Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986), страница 4

Механические воздействия можно характеризовать диапазоном частот колебаний, амплитудой, ускорением и временем действия. Механическим воздействиям подвергаются все категории РЭА, даже стационарная, эксплуатируемая в нормальных условиях, подвергается транспортной тряске при доставке ее после изготовления на место эксплуатации. Но наиболее сложным механическим воздействиям подвергается РЭА, устанавливаемая на подвижных объектах. Такая аппаратура испытывает воздействие вибрации, ударов и линейных ускорений.

Механические воздействия возникают, например, при взлете и посадке самолетов, прн изменении скорости движения, при движении объекта по дорогам, маневрировании и торможении, стартовых перегрузках и т.д. Параметры механических воздействий зависят от объекта установки РЭА. Воздействие механических нагрузок приводит к механическим повреждениям, а часто к полному выходу аппаратуры из строя. Например, может произойти разрушение корпуса или отдельных его частей, нарушение герметичности вследствие разрушения паяных, сварных и клеевых швов, обрыв монтажных связей, отслаивание печатных проводников, расслаивание многослойных печатных плат, поломка керамических подложек интегральных микросхем, выход из строя разъемных и иеразъсмиых электрических контактов.

Воздействие вибраций проявляется в основном на тех частях конструкции, которые имеют большую воэможность деформироваться. Легко деформируемыми могут оказаться конструкции, имеющие большую массу, но недостаточную жесткость, или сложные сборные конструкции, имеющие зазоры в соединениях. Наиболее опасным явлением при вибрации является механический резонанс частей конструкции, возникновение которого может привести к разрушению не только отдельных эле- ментов конструкции, ио и всей конструкции. Для исключения механического резонанса необходимо, чтобы собственная частота колебаний конструкции находилась вне полосы частот, возникающих при эксплуатации и перевозках. Собственная частота механических колебаний конструкции должна быть больше частоты воздействующих колебаний.

Конструкция РЭА должна быть виброустойчивой и вибропрочной. Под ниброустойчивостью понимают способность конструкции нормально работать при воздействии вибраций, а под в ибро п р очи остью — ее способность противостоять разрушающему действию вибраций и нормально работать после длительного воздействия вибраций. Вибропрочность связана в основном с транспортировочиой вибрацией, когда аппаратура выключена, а внброустойчивость с эксплуатационной вибрацией, когда аппаратура включена. Не менее опасны для РЭА ударные нагрузки, возникающие, например, для морской аппаратуры при сильных ударах штормовой волны о борт корабля, для самолетной — при посадке самолетов. Удар возбуждает быстро спадающие по амплитуде колебания конструкции на резонансной частоте.

При высоких частотах амплитуда колебаний падает быстрее, поэтому выбор наиболее высокой собственной частоты колебаний конструкции является правильным и с точки зрения устойчивости конструкции к воздействию удара. Конструкция должна обладать устойчивостью к ударным нагрузкам. Аппаратура, противостоящая разрушающему действию ударов заданной величины и длительности и после их воздействия продолжающая нормально работать, называется удар опрочной, а аппаратура, нормально работающая при воздействии ударов, — у д а р о у с т о йч и в о й. Механические воздействия приводят к перегрузкам. П е р е г р у з к о й называется отношение силы механического воздействия Р к силе тяжести конструкции Р.

Перегрузка 0=Р1Р. Если на конструкцию действует вибрация„изменяющаяся по синусоидальному закону, то величину перегрузки определяют по формуле б = А~э(250, где А — амплитуда вибрации, мм; ( — частота вибрации, Гц. Величину перегрузки прн ударах можно определить экспериментально с помощью специальных приборов, которые называются а кс еле ром етр а ми.

Основными методами защиты от механических воздействий являются вибронзоляцня аппаратуры с помощью амортизаторов н обеспечение механической жесткости и прочности конструкции. А м о р т н з а т о р ы — это специальные устройства для снижения перегрузок, представляющие собой пружинящий элемент, соединяющий блоки нли прибор с вибрирующим основанием (корпусом корабля, фюзеляжем самолета). Введение амортизаторов между электронной аппаратурой н объектом установки ослабляет амплитуду передаваемых колебаний, но не уничтожает их полностью. Поэтому необходимо дополнительно обеспечить жесткость и прочность конструкции.

Жесткость конструкции определяется отношением силы к деформации, вызванной этой силой. Критерием жесткости является обеспечение резонансной частоты конструкции, по крайней мере в три раза большей частоты воздействующих колебаний. Под п р о ч н о с т ыо конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации и разрушения, Повышение жесткости и прочности конструкции связано с усилением ее конструктивной основы, применением ребер жесткости, контровки болтовых соединений, заливкой и обволакиваннем блоков, исключением зазоров.

Прн разработке РЭА обязательно проводят проверку на устойчивость против механических перегрузок на специальных испытательных стендах, осуществляющих вибрацию, тряску и т. д. $1.3. Ремонтопрнгодность и взаимозаменяемость при эксплуатации РЭА Большая часть РЭА в процессе эксплуатации подвергается ремонту. От быстрого и качественного ремонта зависит ее дальнейшая эксплуатация.

Особенно большое значение имеет ремонт для длительно эксплуатируемой стационарной РЭА. Для радиоаппаратуры проводится два вида ремонта: профилактический и аварийный. Про4илакгический ремонт проводится по плану и !8 время его ограничено запланированным перерывом в работе аппаратуры. Такой ремонт производится без нарушения нормального функционирования аппаратуры и является предупредительным. Прн профилактическом ремонте заменяются изношенные части, устраняются обнаруженные в процессе эксплуатации дефекты, которые в дальнейшем могли бы привести к отказу в работе.

Аварийный ремонт проводится в случае выхода нз строя аппаратуры в процессе эксплуатации. Время аварийного ремонта должно быть минимальным. Если имеются запасные узлы или блоки, то они включаются для работы, а в это время проводится ремонт вышедших нз строя устройств. Для оценки ремонтных качеств конструкции вводится понятие ремонтопригодности.

Ремонтолригодность РЭА — это приспособленность конструкции к восстановлению исправности и поддержанию заданной долговечности. Долговечность — свойство конструкции сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Предельное состояние определяется возможностью дальнейшего использования устройства по назначению. Для повышения ремонтопрнгодности в конструкции необходимо предусмотреть: доступность всех входящих в конструкцию частей осмотру, ремонту и замене без предварительного удаления других частей конструкции; наличие контрольных точек для подсоединения измерительных приборов при контроле за работой РЭА; исключение возможности неправильного соединения разъемных частей; возможность установки извлекаемых частей на столе во время ремонта в удобных положениях; применение невыпадающих винтов, быстросъемных пружинных фиксаторов и т.

п. с целью ускорения сборки и разборки конструкции; при конструировании массу крупных узлов и блоков следует выбирать такой, чтобы их мог свободно перемещать один человек. Наиболее сложно обеспечить выполнение первого требования. Характерными конструкциями с обеспечением доступа к внутренним'частям устройства являются книжная, веерная и кассетная (разъемная) конструкции блоков. Блок книжной конструкции (рис. 1.2,а, б) состоит из нескольких субблоков, которые могут откидываться, как страницы книги, вращаясь вокруг оси. Каждая страница может представлять собой печатную плату с установленными на ней интегральными микросхемами гв и другими навесными объемными элементами, установленную в металлическую рамку. Монтаж осуществляется с помощью жгута из объемного провода, проходящего вдоль корешка книги.