Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001), страница 49

З.ЗЕ. Графики зависимости коэффициентов приведения сосредото- ченноЯ массы к распределенной: ! — оба конца балки закреплены; 2 — один конец балки закреплен, другой — сперт, Ю вЂ” оба конца белки оперты; 4 — один конец балки закреплен, лругеа— свободен Таблица 5.13 Характеристики материалов, применяемых в ИЭП а.(У) = п.(У)х(У)0; У (У) = (п,(У)х(У)0)У(4 Уз); (5.96) для кинематического возбуждения Рис. 5.35. Зависимость коэффициента динамичности по ки не мат и ческому возбуждению от частоты возбуждения (5.97) Значения декремента затухания для некоторых материалов приведены а.табл. 5.13.

Коэффициент динамичности рассчитывается во всем диапазоне частот вибрации и может быть представлен либо в виде таблицы, либо в виде графика (рис. 5.35). Рассмотрим кинематическое возбуждение пластины за счет гармонического колебания ее закрепленных краев с амплитудой виброперемещения Яэ. Коэффициент передачи по ускорению будет являться функцией координат и может быть определен по формуле [18) п.(У)К,(х)К,(у)0 «)«=«*)'« '«" п (У)К) (х)кг(у)0 зв ь««)« — «)«.~ (5.98) а,(х, у) т- К«7(х У))1«7 1 )1 «+ УьПг1П где а (х, у) — амплитуда виброускорения точки пластины с координатами х, у; ае = ы Яэ — амплитуда виброускорения краев пластины; )1«7— г 297 296. "0ин 10 уг 14 1,2 1,0 )(0 е =0 00 5=01 )44 02 0 а ««««РУ «0 « К)141 1,0 10 14 (2 1О 00 0,6 Ь 0 -50 Рис.

5.ЗЕ. Зависимости коэффициента формы колебаний от относительной координаты: г — оба края опер«и; э — оба ярая закреплены; Ю вЂ” левый край оперт, правый закреплен; 4 — левый край закреплен, правый— свободный; Б — левый край опер«, правый сво- бодный коэффициент расстройки относительно частоты собственных колебаний 4У-й пространственной формы; 5П вЂ” показатель затухания 1У-й формы колебаний; К«у(х, у) — коэффициент формы колебаний. Так как коэффициент расстройки высших типов колебаний для ре« альных конструкций плат в ИЭП значительно меньше единицы, то можно ограничиться лишь основным типом колебаний.

В этом случае выражение (5.94) упрощается: «) У) =)«)* у)) . )«9«) )««)ю*)«' )«) — 'ь»)' -';, « )« -«) )'+ ) М Значения коэффициента Кг(б) для различных условий закрепления краев пластины приведены на рис. 5.35. 3. Определяем виброускорение и виброперемещение модулей и элементов конструкций ИЭП.

Для механической системы с одной степенью свободы расчет амплитуд ускорения ая и виброперемещения Я проводится по следующим формулам: для силового возбуждения а,(У) = 4т У~(о(У)р(У) = ао(У)р(У); Я.(У) = со(У)р(У), где рэ(У) = аэ(У)/(4тзУз) — амплитуда виброперемещения основания. Для пластины (платы); в случае силового возбуждения в случае кинематического возбуждения ав(х,у У) = 4т У ЫУ)7(х,у«У) = ае(У)7(х У У)~ (5 99) Ых У У) = ЫУ)7(х, У, У) Таблица 5 14 Допустимые стрелы прогиба фольгнрованных материалов Нормальная толщина Допустимая стрела прогиба, мм Одностороннее фольгирование Двустороннее фольгирование Гетинакс Стеклотекстолит Гетинакс Стеклотекстолит листа т К = 2з1п —; 2и' (5.100а) Результаты расчета удобно представлять либо в виде таблицы, либо в виде графика. Для пластины необходимо рассчитать виброускорение, максимальное по поверхности.

4. Определяем максимальный прогиб пластины относительно ее краев. Для силового возбуждения 2и х К„= — соз —, У ит 1 2и' (5.1006) 6„= Нь(х,у, У) Для кинематического возбуждения 6 = ~Я (х,у,у) — со(7)] а„= Н„К., 5. Проверяем выполнение условия вибропрочности. Оценка вибропрочности производится по следующим критериям: для микросхем, транзисторов и других компонентов амплитуда виброускорения должна быть меньше допустимых ускорений ахьл, т.е. ал ллх < аллл, 'значения адов определяются в процессе анализа компонентной базы; для элементов конструкции ИЭП типа пластин (плат) стрела прогиба на расстоянии 1 не должна превышать значения 61, вычисляемого по формуле 2Н„, т Ец,~ — — —" з1п —; 2хУо 2и' (5.101а) 61 — — 6л,л)э, где 6д „вЂ” допустимый размер стрелы прогиба на длине 1 м (для фольгированных стеклотекстолита и гетинакса определяется из табл.

5.14), т.е. 6, < Ьх,„7э; для печатных плат с компонентами должно выполняться условие 6, < О,ООЗЬ, где Ь вЂ” размер стороны печатной платы, параллельно которой установлены компоненты. В том случае, когда условия вибропрочности не выполняются, необходимо изменить конструкцию ИЭП, увеличив жесткость несущих элементов. Радикальным решением вопроса обеспечения вибропрочности является применение амортизации [11;18]. Рис. з.эт.

Формы ударных импульсов: 1 — полусинусоидальнал; Š— четвертьсинусоидальнвл; Ю вЂ” прлмоугольнлл; 4 — треугольнлл; 4 — трапецие- лиднал 299 298 0,8 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 109 109 55 40 30 30 109 109 30 25 15 15 55 55 27 20 15 15 22 22 11 11 11 11 Расчет иа действие удара Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса (рис. 5.37). Следует иметь в виду, что максимальное воздействие на конструкцию ИЭП оказывает импульс прямоугольной формы. 1. Определяем условную частоту ударного импульса ы = т/т, где г — длительность ударного импульса. 2. Определяем коэффициент передачи при ударе (18]: для прямоугольного импульса для полусинусоидального импульса где и — коэффициент расстройки; и = ы/2х7е, уе — частота собственных колебаний конструкции. 3. Рассчитываем ударное ускорение где Ну — амплитуда ускорения ударного импульса.

4. Определяем максимальное относительное перемещение: для прямоугольного импульса для полусинусоидального импульса Я/Н 2т/в(из — 1) 2и 5. Проверяется выполнение условий ударопрочности по следующим критериям: для компонентов схемы ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. ау < аудьл, где аульл определяется из анализа компонентной базы; Т < 0,00ЗЬ, для амортизированных систем Ль = Ло11''ьКзКзКсас(Т,Кя), (5.102) ~чпзх С 1сз н+1 ).~ )-с 2 — — — с:2-) а) оо — оу + вот~ ПЕРЕННВНйегЕИЬ 1 резерйний знеменгн р/ г) ап = оо2т~о.

301 300 Таблица 5.15 Значения коэффициента восстановления скорости от материала соударяющихся тел для компонентов типа пластин (плат) должно выполняться условие 2 Сгпзх ( Хдоп1 где бдсп определяется по табл. 5.14; для печатных плат с компонентами где о — размер стороны печатной платы, параллельно которой уста- новлены компоненты; где Ьс — свободный ход амортизатора. б. Частным случаем ударного воздействия является удар при падении ИЭП. Действующая при этом перегрузка находится следующим образом: определяем относительную скорость соударения где о„= т/Гдй — скорость ИЭП в момент соударения; Н вЂ” высота падения ИЭП; о = о,К вЂ” скорость отскока; К вЂ” коэффициент восстановления скорости, выбирается иэ табл. 5.15; вычисляем действующее на ИЭП ускорение: Условие прочности проверяется аналогично и. 5 по ударному ускорению. 5.2.8.

Расчет надежности ИЭП Расчет надежности заключается в определении показателен надежности ИЭП по известным характеристикам надежности составляющих элементов конструкции и компонентов схемы с учетом условий эксплуатации. Для расчета надежности необходимо иметь логическую модель безотказной работы системы. При ее составлении предполагается, что отказы элементов и компонентов независимы, а элементы, компоненты и система в целом могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном или неработоспособном. Элемент или компонент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на логической схеме надежности. Элементы или компонент, отказ которого не приводит к отказу системы, считается включенным параллельно.

Расчет надежности ИЭП по внезапным отказам 1. Из анализа логической схемы надежности определяется спосоБ резервирования, используемый в ИЭП. Если логическая схема состоит только иэ последовательно включенных элементов и компонентов, то система является нерезервированной. Логические схемы резервированных систем приведены на рис. 5.38. 2. Определяются интенсивности отказов элементов и компонентов с учетом условий эксплуатации ИЭП: где Ло; — номинальная интенсивность отказов; К| и Ко — поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов; Ряс. в.зв. Логические схемы надежности ре р р езе ви ованных систем: з— об зс е зироззнис; 6 — пассивное раздельное резервирование; в— — з общее еззрзироззние; д — скользящее рздробное резервирования; з — активное о щсз рез ззрзирозание Р(!р) = ехр ~ — ~Л,!р г=! (5.103) где и! — число элементов и компонентов.

При этом интенсивность отказов системы л=~лг, г=! а среднее время наработки до отказа Т= 1/Л. Для пассивного общего резервирования (см. рис. 5.38,а) л+! г / лз ( р) = ЛЛ ~1 ехр ~ — ~ ~Л!тр, (5 104) Ею! 1=1 где Й вЂ” кратность резервирования. Для пассивного раздельного резервирования (см.