电子设备冲击试验滑移问题分析与研究.pdf
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1、环境试验设备EnvironmentalTest Equipment电子设备冲击试验滑移问题分析与研究阮翔,丁瑞翔,肖伟,林克敏,李杰(中国电子科技集团公司第五十二研究所,杭州31112 1)摘要:研究电子设备冲击试验过程不产生滑移的理论,有助于电子设备夹装技术的发展。本文研究了电子设备冲击试验过程中产生滑移的机理,在受力分析的基础上进行了垫板材料选型,并通过模拟仿真和试验测试进行了验证。总结保证电子设备冲击过程不发生滑移的充分条件,可以有效提高电子设备冲击试验过程的安全性。关键词:冲击试验;滑移;受力分析;模拟仿真;试验测试中图分类号:TJ85文献标识码:A文章编号:10 0 4-7 2 0
2、4(2 0 2 3)0 6-0 152-0 5Analysis and Research on Sliding Problem in Impact Test of ElectronicEquipmentRUAN Xiang,DING Rui-xiang,XIAO Wei,LIN Ke-min,LI Jie(The 52nd Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Hangzhou 31l121)Abstract:The research on the theory of no slip durin
3、g the impact test of electronic equipment ishelpful to the development of clamping technology of electronic equipment.In this paper,the mechanismof slippage in the impact test of electronic equipment is studied.Based on the force analysis,theselection of pad is carried out,and verified by simulation
4、 and test.The sufficient conditions toensure no slip in the impact test process of electronic equipment are summarized,which can effectivelyimprove the safety of the impact test process of electronic equipment.Key words:acceleration impact test;slip;force analysis;analog Simulation;experiment test引言
5、冲击试验主要考核设备在经受外力冲撞或作用时产品的安全性、可靠性和有效性的一种方式。冲击试验包括落锤试验、摆锤试验和加速度冲击试验等类型,其中,加速度冲击试验用于检测产品运输或使用期间承受的冲击破坏的能力。电子设备通常采用压条压装的方式进行加速度冲击试验,螺母预紧力不足时,各接触面之间容易产生滑移,轻则可能导致设备表面油漆破损,重则可能导致设备飞出损毁。因此,如何合理计算螺母预紧力,确保电子设备在加速度冲击试验时不会发生滑移,是提高设备试验过程安全性的关键。1现象某加固电子设备进行水平方向2 0 g加速度、持续时间为11ms的冲击试验时叫,因工装压紧所提供接触面上的摩擦力不足,导致设备发生滑移飞
6、出,撞击到硬物导致设备机箱发生破损(图1)。2受力分析为方便试验,电子设备通常采用图2 所示方式进行装夹。以螺母、丝杆、上压板、上垫板、设备、下垫板组152环境技术/Environmental TechnologyEnvironmentalTest Equipment环境试验设备成的整体作为分析对象,受力分析示意图如图3所示。其中,为冲击加速度,为总惯性力,为螺母的预紧力,Fml、Fm、Fm3、Fm为工作台对各个丝杆的水平作用力,为试验台对下垫板的摩擦力,为试验台对下垫板的支撑力,为设备、压板等的总重力。根据达朗贝尔原理2,可得FNi-G-4Fo=0Fn+Fml+Fm2+Fm3+Fm4-F,=
7、0考虑到摩擦力为被动力的特性,即当试验台对丝杆的水平作用力不足以与系统的惯性力抵消时,才会产生摩擦力,故Fml+Fm2+Fm3+Fm4为正数,即FnFf考虑到丝杆和螺母质量远小于压板和设备的重量,可忽略其重力和惯性力,因此G (m+2m)gF,(mi+2m2)a为保证设备安全,冲击时下垫板和试验台之间不允许滑动,则要求,Fi Fn由以上各式可得,螺母预紧力F。满足式7 时,下垫板和试验台之间不会滑动。(m1+2m2)a-(m+2m2)gFo4式中:mi一设备质量;m2一单个上压板的质量;一下垫板和振动台之间的最大静摩擦系数;a一冲击加速度;8一重力加速度。同理可得,下垫板和设备之间不会滑动、压
8、板和上垫板之间不会滑动、设备和上垫板之间不会滑动的充分条件分别为式(8)式(10)。(m1+2m2)a-(m 1+2m 2)g 42Fo42m2a2-2m2gFo4因设备和工装之间发生滑移导致产品发生破损(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)图1水平方向加速度冲击试验,设备破坏示意图压板上垫板下垫板振动冲击试验台图2电子设备压条压紧夹装示意图F:FaVFX螺母图3受力分析示意图螺杆电子设备2023年6 月/June 2023153环境试验设备EnvironmentalTest Equipmentm2a-m2gFo2式中:2一下垫板和设备之间的最大静摩擦系数;3一上垫板和设备之间
9、的最大静摩擦系数;4一上垫板和上压板之间的最大静摩擦系数。选用钢制螺栓,则螺栓的预紧扭矩和预紧力的关系式为T 0.2Fod进一步地,每根压板均用左、右两侧各1颗螺母压紧,且螺母总数量为n个,此时压板的数量为,由式(7)式(11)可得,(mi+fm2)an(m1+=m2)g12Tn(m1+=m2)a.n(m1+/m2)gM22Tnm2am2g“3T2m2am2gT0.2d2即单颗螺母的预紧扭矩同时满足式(12)式(15)时,设备不会发生滑移。式中:(10)一最大静摩擦系数;F一产品刚好能够水平推动时的临界推力;m一产品的质量;8一重力加速度。硅胶板和设备油漆面之间的最大静摩擦系数最大,显然,应选
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