63594 (588988), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

4. Розрахунки, підтверджуючі робото здатність пристрою

1. 4.1 Розрахунок теплового режиму

Визначальними параметрами для розрахунку є питомі потужності розсіювання блоку приладу в цілому та нагрітої зони q_к та q₃ відповідно:

q_к=P₀/S_к

q₃= P₀/S₃

де P₀ – потужність, що розсіюється приладом. В нашому випадку основна потужність виділяється на блоці живлення та невелика частина на платі. В загальному випадку P₀=10Вт.

S_к – площа поверхні корпусу приладу;

S₃ - умовна поверхня нагрітої зони.

S_к=2(l₁∙l₂+( l₁+l₂)∙l₃)

S₃=2∙(l₁∙l₂+( l₁+l₂)∙l₃∙k₃)

де l₁, l₂, l₃ – відповідно довжина, ширина та висота корпусу;

k₃ – коефіцієнт заповнення об’єму.

S_к=2∙(0,283∙0,166+(0,283+0,166)∙0,08)=0,166 м²

S₃=2∙(0,283∙0,166+(0,283+0,166)∙0,08∙0,2)=0,108 м²

Тоді маємо q_к=10/0,166 =60,2 Вт/м²; q₃=10/0,108=92,6 Вт/м²

В загальному випадку перегрів корпусу герметичного апарату, що працює при температурі t=35°С відносно навколишнього середовища визначається залежністю:

υ₁=0,1472∙q_к-0,2962∙10^-3 q_к²+0,3127∙10^-6∙q_к³

де q_к – питома потужність корпусу приладу, Вт/м²

υ₁=0,1472∙60,2 -0,2962∙10^-3 ∙60,2 ²+0,3127∙10^-6∙60,2 ³= 7,3°С

Перегрів нагрітої зони визначається аналогічною залежністю

υ₂=0,1390∙q₃-0,1223∙10^-3∙q₃²+0,0698∙10^-6∙q₃³

де q₃ – питома потужність нагрітої зони, Вт/м²

υ₂=0,1390∙92,6-0,1223∙10^-3∙92,6²+0,0698∙10^-6∙92,6³=11,8°С

Зміна атмосферного тиску зовні корпусу впливає на перегрів корпусу приладу відносно температури навколишнього середовища, а в середині корпусу – на перегрів нагрітої зони відносно температури корпусу приладу. Наявність отворів враховується коефіцієнтом, який залежить від відносної площі отворів.

P=S_П/(l₁∙l₂)

де S_П – сумарна площа отворів, м². В нашому випадку S_П=0,01 м².

Р=0,01/(0,283∙0,166)=0,21

по результатам експериментальних випробувань встановлена залежність

k_П=0,29+1/(1,41+4,95∙Р)

справедлива в діапазоні значень: 0≤Р≤0,8.

k_П=0,29+1/(1,41+4,95∙0,21)=0,69

Виходячи з цього визначається перегрів корпусу блока

υ_к=0,93∙К_Н1∙ k_П

перегрів нагрітої зони

υ_з=0,93 k_П(υ₁∙ К_Н1+( υ₂/0,93- υ₁)∙ К_Н2),

коефіцієнт К_Н1 визначається тиском повітря зовні приладу:

К_Н1=0,82+1/(0,925+4,6∙10^-5∙Н₁),

а коефіцієнт К_Н2 залежить від тиску середовища у середині приладу та визначається за формулою:

К_Н2=0,80+1/(1,25+3,8∙10^-6∙Н₂),

де Н₁ та Н₂ – атмосферний тиск, МПа, зовні та у середині приладу відповідно. Виходячи з цього маємо:

К_Н1=0,82+1/(0,925+4,6∙10^-5∙0,1)=1,9

К_Н2=0,80+1/(1,25+3,8∙10^-6∙0,1)=1,6

υ_к=7,5∙1,9∙0,69=9,7°С

υ_з=0,93∙ 0,69 (16,2∙1,9+( 21,6/0,93- 16,2)∙ 1,6)=16,5°С

По отриманим даним визначаємо перегрів повітря у приладі

υв=0,6∙ υз

де υ_з – перегрів нагрітої зони.

υ_в=0,6∙26,5=15,9°С

Визначаємо середню температуру повітря у приладі за формулою:

T_в= υ_в+t_c

де t_c – температура оточуючого середовища;

T_в=15,9+35=50°С

Визначаємо температуру корпусу приладу за формулою:

T_к= υ_к+ t_c

T_к=9,7+35=44,7°С

Визначаємо температуру нагрітої зони за формулою

T_з= υ_з+ t_c

T_з=16,5+35=51,5°С

Отримані значення задовольняють роботоздатність пристрою.

1. 4.2 Розрахунок віброміцності та удароміцності друкованої плати

Вібрації – це коливання конструкції, викликані періодичними впливами. Вібрації РЕА виникають при транспортуванні та експлуатації.

У результаті впливу вібрації можуть виникати механічні ушкодження елементів, порушитись контакти, цілісність пайок, різьбових та інших з’єднань.

Конструкція плати повинна бути вібростійкою і віброміцною. Вібростійкість визначає здатність апаратури до динамічних навантажень. Віброміцність визначає здатність апаратури витримувати без руйнування тривалі вібраційні навантаження.

Для розрахунку використаємо программу PLATA2VER21 згідно рекомендації [6, с. 44].

Вхідні данні для програми:

ρ - густина матеріалу плати,

а, b, h - габаритні розміри плати, мм.

Габаритні розміри плат приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Габаритні розміри друкованих плат

Плата	Ширина, а, мм	Довжина, b, мм	Висота, h, мм	Маса елементів, М, г
A1	123	59	1,5	74
A2	123	95	1,5	122
A3	166	130	1,5	115
A4	43	144	1.5	57
A5	42	69	1,5	453

Для розрахунку параметрів друкованих плат введемо вихідні данні для розрахунку в програму PLATA.

Розрахунки проводяться для точки геометричної середини плат.

Нижче наведенні результати роботи програми для кожної з плат мікшерного пульта.

1. Плата А1

РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

длина платы, мм 59,0

ширина платы, мм 123,0

толщина платы, мм 1,500

способ закрепления сторон:

оперты четыре вершины

механические характеристики материала:

модуль упругости, ГПа 9,8

коэффициент Пуассона 0,20

плотность, г/см^3 1,90

КМП 0,32

предел прочности, МПа 245,0

предел выносливости, МПа 55,0

масса распределенных ЭРЭ, кг 0,074

параметры вибрационного воздействия:

частота, Гц 20,0

амплитуда, мм 1,250

виброперегрузка, g 2,00

параметры ударного импульса:

длительность, мс 5,0

амплитуда, g 25,00

форма - прямоугольная

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

собственная частота платы, Гц 52,5

вибропрочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 25,000 60,000 2,472

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 1,888 0,023858 0,016735

ударная прочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 25,000 60,000 1,767

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0,753 0,009519 0,006677

минимальные коэффициенты запаса прочности

материала платы в расчетных точках

относительно предела выносливости

sigv = 55,0 МПа

при вибрационных нагрузках n = 5,83

при ударах n = 14,61

1. Плата А2

РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

длина платы, мм 123,0

ширина платы, мм 95,0

толщина платы, мм 1,500

способ закрепления сторон:

оперты четыре вершины

механические характеристики материала:

модуль упругости, ГПа 9,8

коэффициент Пуассона 0,20

плотность, г/см^3 1,90

КМП 0,32

предел прочности, МПа 254,0

предел выносливости, МПа 55,0

масса распределенных ЭРЭ, кг 122,000

параметры вибрационного воздействия:

частота, Гц 20,0

амплитуда, мм 1,200

виброперегрузка, g 1,92

параметры ударного импульса:

длительность, мс 5,0

амплитуда, g 25,00

форма - прямоугольная

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

собственная частота платы, Гц 1,7

вибропрочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 60,000 45,000 1,010

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0,012 0,000012 0,000015

ударная прочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 60,000 45,000 1,000

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0,000 0,000000 0,000000

минимальные коэффициенты запаса прочности

материала платы в расчетных точках

относительно предела выносливости

sigv = 55,0 МПа

при вибрационных нагрузках n = >100

при ударах n = >100

1. Плата А3

РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

длина платы, мм 166,0

ширина платы, мм 130,0

толщина платы, мм 1,500

способ закрепления сторон:

оперты четыре вершины

механические характеристики материала:

модуль упругости, ГПа 9,8

коэффициент Пуассона 0,20

плотность, г/см^3 1,90

КМП 0,32

предел прочности, МПа 254,0

предел выносливости, МПа 55,0

масса распределенных ЭРЭ, кг 115,000

параметры вибрационного воздействия:

частота, Гц 20,0

амплитуда, мм 1,200

виброперегрузка, g 1,92

параметры ударного импульса:

длительность, мс 5,0

амплитуда, g 25,00

форма - прямоугольная

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

собственная частота платы, Гц 1,3

вибропрочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 80,000 125,000 1,004

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0,005 0,000005 -0,000059

ударная прочность:

коэффициенты передачи ускорений:

N точки x, мм y, мм eta(x,y)

1 80,000 125,000 1,000

относительные деформации:

N точки z, мм tet(x), рад tet(y), рад

1 0,000 0,000000 0,000000

минимальные коэффициенты запаса прочности

материала платы в расчетных точках

относительно предела выносливости

sigv = 55,0 МПа

при вибрационных нагрузках n = >100

при ударах n = >100

1. Плата А4

РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И АМПЛИТУДНЫХ ПАРАМЕТРОВ

ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

длина платы, мм 43,0

ширина платы, мм 144,0

толщина платы, мм 1,500

способ закрепления сторон:

оперты четыре вершины

Характеристики

Список файлов ВКР