lec06 Защита от механ воздействий и помех (Лекции проф Давыдова УГГИ), страница 2
Описание файла
Файл "lec06 Защита от механ воздействий и помех" внутри архива находится в папке "Лекции проф Давыдова УГГИ". Документ из архива "Лекции проф Давыдова УГГИ", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "основы конструирования и технологии приборостроения радиоэлектронных средств (окитпрэс)" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "основы конструирования и технологии рэс" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "lec06 Защита от механ воздействий и помех"
Текст 2 страницы из документа "lec06 Защита от механ воздействий и помех"
Схемы размещения амортизаторов. Конструирование системы амортизации РЭА обычно начинается с выбора типа амортизаторов и схемы их размещения. Выбор амортизаторов производят исходя из допустимой нагрузки и предельных значений параметров, характеризующих условия эксплуатации. К таким параметрам относятся: температура окружающей среды, влажность, механические нагрузки, присутствие в атмосфере паров масла, дизельного топлива и т. д.
Рис. 6.1.2.
Выбор схемы расположения амортизаторов зависит главным образом от расположения аппаратуры на носителе и условий динамического воздействия. На рис. 6.1.2 представлены основные схемы расположения амортизаторов. Вариант 'а' довольно часто используется для амортизации сравнительно небольших по габаритам блоков. Такое расположение амортизаторов удобно с позиций общей компоновки блоков на объекте. Однако при этом расположении амортизаторов принципиально невозможно получить совпадение центра тяжести (ЦТ) с центром масс (ЦМ) и не получить рациональной системы. То же можно сказать про вариант размещения 'б'. Вариант размещения 'в' позволяет получить рациональную систему, однако такое расположение амортизаторов не всегда удобно при размещении на объекте. Размещение типа 'г' и 'д' является разновидностью варианта 'в' и используется в том случае, если лицевая панель блока размещается вблизи амортизатора, расположенного снизу. Размещение амортизаторов типа 'е' используется в стоечной аппаратуре, когда высота РЭА значительно больше глубины и ширины стойки. Чтобы ослабить колебания стойки вокруг осей х и у, ставят дополнительно два амортизатора сверху стойки.Прочность конструктивных элементов. Механическую прочность элементов конструкции проверяют методами сопротивления материалов и теории упругости для простейших конструкций с распределенной и смешанной нагрузкой. В большинстве практических случаев конструкции деталей РЭА имеют более сложную конфигурацию, затрудняющую определение в них напряжений. При расчетах сложную деталь заменяют ее упрощенной моделью: балкой, пластиной, рамой.
К балкам относят тела призматической формы, длины которых значительно превышают все прочие геометрические размеры конструкции. Концы балок защемляются (сваркой, пайкой), опираются шарнирно-подвижно (установкой в направляющие) или шарнирно-неподвижно (одиночное винтовое соединение). Пластинами считают тела прямоугольной формы, толщина которых мала по сравнению с размерами основания. К подобным конструкциям относят печатные платы, стенки кожухов приборов, стоек, панелей и прочих подобных конструкций. Жесткое закрепление края пластин осуществляется пайкой, сваркой, зажимом, винтовым соединением; шарнирное закрепление - установкой пластин в направляющие, гнездовой соединитель. Рамными конструкциями моделируются многовыводные компоненты: микросхемы, реле и пр.
При проектировании конструкции выполняют:
- проверочные расчеты, когда форма и размеры детали известны (выявлены при конструировании);
- проектные расчеты, когда размеры опасных сечений неизвестны и их определяют на основе выбранных допустимых напряжений;
- расчеты допускаемых нагрузок по известным опасным сечениям и допустимым напряжениям.
При проведении проверочных расчетов на упругие колебания с учетом направления воздействия вибраций выделяют детали и узлы, имеющие наибольшие деформации, выбирают расчетные модели, рассчитывают собственные частоты, определяют нагрузки и сравнивают полученные значения с пределами прочности выбранных материалов, при необходимости принимают решение о повышении прочности конструкции.
Для увеличения вибропрочности в конструкции отдельных элементов вводятся дополнительные крепления, ребра и рельефы жесткости, отбортовки, выдавки, используются материалы с высокими демпфирующими свойствами, демпфирующие покрытия.
Внешние вибрационные воздействия часто задаются довольно узким диапазоном частот. В правильно сконструированной аппаратуре собственная частота fo конструкции не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Хотя любая конструкция обладает несколькими значениями собственных частот, однако расчет выполняется только для низших значений fo, поскольку деформации конструкций в этом случае будут максимальными. Если низшее значение собственной частоты входит в диапазон внешних воздействий, то конструкцию дорабатывают с целью увеличения fo и выхода из спектра частот внешних воздействий.
Под жесткостью конструкции понимается способность системы (элемента, детали) противостоять действию внешних нагрузок с деформациями, не допускающими нарушение ее работоспособности. Количественно жесткость оценивается коэффициентом жесткости = Р/, где Р - действующая сила; максимальная деформация. Конструкцию можно представить в виде совокупности элементов (деталей), каждый из которых работает как балка определенной длины и сечения, закрепленная на одном или обоих концах. Известно, что жесткость защемленной на одном конце балки, находящейся под воздействием сосредоточенной нагрузки, вычисляется по выражению EF/l при работе балки на растяжение или сжатие и по выражению 3EJ/13 при работе балки на изгиб (Е - модуль упругости материала балки; F - площадь сечения; J - осевой момент инерции; l - длина балки). Чем больше модуль упругости материала, тем выше жесткость балки. Жесткость конструкции зависит от длины, формы и размеров поперечного сечения балки.
В таблице приведены параметры материалов, применяющихся для конструкций РЭА. Удельная прочность и жесткость материалов рассчитывается по следующим выражениям:
• для металлов: pуд = []p/ , иуд = []и2/3/, Еуд = E/
• для неметаллов: pуд = []p/ , иуд = []и2/3/,
где р — плотность вещества.
Параметры конструкционных материалов
Материал | Марка | р, МПа | Е, ГПа | г/см2 | Удельная прочность и жесткость | ||
руд | иуд | Еуд | |||||
Сталь углеродистая | Ст10 | 334 | 203 | 7,85 | 42,5 | 12 | 26 |
Ст45 | 600 | 200 | 7,85 | 76,5 | 18 | 25,5 | |
Сталь легированная | 39ХГСА | 490 | 198 | 7,85 | 62 | 15,7 | 25,3 |
Алюминиевые сплавы | АД-1 | 58 | 69 | 2,7 | 21 | 7,7 | 26 |
В-95 | 275 | 69 | 2,8 | 96 | 21 | 24 | |
Магниевые сплавы | МА2-1 | 255 | 40 | 1,8 | 142 | 27 | 23 |
МА2-8 | 275 | 40 | 1,8 | 154 | 29 | 22 | |
Медные сплавы | Л-63 | 294 | 103 | 8 | 35 | 11 | 12 |
Бр-Б2 | 392 | 115 | 8 | 48 | 13 | 14 | |
Титановые сплавы | ВТ1-0 | 687 | 113 | 4,5 | 152 | 28 | 25 |
ВТЗ-1 | 1176 | 113 | 4,5 | 218 | 41 | 25 | |
Фенопласт | К-21-22 | 64 | 8,6 | 1,4 | 38 | 46 | 6,2 |
Пресс-материал | АГ-4С | 245 | 34 | 1,8 | 273 | 136 | 19 |
Гетинакс | II | 98 | 21 | 1,4 | 49 | 70 | 15 |
Текстолит | ПТК | 157 | 10 | 1,4 | 70 | 112 | 7 |
Стеклотекстолит | ВФТ-С | 245 | — | 1,85 | 180 | 132 | — |
Фторопласт | 4А | 14 | 0,44 | 2,2 | 10 | 6,2 | 0,2 |
Стеклопластик | СВАМ-ЭР | 687 | 21 | 2 | 221 | 343 | 10,3 |
Пенопласт | ПС-1 | — | 0,15 | 0,35 | 14 | — | 0,45 |
Вибрации, направленные ортогонально к плоскости печатной платы, попеременно изгибают ее и влияют на механическую прочность установленных на ней микросхем и компонентов. Если компоненты считать жесткими, то изгибаться будут их выводы. Большинство отказов компонентов происходит из-за поломки паяных соединений выводов с платой. Наиболее жесткие воздействия имеют место в центре платы, а для прямоугольных плат еще и при ориентации тела элемента вдоль короткой стороны платы. Приклеивание компонентов к плате значительно улучшает надежность паяных соединений. Защитное лаковое покрытие толщиной 0,1.. .0,25 мм жестко фиксирует компоненты и увеличивает надежность РЭА.
Механические напряжения на паяные соединения от воздействия вибраций можно уменьшить: увеличением резонансных частот, что позволяет уменьшить прогиб платы; увеличением диаметра контактных площадок, что повышает прочность сцепления контактной площадки с платой; подгибом и укладыванием выводов элементов на контактную площадку,
что увеличивает длину и прочность сцепления паяного соединения; уменьшением добротности платы на резонансе ее демпфированием многослойным покрытием лака.
Экспериментальные данные собственных частот печатных плат
Размеры ПП, мм | 35 | 70 | 140 | Толщина ПП, мм |
Собственная частота, Гц | ||||
25 | 2780 | 2070 | 2260 | 1,0 |
5100 | 3800 | 3640 | 1,5 | |
50 | 1400 | 690 | 520 | 1,0 |
2600 | 1270 | 955 | 1,5 | |
75 | 1120 | 450 | 265 | 1,0 |
2030 | 830 | 490 | 1,5 |
В таблице выше приведены экспериментальные данные по собственным частотам ПП в зависимости от их линейных размеров. Материал плат - стеклотекстолит, монтаж элементов - двусторонний, фиксация платы - по всему периметру. Чтобы собственные частоты превысили границы верхнего диапазона частот внешних воздействий, необходимо увеличивать толщину или уменьшать ширину (длину) платы.