, болтових з'єднань, що знижують жорсткість, а також оперативність та універсальність дії затискного пристрою. Найближчим до запропонованого технічного вирішення (прототип) є електростатичний затискний пристрій [3]. Електростатичний затискний пристрій містить у собі непровідну основу та електроди, розміщені на деякій відстані один від одного на опорній та зворотній сторонах основи врівень зі сторонами основи. Сторони основи з електродами покриті шаром електров'язкої суспензії, при цьому кожен електрод покритий окисною плівкою. Електроди, які розміщені на опорній та зворотній сторонах основи, під'єднані до джерела напруги. Пристрій кріпиться на станині верстата або стола вібростенда зворотною стороною основи, а деталь - на опорній стороні основи. Недолік відомого електростатичного пристрою у тому, що він має резонанси в діапазоні частот, на яких проводяться вібродослідження. Це призводить до спотворення параметрів вібрацій, що передаються зі стола вібростенда на випробовувані вироби, внаслідок чого 1 UA 79410 U 5 10 15 амплітуди їх коливань за фіксованої частоти істотно відрізняються від амплітуди коливань стола вібростенда, що є неприпустимим при вібродослідженнях і не дозволяє отримати реальні характеристики вібронавантажень та точно оцінити ресурс застосування виробів і блоків радіоелектронної апаратури при механічних навантаженнях. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення точності вібродосліджень за рахунок відсутності резонансу пристрою в діапазоні частот виконуваних досліджень. Поставлена задача вирішується наступним чином. Безрезонансний електростатичний затискний пристрій повинен містити у собі непровідну основу, електроди, оснащені окисною плівкою, розміщені на деякій відстані один від одного урівень з опорною та зворотною сторонами основи та під'єднані до джерела струму, плівки електров'язкої суспензії, які розміщені на опорній та зворотній сторонах основи в безпосередньому контакті з нею і окисними плівками електродів. Згідно із запропонованим технічним рішенням непровідна основа повинна бути виконана у вигляді суцільного куба. Для забезпечення в електростатичному затискному пристрої максимально однакових рухів усіх його точок максимальна частота випробовування f виробів повинна складати не більше, ніж 85 % від власної резонансної частоти fp куба. При цьому довжину ребра куба визначають з виразу: 0,85 E 2f  , де E - модуль Юнга;  - густина матеріалу куба; l 20 25 30 35 40 45 50 f - максимальна частота коливань, при яких проводять випробовування. Це забезпечує відсутність резонансу електростатичного кріпильного пристрою і повну передачу коливань стола вібростенда на випробовуваний виріб у всьому діапазоні частот випробовувань. На фіг. 1 показано загальний вигляд безрезонансного електростатичного затискного пристрою. На фіг. 2 представлено графік залежності коефіцієнта передачі механічних навантажень від частоти коливань проведених випробовувань. Пристрій містить непровідну основу 1, на якій розміщено покриті окисною плівкою електроди 5 і плівки електров'язкої суспензії 6. Електроди 5 розміщено на деякій відстані один від одного врівень з опорною поверхнею і зворотною стороною основи та підключено до високовольтного джерела живлення 3. Плівки електров'язкої суспензії 6 розміщено на опорній і зворотній сторонах основи 1 у безпосередньому контакті з нею і окисними плівками електродів 5. Основа 1 у вигляді суцільного куба з довжиною ребра "l" виконана з легкого непровідного матеріалу (оргскла). Пристрій встановлено на столі 2 вібростенда, а на опорній стороні непровідної основи 1 у вигляді суцільного куба встановлений випробовуваний виріб 4. Пристрій працює наступним чином. На опорну та зворотну сторони основи 1, виготовленої з непровідного матеріалу (оргскла), наносяться плівки електров'язкої суспензії 6. Електростатичний кріпильний пристрій розміщується на столі 2 вібростенда зворотною стороною. На опорній стороні основи 1 встановлюється випробовуваний виріб 4. Під час подачі високої напруги від джерела живлення 3 на покриті окисною плівкою електроди 5 електров'язка суспензія 6 "схоплюється" і кріпить електростатичний затискний пристрій до стола 2 вібростенда, а випробовуваний виріб 4 - до опорної сторони основи 1. Запропонований безрезонансний електростатичний затискний пристрій суттєво підвищує швидкість кріплення, оскільки час фіксації пристрою з досліджуваним виробом складає секунди, крім того, збільшує точність вібровипробовувань. Приклад вібровипробовування виробів із алюмінію, товщиною 15 мм, площею контакту 12,55 2 см і масою 51,5 г кожного виробу на столі вібростенда з використанням електростатичного кріпильного пристрою, основу якого виготовлено з непровідного матеріалу (оргскла) з довжиною ребра куба l , визначеною за формулою: l 0,85 E , 2f  показано на графіку (фіг. 2), де видно, що коефіцієнт передачі механічних навантажень K дорівнює одиниці в діапазоні частот 7-2520 Гц: 2 UA 79410 U 5 10 g K 1, g2 де g1 і g2 - показники датчиків прискорень, розміщених відповідно: g1 - на виробі, g2 - на столі вібростенда. Таким чином, запропонований безрезонансний електростатичний кріпильний пристрій забезпечує повну передачу коливань стола на виріб без спотворень коефіцієнта передачі механічних навантажень, що відповідає надійному кріпленню виробу, підвищує точність вібровипробовувань, виконуючи нормативні потреби методики тестування виробів і блоків радіоелектронної апаратури при вібродослідженнях. Джерела інформації: 1. Матвеев С.Е., Кофанов Ю.Н., Ройзман В.П. Методы системного анализа вибрационной прочности изделий. Москва, Радио и связь, 2002, 180 с. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 546075, МПК H02N 13/00, 1977. 3. Авторське свідоцтво СРСР № 915192, МПК H02N 13/00, 1982, (прототип). 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 Безрезонансний електростатичний кріпильний пристрій, що містить непровідну основу, електроди, кожний з яких оснащено окисною плівкою, розміщено на деякій відстані один відносно одного урівень з опорною і зворотною сторонами основи та під'єднано до високовольтного джерела живлення, плівки електров'язкої суспензії, які розміщено на опорній і зворотній сторонах основи у безпосередньому контакті з нею та окисними плівками, який відрізняється тим, що непровідну основу виконано у вигляді суцільного куба, при цьому довжину ребра куба l визначено за виразом: l 0,85 E , 2f  де E - модуль Юнга;  - густина матеріалу куба; f - максимальна частота коливань, при яких проводять випробовування. 3 UA 79410 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4