Пирогова Е.В.- Проектирование и технология печатных плат (1072331), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Возбуждение системы — кинематическое, так как источник вибраций внешний. Решение. 1. Определение частоты собственных колебаний. Считаем, что ячейке равномерно нагружена. Частоту собственных колебаний равномерно нагруженной пластины вычисляем по следующей формуле [141: (Ю 1 Ь 1 62,372 2я а' ЧМ1 2п(220 Гбз) = 287,412 Гц, где а = 220 мм — длина пластины (совпадает с длиной ячейки); Ь = 100 мм — ширина пластиньк Ю вЂ” цилиндрическая жесткость: ЕЬз 302 10м(15 10-з)з вз) 12(1 0 22з) ях. Это означает практически полипе отсутствие механических воздействий, поэтому расчеты на виброустойчивость и удароустойчивость лишены смысла.
Механические воздействия имеют место лишь при транспортировке. Блок транспортируется в собранном упакованном и законсервированном виде автомобильным, железнодорожным (в закрытых транспортных средствах), водным (в трюмах судов) или авиационным транспортом (в герметизированных контейнерах). Целью расчета является определение действующих на ЭРИ и ПП перегрузок при действии вибрации, а также максимальных перегрузок и проверка этих ЭРИ и ПП на вибропрочность, Исходные данные: диапазон действующих вибраций ~К= 1...200 Гц; виброускорение ао = 19,б м/сз. Боковые стороны ПП расположены в направляющих, считаем их опертыми. На третьей стороне ПП расположена вилка разъема, на четвертой— панель, будем считать, что эти края ПП жестко защемлены.
Расчетная модель представлена на рис. П.5.1. Зд:сь, Е=! 3,02' 10";85/мз — модуль упругости для материала плиты; Ь = 1,5 мм — толщина платы; ч = 0,22 — коэффициент Пуассона; М- масса. пластины с ЭРИ, кг: Мм М + Мэри = 0 Об8 + 0 032 = Ог1 кг, где ̄— масса ПП: М,мРапЬ(7Ьм205 10з,15 10-3 220 10-з 100 10-3 0,0б8кг; раа ьт 2,05 10' кг/мз — плотность материала платы СФ; Мэу„— ~асса ЭРИ. Масса ЭРИ, кг, рассчитывается при анализе элементной базы ячейки по табл.
П.5.1: Таблнгрг Л.5. Л Характерзгствкм здемептаоа базы Диапазон Днапазон Внбропе- Ударные Вааж- ИнтвнснвНанменованне „Масса, г темпера- амбра- регрузкн, перегрузка, ность, % ность откатур, С пна, Гп 8 .Э (прн'С) зов, 1О а 1/ч ккьпа 1 -60...+85 1...800 5 20 98(35) 0,01 кзб)тл1 564ЛП13 -45...+85 -45...+85 1...600 !О 98(25) 0,015 ол 98(2з! о,оп О,у 564ЛНг -45...+85 98(25) 0,017 5П1424 10 0,7 -45...+85 1...600 10 20 98(2Н 0,015 3 2,9 60...+125 1...Я)00 30 75 98(25) 0,1 резисмсрм С2-ЗЗН 40 . 0,25 .-60. +125 1...ЯЮО 20 20 98(20) 0,01 Лреобразоеа мель ТМН24128 э! (на!мы 37(АСО -40...+75 0.15 -. -55...+85 1...600 УО 2Д5226 98(35) 0,1 0,2 -55...+85 1...600 10 98(35) 0,1 Мэр„— - ~ч~ Лгглгг = 0,032 кг, (72 Д4 К мгс а+Р— +7 — ~ м2237 ! ! = б2,372.
где лз! — масса 1-го ЭРИ 1-го типа; ут) — количество ЭРИ 1-го типа; зз — коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины, определяется по формуле 515 Здесь /с~22,37,'а= 1, р=0,48, у 0,19 — коэффициенты, соответствующие заданному способу закрепления сторон ПП. Для других способов закрепления ячейки в модулях более высокого конструктивного уровня см. 1141. Таким образом, собственная частота рассматриваемого элемента констРУкЦии 10 = 287,408 Гц, что значительно превышает частоты действующих на конструкцию вибраций (601 = 1...200 Гц). 2.
Определение коэффициента динамичности. Для случая кинематического возбуждения, когда источник вибрации находится вне ЭА„коэффициент динамичности рассчитывают по слелующей формуле: ~1+ 09 61 — 0,696')' ° 0,0!' 0,696' 0+0,01' 0.696' где е = 0,01 — показатель затухания для стеклотекстолита; П вЂ” коэффициент расстройки. Найдем и для максимальной частоты действующей вибрации: и= — *= =0,696. 200 .(0 287,408 у(х,у)— 9 4Г-0'9' + '0' где К(х) = 1,29; К,(у) = 1,28 — коэффициенты формы колебаний [141. Подставляя численные значения, получим: (1 + (1,29 .
1,28 — 1)0 6969 ]0 + 0 010 . 0,6960 у(х,у)— 1 0 696л)0 + 0 01т 0 696 Здесь | = 200 Гц — максимальная частота действующей вибрации. Для остальных частот действующей вибрации коэффициент расстройки будет меньше и соответственно коэффициент динамичности будет ближе к 1. 3. Определение амплитуды вибросмещения основания. Найдем амплитуду вибросмещения основания для максимальной частоты возбуждения по следующей формуле: а, = 0 = ' =1,241.10 ' м.
0 = 4я0Г0 4 Р 2006 4. Определение виброускорения и виброперемещения ЭРИ. Виброускорение и виброперемещение определим для элемента К2— реле РЭС80, расположенного пракгически в центре ПП, и, следовательно, нагрузки на который будут максимальны. Найдем относительные координаты центра элемента К2. е, =-= — =0,477; а =-= — =0,45.
х 105 у 45' а 220 ' ' 9 а 100 Коэффициент передачи по ускорению рассчитывается по следующей формуле: 516 14«иджеява Определим виброускорение: ..; ' и.';,4: ~.;.' ',,4::Х а,(х, у) = а,(х, у) т(х, у) = 19,6 2,551 = 50 м/с'. Выразим виброускорение в единицах я: а,(х,у) = 5,1«, где я= 9,81 м/~с. Определим вибррперемещение: Я,(х,у) Е т(х,у) =1,241 10 ' ° 2,551= 3,166 10 ' м.
5. Определение максимального прогиба ПП. Будем считать виброперемещение элемента Я2 максимальным по ПП. Тогда максимальный прогиб ПП определяется по следующей формуле: б, =ф,(х,у) — Г0~ =~3,!66 10 ' — 1,241.10 '1'= 1,925 10 ' м. 6. Проверка выполнения условия вибропрочности. 6.1. Для элемента Л2, Действующее на элемент К2 при максимальной частоте вибраций виб- роускорение а,(х, у) = 5,1» меньше допустимого а „= 30« на этот элемент. Следовательно, условие вибропрочности выполняется.
Поскольку рассматриваемый элемент А2 находится в наихудших усло- виях (в условиях максимальной нагрузки), можно считать, что условие вибропрочности выполняется и для остальных ЭРИ. 6.2. Для печатной платы с ЭРИ. Допустимый прогиб ПП определяется по формуле б, „= О,ООЗЬ. Для обеспечения вибропрочности ПП необходимо выполнение следую- щего условия: 6, < О,ООЗЬ, где Ь = 220 10 ' м — ' сторона ПП, параллельно которой установлены ЭРИ.
Допустимый прогиб равен Ю =0,003 220 10 ' =6,6.10 4 м. Подставляя численные значения, получим: 6,=1,925 10'м<6,6 10'м. Максимальный прогиб ПП меньше допустимого, следовательно, усло- вие вибропрочности выполняется. Вывод: виброускорение и максимальное относительное перемещение меньше допустимых для ЭРИ ячейки, и таким образом, удовлетворяются требованиям ТЗ на вибропрочность ячейки. Следовательно, дополнитель- ных конструкционных мер по повышению жесткости ПП на данном этапе расчета не требуется.
Управлять жесткостью ПП можно выбором способа закрепления ПП, геометрических размеров, соотношения сторон, применением ребер жест- кости, обечаек, рамок. Повышение жесткости ПП ведет к смещению час- тоты свободных колебаний за верхнюю границу диапазона частот внешних воздействий и позволяет исключить резонансные явления.
П.е. Расчет на действие удара ПП в составе ячейки и блока может подвергаться ударным воздействиям при эксплуатации, транспортировке, монтаже и т. д. При ударе ПП и ЭРИ испытывают нагрузки в течение малого промежугка времеви и больших значениях ускорений, что может привести к значительпЬ(м йх повреждениям. Интенсивность ударного воздействия зависит,от формы, амплитуды и длительности ударного импульса. Форма реального ударного импульса определяется здвисимостью ударного ускорения от времени. При расчетах реальную форму заменяют эквивалентной: например, прямоугольной, треугольной, полусинусоидальной. За амплитуду ударного импульса принимают максимальное ускорение при ударе.
Длительностью ударного импульса является интервал времени, в течение которого действует ударный импульс. Конструкции всех элементов ЭА, работающие в условиях ударов, в том числе и ПП с ЭРИ, должны отвечать требованиям ударопрочности и удароустойчивости. Ыаропрочность — способность конструкции рыполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах после воздействия ударов. 5Вароуетойчивость — способность конструкции выполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах во время воздействия ударов.
Конструкция ЭА отвечает требованиям ударопрочности, если перемещение и ускорение при ударе не превышает допустимых значений, а элементы конструкции обладают запасом прочности на изгиб. Исходными данными при расчете являются: масса ПП, и ЭРИ, геометрические размеры ПП, характеристики материала ПП (плотность, модуль упругости, коэффициент Пуассона), длительность удара т, ускорение а или перегрузки при ударе, частота ударов ч.
Л Пример. Целью расчета является проверка условий ударопрочности. Выполним расчет для той же ячейки ПП и ЭРИ, что и расчет на действие вибрации (см. Приложение 5 и рис. 7.4). Условия примера те же, что и при расчете на вибропрочность, кроме некоторых исходных данных. Исходные данные: длительность удара т= 5...10 мс; ускорение а= = 100 м/сз; частота ч = 40...120 мин-'. Решеиие. 1. Определение условной частоты ударного импульса. Определяем условную частоту ударного импульса для наихудшего случая (т = 5 мс) 1141: ы к/с = я/0,005 = 628,319 с '. .Цяывааяяе 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
