某机载雷达天线振动试验夹具设计

　　引　言

　　机载电子设备在使用和运输过程中会受到振动和冲击等动力学环境的作用,这种作用常导致电子设备中元器件焊点断裂、管脚损坏和紧固件松动等故障。这些故障大大降低了机载电子设备的可靠性,产生严重的后果。据有关文献介绍,机载电子产品因振动、冲击动力学环境引起的失效率占总失效率的28.7%。为了确保机载电子设备的安全可靠性,故在装机前均应按照国军标进行环境振动试验,以有效地激发机载电子产品在生产过程中因元器件、工艺和装配等原因所引起的这类早期故障,提高机载电子产品的可靠性,减少产品的售后维修费用。合理地设计符合振动环境试验要求的夹具是保证试验质量的一个关键。但随着试品尺寸和重量的增加,夹具设计的难度也越来越大。在工程实践中,常常因夹具的动力特性较差引起试品的“过试验”或“欠试验”,将原本可以通过振动试验的试品判为不合格,或将原来不能通过试验的试品判为合格。理想的夹具应能将振动台台面上的振动信号不失真地传递到试品上。因此,夹具的固有频率应尽可能地高,但要高出试验频率的上限,通常存在很大的困难。为此,夹具设计规范针对所设计的夹具大小及重量以及其他有关因素,对所设计的夹具的第一阶固有频率下限值,作了明确的规定。夹具作为电子设备载体的模拟件,如能模拟出载体的动态特性是最理想的,但有很大的难度,目前仍在研究中,更未形成相应的夹具设计规范。文献[1～3]对夹具设计方法给出了一些指导性建议。

　　1　某机载雷达天线中块振动试验夹具设计

　　某机载雷达天线中块如图1所示。其长3m,宽1.7m,高0.12m,重230 kg,通过18个M10的螺栓固定在夹具上。试验方向为Z向,试验的加速度谱密度值如图2所示。振动台采用英国LDS公司的V984,其安装台面直径为0.558 m,24个M12的安装孔呈米字型分布,最大随机推力为160kN,最大静载为1300kg。

　　由图2所示的试验参考谱可以看出,试验的频率范围为10～2000Hz,要为该雷达天线中块设计一个固有频率超过2000Hz的夹具是不现实的。根据试验参考谱及天线的结构特征,参考文献[2]中的夹具设计规范,并考虑振动台的技术指标,本次试验夹具应满足如下要求:

　　(1)第一阶固有频率大于120Hz;

　　(2)重量小于1000kg;

　　(3)试验时的控制谱误差在±6dB之内;

　　(4)夹具与天线18个安装点处的加速度总均方根值在参考谱总均方根值的±3dB之内;

　　(5)夹具和天线整体重心处于振动台的轴心。

　　从图1天线中块结构可以看出,天线与夹具之间的18个连接点分布在一个3m×1.7m的矩形平面内,而V984振动台的安装台面的直径只有0.558m。因此,夹具必须采用图3所示的结构,沿高度方向将直径0.558 m的圆形振动台台面逐渐扩展成3m×1.7m的矩形安装面。为了保证夹具有较好的整体刚度和较轻的重量,夹具由铸铝材料铸造而成。