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

Текст из файла (страница 2)

S_n.n = = 7033 мм²;

1. Определение габаритных размеров печатных плат. Из нескольких вариантов соотношений сторон ПП выбрали плату со следующими размерами:

1 плата 65х110;

1. Определение габаритных размеров ячеек. На горизонтально расположенной плате длина и ширина платы будут соответственно равны длине и ширине ячейки:

В = 65 мм, L = 110 мм;

Высота ячейки равна:

Н = max H_э + h_n.n , (1.3)

где max H_э – высота самого высокого элемента на плате,

H – толщина печатной платы.

Н = 9 + 1,5 = 10,5 мм,

1. Определение массы ячеек.

Масса каждой ячейки состоит из массы печатной платы и массы элементов, расположенных на ней.

Масса каждого элемента m_i представлена в приложении 1 в таблице 1.

m_яч = m_nn + m_i , (1.4)

где m_nn = ρхV – масса печатной платы, кг,

ρ – плотность материала платы, кг/м³

V – объем ячейки, м³

m_nn = 2,4х10³ 9,9х10^-6 = 0,02376 кг.,

m_яч = 0,04025 + 0,02376 = 0,06401 кг.,

Вывод: найдены массо-габаритные размеры ячеек.

3.1.1.4. Выбор способов крепления плат.

Горизонтально расположенную плату крепят на двух П-образных скобках с помощью 4 винтов и гаек, причем винты проходят через плату, скобки и основание.

Скобки изготовлены из алюминия.

3.1.2. Анализ и уточнение варианта.

3.1.2.1. Определение компановочных характеристик корпуса частотомера включает в себя 2 этапа:

1. Определение габаритных размеров корпуса блока,

2. Определение общей массы конструкции блока.

Габаритные размеры корпуса блока определяются исходя из конструкторских соображений.

Определяем ориентировочный объем проектируемой конструкции:

V_ = V_устi, (1.5)

где К_v – обобщенный коэффициент заполнения объема,

V_устi – установочный объем i-го элемента.

В качестве установочного объема i-го элемента выбираем объем ячейки. Тогда формула примет вид:

V_ = V_{яч i} (1.6)

V_ячi = H_i L_i B_i (1.7)

V_яч1 = 65 110 10,5=75075 мм³ = 750,7 10^-6м³,

V_ = 750,7 10^-6 = 938 10^-6м³.

Высота корпуса блока определяется по формуле:

H = H_яч +Х₁+Х₂, (1.8)

где H_яч – высота ячейки,

H_яч=95 мм,

Х_1, Х₂ – припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячейки в блок,

Х₁ = 5,5 мм, Х₂ = 5 мм.

H = 10,5 + 5,5 + 5 = 21 мм.

Ширина корпуса блока определяется по формуле:

B = B_яч + Y₁ + Y₂, (1.9)

где B_яч – размер ячейки,

B_яч = 65 мм,

Y₁,Y₂ – припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячейки в блок,

Y₁ = 2,0 Y₂ = 3 мм

B = 65 + 2,0+3 = 70 мм.

Длина корпуса блока определяется по формуле:

L = L_яч + Z₁ + Z₂, (1.10)

где L_яч – размер ячейки, L_яч = 110 мм

Z₁, Z₂ – припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячеек в блок,

Z₁ = Z₂ = 2,5 мм

L = 110 + 2,5 + 2,5 = 115 мм

Масса конструкции блока определяется по формуле:

m = m_яч + m_к + m_осн + m_доп, (1.11)

где m_яч– масса ячейки, кг,

m_к – масса корпуса блока, кг,

m_осн – масса основания блока, кг,

m_доп – масса дополнительных элементов, кг.

m = 0,06401 + 0,102 + 0,076 + 0,0165 = 0,25 кг.

Вывод: Определены габариты блока H L B,

21 115 70,

и масса m = 0,25 кг.

3.1.2.2. Расчет теплового режима блока.

Расчет теплового режима блока производят в 2 этапа:

1. определение температуры корпуса блока t_к;

2. определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны t_н.з.

Для выполнение расчета теплового режима необходимы следующие исходные данные:

• размеры корпуса:

- ширина B = 0,070 м;

- длина L = 0,115 м;

- высота H = 0,050 м;

• размеры нагретой зоны l b h, 0,110 0,060 0,01;

• величина воздушных зазоров между

нагретой зоной и нижней поверхностью корпуса h_н = 0,005 м,

нагретой зоной и верхней поверхностью корпуса h_в = 0,0055 м;

• мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты Р_о = 2,6 Вт;

• мощность радиоэлементов, расположенная непосредственно на корпусе блока Р_к = 2 Вт;

• температура окружающей среды t_о = 25^оС

Этап 1. Определение температуры корпуса.

1. Рассчитываем удельную поверхность мощность корпуса блока:

q_к = P_o/S_к , (2.0)

где S_к – площадь внешней поверхности корпуса блока,

S_к = 2 (H B+B L+H L) (2.1)

S_к = 2 (0,050 0,070+0,070 0,115+0,050 0,115) = 0,0346 м²

q_к = 0,6/0,0346 = 17,3 Вт/м

1. Перегрев корпуса блока в первом приближении t_к = 2 ^оС

2. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней _лв, боковой _лб, нижней _лн поверхностей корпуса:

_лi = Е_i 5,67[( )⁴ – ( )⁴] / t_к , (2.2)

где Е_i – степень черноты i-й наружной поверхности корпуса, для боковой и верхней поверхностей Е = 0,92

При расчете получилось:

_лв = 5,4;

_лб = 5,4;

_лн = 5,4.

1. Для определяющей температуры t_m= t_o+ 0,5 t_к = 30^oC рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса:

Gr_mi = _m g t_к , (2.3)

где L_опрi – определяющий размер i-й поверхности корпуса,

_m – коэффициент объемного расширения, для газов

_m = (t_m+ 273)^-1= 0,003,

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м с^-2;

V_m – кинетическая вязкость газа, V_m = 16,96 10^-6 м²/с;

Gr_mв= 0,003 9,8 2 = 5,5

Gr_mб= 0,003 9,8 2 = 0,45

Gr_mн= 0,003 9,8 2 = 5,5

1. Определяем число Прандтля Рч, Рч = 0,701

2. Находим режим движения газа, обтекающего каждую поверхность корпуса:

(Gr Рч)_mв = (Gr Рч)_mн = 3,8

(Gr Рч)_mб = 0,315

Так как (Gr Рч)_m 5 10², то режим переходный к ламинарному.

1. Рассчитываем коэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока _кi:

_кi = 1,18 (Gr Рч)^1/8_m N_i, (2.4)

где _m – теплопроводность газа, _m = 2,68 10^-2 Вт/м К,

N_i – коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса:

N_i =

_кв = 1,18 3,8^1/8 1,3 = 0,42

_кб = 1,18 0,31^1/8 1 = 0,54

_кн = 1,18 3,8^1/8 0,7 = 0,22

1. Определяем тепловодную проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой G_к:

G_к = ( _кн+ _лн) S_н+( _кб+ _лб) S_б+( _кв+ _лв) S_в, (2.5)

где S_н, S_б, S_в – площади нижней, боковой и верхней поверхностей корпуса соответственно;

S_н = S_в = L B = 0,0080 м²

S_б = 2H (L+B) = 2 0,05 (0,115+0,03) = 0,0185 м²

При расчете получилось:

G_к = 0,235

1. Рассчитываем перегрев корпуса блока во втором приближении t_ко:

t_ко = (Р_о/ G_к) К_кп К_н1, (2.6)

где К_кп – коэффициент зависящий от коэффициента перфорации корпуса блока,

К_кп = 0,6

К_н1 – коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды,

К_н1 = 1

Расчет: t_ко = (0,6/0,235) 0,6 1 = 1,8^оС

1. Определяем ошибку расчета:

= / t_ко (2.7)

Расчет: = = 0,05

Так как < 0,1, то расчет можно закончить.

1. Рассчитываем температуру корпуса блока:

t_к = t_o + t_ко (2.8)

t_к = 25+1,8= 26,8^oC

Этап 2. Определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны.

1. Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока q_3.

q₃ = (2.9)

где Р₃ – мощность, рассеиваемая в нагретой зоне, Р₃ = Р_о- Р_к

Расчет: q₃ = = 39,7 Вт/м²

2. Перегрев нагретой зоны относительно температуры, окружающей блок среды в первом приближении:

t_з = 4^оС

3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними _злн, верхними _злв и боковыми _злб поверхностями нагретой зоны и корпуса:

_злi = E_пi 5,67[( )⁴ – ( )⁴] / ( t_з - t_ко)] (2.10)

где E_пi – приведннная степень черноты i-й поверхности нагретой зоны и корпуса:

E_пi = [ + ( - 1) ]^-1, (2.11)

E_3i и S_3i – степень черноты и площадь i-й поверхности нагретой зоны.

Е_пв= 0,933

Е_пб=1,98
Е_пн= 0,933

Отсюда: _злв = 5,9

_злб = 13,9

_злн = 5,9

1. Для определяющей температуры t_m=(t_к+t_o+ t_з) / 2 = (26,8+25+4) / 2 = 27,9 ^oC

Находим числа Грасгофа и Прандтля:

Gr_mн = Gr_mв = 6,4 , Gr_mб = 2,1

Рч = 0,701

5. Рассчитываем коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности:

для нижней поверхности:

_зкн = _m / h_н, (2,12)

для верхней поверхности:

_зкв = _m / h_в,

для боковой поверхности:

_зкб = _m / h_б,

При расчетах получилось:

_зкн = _зкв = 5,36

_зкб = 4,87

1. Определяем тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:

G_зк = К_σ ( _злi + _зкi) S_зi, (2,13)

где К_σ– коэффициент, учитывающий кондуктивный теплообмен, Кσ= 0,09

При расчете получилось:

σ_зк = 0,54

1. Рассчитываем перегрев нагретой зоны t_зо во втором приближении:

t_зо = t_ко + , (2,14)

где К_w – коэффициент, учитывающий внутреннее перемещение воздуха, К_w = 1

К_н2 – коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока, К_н2 = 1

Расчет: t_зо = 27+ = 3,953^оС

1. Определяем ошибку расчета:

= ,

= = 0,004

Так как < 0,1, то расчет может быть закончен.

1. Рассчитываем температуру нагретой зоны:

t₃ = t_o + t_зо (2,15)

Получаем: t₃ = 25 + 3,953 = 28,953^оС

Так как самый нетермостойкий элемент выдерживает температуру до + 70 градусов цельсия, то полученный тепловой режим работы устраивает нас.

3.1.2.3. Расчёт системы на механические воздействия

Для выполнения расчета механических воздействий необходимы следующие исходные данные:

• геометрические размеры платы, l b h, м:

0,11 0,06 0,001;

• диапазон частот вибрации, f_виб = 10…..30 Гц;

• длительность удара, τ = 10 мс;

• амплитуда ускорения при ударе, Н_у = 40 g;

• предельное ускорение, выдерживаемое элементами блока без разрушения:

при вибрации 5 g

при ударах 45 g

при линейных ускорениях 25 g

1) Расчет на действие вибрации.

Расчет собственных колебаний конструкции является трудоемкой задачей. Поэтому заменим конструкцию эквивалентной расчетной схемой. Определяем частоту собственных колебаний отдельных конструкционных элементов.

Частота собственных колебаний равномерно нагруженной пластины вычисляется по формуле:

f_o = , (3,1)

где a и b – длина и ширина пластины, м;

Характеристики

Список файлов реферата