Book4 (560670), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Анализ зависимости коэффициента передачи при ударе η_{уд mах} от

частотной расстройки v (см. рис. 4.28 и 4.29) позволяет сделать вывод
о том, что условия эффективных виброизоляции и удароизоляции кон-
струкций не совпадают. Если виброизоляция конструкций обеспечива-
ется при расстройках v = 5...6, то для смягчения ударов требуются бо-
лее высокие значения v . В то же время из (4.31) и (4.33) видно, что сни-

165

жение жесткости амортизаторов, позволяющее повысить частотную
расстройку, при ударных воздействиях ведет к быстрому росту переме-
щений.

Расчет удароизоляции конструкций РЭС состоит в определении по
исходным данным перемещения, ускорения и коэффициента передачи
при ударе.

Исходными данными для расчета служат масса удароизолируемого
объекта m, тип и параметры амортизаторов (жесткость амортизатора
k_а), форма и характеристики (амплитуда а _mах и длительность τ) удар-
ного импульса.

Расчет удароизоляции выполняют в следующем порядке.

Находят условную частоту возбуждения ω = π/τ и частоту свобод-
ных колебаний системы ω ₀ = , где k — суммарная жесткость амортизаторов. Затем определяют частотную расстройку v = ω/ω ₀ и по

формулам (4.31)—(4.33) при синусоидальном ударном импульсе или по
формулам (4.34)—(4.36) при прямоугольном импульсе находят динами-
ческие характеристики системы.

Пример 4.6. Блок массой 25 кг установлен на четыре амортизатора
типа АПН-4 (k _z = 32,3 Н/мм). Произвести оценку удароизоляции блока

при действии на основание синусоидального импульса амплитудой
α_mах = 6 g и длительностью τ=10мс.

Условная частота возбуждения ω = π/τ = 3,14/10•10^-3=314 Гц.
Частота свободных колебаний системы удароизоляции

ω ₀ = -= V4 • 32,3 • 10 ³/25 = 71,8 Гц.

Частотная расстройка v = ω/ω ₀ = 314/71,8 = 4,37.

По формуле (4.33) находим коэффициент передачи при ударе

Максимальное ускорение блока ž _шах = η_уд а _mах=0,46 • 6 g = 2,74g .
Максимальное смещение при ударе

-

Полученное значение смещения блока не превышает допустимой
величины прогиба амортизатора. Другие динамические характеристики
также свидетельствуют о правильности заданных параметров системы
удароизоляции.

166

4.7. Конструктивные способы защиты РЭС
от механических воздействий

Вибро- и ударозащита конструкций РЭС с помощью амортизаторов,
применяется в конструкциях третьего и более высокого структурного
уровня (блоки, устройства и т.д.). Это обусловлено тем, что номиналь-
ная нагрузка даже легких амортизаторов может быть обеспечена начи-
ная с уровня блока, а конструктивные потери за счет увеличения массы
и объема конструкции становятся менее заметными.

В то же время ряд эффективных мер защиты конструкций от меха-
нических воздействий может быть применен при разработке микросбо-
рок и функциональных узлов. Эти меры имеют конкретное конструк-
тивное воплощение, типичное для каждого структурного уровня, и на-
правлены на повышение демпфирующих свойств и жесткости конст-
рукций.

При конструировании микросборок предусматривается вибро- и уда-
роизоляция компонентов. Для уменьшения коэффициента передачи ме-
ханических воздействий, приложенных к подложке, компоненты (бескор-
пусные полупроводниковые приборы, интегральные микросхемы и др.) за-
крепляются на подложке с помощью вибропоглощающего клея. После
полимеризации клей остается эластичным, поэтому система «компонент
— клеевая прослойка — подложка» может быть представлена моделью
механической колебательной системы с кинематическим возбуждением
(см. рис. 4.6). Перечень применяемых клеев достаточно широк, но чаще
всего используются клеи КВК-68, ВК-9 и МК-400.

Другим решением, способствующим повышению вибропрочности
микросборок, является ограничение длины гибких выводов компонен-
тов и проволочных перемычек. Проволочный вывод компонента и пере-
мычка могут быть представлены моделью балки круглого сечения с
жестким закреплением на концах. Поэтому ограничение на длину бал-
ки является ограничением снизу частоты свободных колебаний из усло-
вия вибропрочности конструкции. Допустимая длина вывода (перемыч-
ки между двумя точками закрепления) определяется из неравенства
1≤100d, где d — диаметр вывода перемычки. Перемычка монтируется
без натяжения, однако начальный ее прогиб (консольность) не должна
превышать 10 d.

На втором структурном уровне (функциональные узлы) устойчиво-
сти конструкций к механическим воздействиям добиваются за счет ис-
пользования вибропоглощающих адгезионных материалов и сред, а
также за счет различных способов повышения жесткости конструкций.
Так, например, для уменьшения амплитуды резонансных колебаний пе-

167

чатных плат часто применяются вибропоглощающие слои. Показано
[27], что коэффициент динамичности печатной платы, состоящей из
трех слоев стеклотекстолита с вибропоглощающими прокладками
между слоями, снижается приблизительно в восемь раз без заметного
увеличения массы и габаритов.

Другим примером применения
вибропоглощающих слоев слу-
жит конструкция односторонней
функциональной ячейки на бес-
корпусных микросборках. Микро-
сборки и печатная плата закреп-
ляются на металлической рамке с
помощью демпфирующего ком-
паунда КТ-102.

Рис. 4.30. Конструкция функциональных
ячеек с низким коэффициентом динамич-
ности: а —двухсторонняя на металличе-
ской рамке; б — двухсторонняя на печат-
ных платах

Использование компаунда КТ-
102 в качестве адгезива в конст-
рукции двухсторонней функцио-
нальной ячейки на микросборках
(рис. 4.30, а) и двухсторонней
ячейки на печатных платах, сое-
диненных между собой клеем
КВК-68 (рис. 4.30, б), позволяет
получить конструкции с коэффи-
циентом динамичности μ. = 3.

Заливка узла со стороны ра-
диоэлементов вибропоглощаю-
щим пенополиуретаном снижает
амплитуду резонансных колеба-
ний более чем в 10 раз. Ухудшение ремонтопригодности и условий теп-
лообмена таких конструкций можно в значительной мере исключить,
применяя слои сложной конфигурации, обеспечивающие неполное по-
крытие элементов и доступ к отдельным точкам платы (рис. 4.31).

Повышение жесткости конструкций ведет к смещению спектра час-
тот свободных колебаний за верхнюю границу диапазона частот внеш-
них воздействий и позволяет исключить резонансные явления. Для
полного устранения резонансных колебаний необходимо, чтобы часто-
та свободных колебаний основного тона была не менее чем на октаву
выше верхней частоты внешних воздействий, т.е.f₀₁ /f_в ≥ 2.

Управлять жесткостью конструкций функциональных узлов можно
выбором способа закрепления плат, геометрических размеров, приме-
нением в конструкции ребер жесткости, обечаек, рамок.

168

Связь способа закрепления
пластин и частоты свободных ко-
лебаний устанавливается форму-
лами (4.17) и (4.19) через параметры а _i и С соответственно. Количественную оценку этой связи можно получить из табл. 4.4 и 4.5.Так, например, из данных табл. 4.5 следует, что для пластины с отношением сторон а/b = 1 переход от свободного опирания к жесткому
закреплению всех сторон ведет к
росту частотной постоянной С
приблизительно в 1,8 раза. Для
других отношений сторон значе-
ние С возрастает примерно в 2,1
раза.

Зависимость частоты свобод-
ных колебаний прямоугольной
пластины от размера сторон ил-
люстрируется графиком на рис.
4.32. График построен для пла-
стины с отношением сторон
a/b - 1 при свободном опирании
по всем сторонам (частотная по-
стоянная С =45,8 и толщина пла-
стины h =1 мм). Начальный размер пластины а _н = 100 мм. Из графика видно, что частота свободных колебаний уменьшается в четыре раза при увеличении размера стороны в два раза.

На рис. 4.33 приведена зависи-
мость относительного изменения
частоты свободных колебаний той
же пластины от отношения сто-
рон а/b. Нормирование частоты
произведено относительно на-
чального значенияf_01н для

а = b= 100мм.

Рис. 4.31. Применение вибропоглощаю-
щих материалов в конструкциях РЭС:
а — заливка узла пенополиуританом;
б —заполнение межплатного пространства вибропоглощающим материалом;

1 — плата; 2 — радиоэлемент;

3 — вибропоглощающий материал;

4 —направляющие

Рис. 4.32. Зависимость частоты свобод-
ных колебаний платы
от размера стороны

Толщина пластины h пересчитывается в частоту свободных колебаний через нормированную относительно площади массу т₀ и цилиндрическую жесткость D. При увеличении толщины пластины масса т₀ возрастает линейно, а цилиндрическая жесткость — пропорционально h³ . Зависимости m₀/m_0н (прямая 1) иD/D_H (кривая 2) от относительного изменения толщины пластины (h_н=0,5 мм ) из фольгированного стеклотекстолита (E = 30,2·10⁹ Па, ρ=1,85·10³ кг/м³, ε=0,22)
приведены на рис. 4.34. Частота свободных колебаний пластины возра-
стает пропорционально h , относительное изменение частоты f₀₁/f_01H
от толщины пластины соответствует прямой 1.

Рис. 4.33. Зависимость частоты

свободных колебаний пластины

от отношения сторон

Рис. 4.34. Зависимость нормированной массы и

жесткости пластины

от ее толщины

Влияние элементов конструкции функциональных узлов, повышающих жесткость (ребра жесткости, рамки, обечайки и др.), на частоту свободных колебаний проанализировано в разд. 4.3.4.

5. ТЕПЛООБМЕН В КОНСТРУКЦИЯХ РЭС
И РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА

Конструкции РЭС как преобразователи электрической энергии в
большинстве случае обладают низкими коэффициентами полезного
действия. Поэтому в процессе работы РЭС большая часть подводимой
электрической энергии преобразуется в тепло, которое расходуется на

170

Характеристики

Список файлов книги