恒加速度试验技术2010.4.20.docVIP

离心试验技术 概述 加速度是一个矢量，它有方向和大小两个要素。严格地说，只有加速度的方向和大小均不发生变化才能成为恒加速度。绝对的恒加速度在工程上是很少有的。但加速度数值大小变化缓慢的直线加速度以及相对产品的方向不变的离心加速度是经常遇到的。如火箭、飞机的加速、减速段的加速度往往变化缓慢，加速度相对地球表面方向不变的直线加速度；火箭与飞机的运动轨迹作曲线变化时的向心加速度，其加速度数值变化也是缓慢的。加速度的方向相对地球表面是在不断变化的，但相对于机上的产品的方向是不变的（在一段时间内）。由于这一环境条件有以上特性，所以，各国对这一环境条件的叫法不一。有的国家称它为恒加速度，有的称之为稳态加速度，有的称之为加速度，其实指的是同一环境条件下，各种叫法出于各自的考虑。 国家标准GB/T2423.15现使用的称法为稳态加速度，国家军用标准GJB150.15，GJB360.22称之为加速度，而GJB548中方法2001称之为恒定加速度试验。虽然称法不一，实指同一环境。为了叙述方便起见，本文通称恒加速度。 国家标准GB/T2423.15对恒加速度试验的目的做了明确的规定：“用于确定元器件、设备和其他电工电子产品经受稳态加速度（恒加速度）环境所产生的力（重力除外），如运行的车辆、空中运载工具、旋转机械和抛射体所产生的作用下，结构的适应性和性能是否良好，以及评价一些元器件的结构完好性。” 恒加速度试验也可用来测定恒加速度对微电子器件的影响，其目的是显示在冲击和振动试验时不一定能检测出的结构和机械的缺陷，也可用作高应力试验来测定封装、内部金属化和引线系统、芯片或封底附着能力及微电子器件其他部件的结构强度极限值。如果确定了适当的应力强度，该试验也可用做生产线上的100%筛选试验，以便检测和剔除任何结构部件的机械强度低于标称值的器件。 可以说，恒加速度试验是用来考核产品是否满足上面各项要求的一种较科学的、保证试验具有一定再现性的试验加载程序及具体操作方法。 恒加速度试验基本概念和计算公式 恒加速度试验机的主要技术指标有：加速度值、容差范围、加速度梯度、试品质量及尺寸、使用标准等。 离心加速度 等速圆周运动的恒加速度试验机运动分析模型如图1所示。 图1 等速圆周运动恒加速度图 试验样品装在试验机R处，当离心机转速不变时，加速度的方向指向旋转轴，有 ……………………（2）—匀速转动线速度，m/s； ω—匀速转动角速度,rad/s； 切线加速度 在离心机起动过程中，离心机上的试验样品除了承受法向加速度外，还要承受切向加速度。离心试验机减速时也同样，试验机上的试验样品除承受法向加速度外，还承受与增加转速时相反的切向加速度，如图2和图3所示。 当增加速度时： ＝＋ ………………………（3） 当减速时： ＝－……………………（4）。为了减少的影响，我们希望愈小愈好。但考虑到试验的时间不能过长，有些标准给出了增减速时间不得小于15s，也有规定按≤a的速度改变转速。 图2 转速增加加速度图 图3 转速减小加速度图 加速度梯度 用离心机作恒加速度试验时，由于产生的恒加速度与试验样品上各部分到旋转轴间的距离成正比。 ………………………………………………（5） 图5 试验样品各点示意图 由公式（5）为试验样品离旋转中心最大距离的点所承受的加速度，最小的加速度为试验样品上离旋转中心最近的点上所承受的加速度。而 …………………（6）），则试验样品上的最大加速度，最小加速度。试验样品上基准点的加速度为a＝R02。因此欠试验度（试验样品上实际所承受的加速度比要求的加速度小的百分数）和过试验度（试验样品上实际所承受的加速度比要求的加速度大的百分数）分别为 ………（7），。 同是该试验样品，如果选用旋转半径较大的离心机试验，把试验样品安装在R0=225cm处，根据公式（6），,根据公式（7）＝－11.1%，＝11.7% 从以上分析计算可见，试验时增加试验样品基准安装点到离心机旋转轴的距离R0是减少试验样品上各点的试验加速度误差的有效办法。 加速度、转速、计算安装半径数学关系 无论是转盘还是转臂离心机，加速度、转速、计算安装半径之间都存在着同样的数学关系： …………（8） 式中：a——加速度值，g； R——试品计算安装半径，m； n——转臂（盘）旋转速度，r/min。 根据以上公式，如果旋转半径确定，最大加速度用户给定，需要的离心机转臂的最大转速为： ………………（9） 比如，旋转半径R=225cm，要求最大加速度为100g，则需要的转臂最大转速n＝630转/分。 影响电机功率的因素 影响电机功率的因素主要包括：转臂（盘）、试品的质量、外形尺寸和迎风面积；各旋转组件所消耗的功