Конструирование и технология изготовления звукового сигнализатора отключения сетевого напряжения (стр. 10 из 11)
- изменение выходных параметров радиоаппаратуры;
- отказ РЭА из-за коротких замыканий и обрывов соединений;
- усталость материала несущих конструкций и его разрушение;
- раскручивание крепежа, обрыв защелок;
- механические повреждения электромонтажных соединений и установочных элементов;
- отслаивание фольги печатных плат;
- искажение диаграмм направленности антенн и т.п.
Уменьшение частоты отказов РЭА, работающей в условиях повышенных вибраций, достигается комплексом мероприятий, в число которых входят:
- разработка схемы и конструкции с учетом возможных условий эксплуатации;
- применение ЭРЭ и материалов, отвечающих заданным условиям эксплуатации;
- разработка методики контроля и испытаний, соответствующих условиям эксплуатации;
- строгое соблюдение технологии изготовления РЭА и ее совершенствование.
Кроме того, для борьбы с вибрациями применяют следующие меры:
- ужесточение конструкции с целью повышения собственных частот колебаний (заливка, вакуумированная герметизация и т.п.);
- применение прижимающих и антивибрационных устройств;
- правильное закрепление РЭА в отсеках на борту и в помещениях (в местах наименьшей амплитуды вибраций);
- применение различного рода амортизирующих прокладок из резины, поролона и других материалов.
В практических случаях элементы конструкции блоков РЭА имеют сложную конфигурацию. При расчетах сложный элемент заменяют его упрощенной моделью в виде балки, стержня, пластины, мембраны.
Рассчитав собственные частоты элементов конструкции и всего блока, сравнивают их с частотами возмущающих колебаний.
В правильно сконструированной аппаратуре собственная частота конструкции не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Хотя любая конструкция обладает несколькими значениями собственных частот, расчет выполняется только для низших значений. Если нижнее значение частоты входит в диапазон внешних воздействий, то конструкцию блока дорабатывают, ужесточая ее, с целью увеличения собственной частоты и выхода из спектра частот внешних воздействий, либо переходят на её амортизацию и производят соответствующие расчеты.
Многие конструктивные элементы РЭС могут быть представлены в виде пластин. К пластинам можно отнести печатные платы (ПП), днища шасси, элементы экранов, панели и т.п.
Пластиной называют плоское тело, ограниченное двумя поверхностями, расстояние между которыми мало, по сравнению с размерами поверхностей. В конструкциях РЭС обычно используются прямоугольные и круглые пластины с различными способами закрепления.
В математическом отношении задача динамического расчета пластин, т.е. расчета на вибрационные и ударные воздействия, достаточно сложна. Для этих целей используются точные (аналитические), приближенные и численные методы расчета.
Практическое применение аналитических методов решения задач динамики конструкций сопряжено с рядом трудностей. Конструкции современной аппаратуры представляют собой сложные механические системы с множеством упругих и жестких связей, с неклассическими способами крепления отдельных конструктивных элементов. Для такой механической системы сложно построить расчетную модель, достаточно простую и в то же время хорошо отражающую физические и динамические свойства, тем более что конструкция содержит множество неконтролируемых параметров, например усилия затяжки соединений при сборке плат в пакет, коэффициенты механических потерь материалов элементов. Поэтому широко используют приближенные и численные методы расчета.
Для начала расчёта необходимо отметить, что ПП с одной стороны имеет закрепление защелками, а противоположная сторона крепко прижата к корпусу устройства.
Данная ПП имеет размеры: а=0,065 м, b=0,055 м, h=1∙10-3м.
Материал ПП – стеклотекстолит марки FR-4
Плотность r=2,4∙103 кг/м3;
Общая масса ЭРЭ Мэ=0,0205 кг;
Модуль Юнга Е=3∙1010 Н/м2=0,3*105 МПа;
Коэффициент Пуассона m=0,28;
Максимальной амплитудой ускорения корпуса Śmax=2g;
Логарифмический декремент колебания σ=0,12.
1) Находим массу ЭРЭ, приведённую к единице площади платы:
2) Находим массу единицы площади ПП:
3) Находим коэффициент, учитывающий массу ЭРЭ:
4) Находим коэффициент частоты для первой формы колебаний пластины (ПП):
5) Находим цилиндрическую жёсткость ПП:
6) Находим собственную частоту колебаний:
7) Находим первую собственную частоту колебаний:
Следовательно, собственная частота платы не попадает в диапазон воздействующих частот f=1..60 Гц в режиме работы.
8) Найдем виброперемещение Z. Рассчитаем для заданного вида закрепления платы в корпусе максимальное перемещение точки А с координатами Х=0,065 и У=0,055
где ψ1х и ψ1у =0,5098 − коэффициенты вовлечения форм собственных колебаний; Х1 (х)=1 и У2 (у)=1 − значения балочных функций;
К1дин −коэффициент динамичности:
9) Теперь полученное значение необходимо проверить на условие виброжесткости:
где ∆adm− допустимый прогиб для данной пластины.
где ∆adm норм =30 мм − допустимая стрела прогиба; lнорм=1 м − нормированная длина.
Вывод: Плата удовлетворяет условию виброжесткости, поэтому никаких дополнительных конструкторских мер не требуется. Выбранный вариант закрепления платы соответствует условиям эксплуатации изделия. Однако необходимо учитывать ряд ограничений при транспортировке устройства:
- устройство нельзя перевозить в самолётных, ракетных и космических видах транспорта;
- транспортировочная тара должна быть снабжена элементами, амортизирующими вибрационные воздействия (пенопласт, пленка и др.).
Заключение
В данном курсовом проекте была решена задача конструирование и технология изготовления звукового сигнализатора отключения сетевого напряжения. На основании технического задания и схемы электрической принципиальной были рассмотрены основные вопросы проектирования данного устройства.
Исходя из проведенной работы по анализу определяющих факторов и требований, предъявляемых к конструкции, выполнена компоновка устройства, выбраны технически обоснованные технологические процессы изготовления основных элементов и материалы, с учетом применяемых методов обработки.
Результаты расчета надежности показывают, что выбранные электрорадиоэлементы, входящие в схему электрическую принципиальную, и заданные режимы работы и эксплуатации полностью обеспечивают надежную работу устройства в период, заданный техническим заданием.
В технологической части курсового проекта проведена оценка технологичности конструкции печатного узла генератора, приведена маршрутная карта технологического процесса сборки, которая показывает этапы подготовительных и основных операций сборки печатного узла, а также необходимый инструмент для выполнения данной работы.
Графическая часть курсового проекта позволяет представить конструкцию разработанного устройства, его основных составных частей и выполнена в полном объеме, заданном техническим заданием.
Таким образом все требования технического задания выполнены полностью.
Библиографический список
1. Технология поверхностного монтажа (Компоненты. Печатные платы):
Учебное пособие / В.В. Сускин, С.А. Лобанов. Рязан. гос. радиотехн.
акад. Рязань, 1998. - 64 с.: ил.
2. Технология поверхностного монтажа (Контроль качества): Учебное по-
собие / В.В. Сускин, С.А. Лобанов. Рязан. гос. радиотехн. акад. Рязань,
1999. - 64 с.: ил.
3. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное
пособие для вузов / Е.М. Парфенов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачев. - М.:
Радио и связь, 1989. - 272 с.: ил.