Датчик шума (стр. 2 из 7)

Расчет конструкции РЭА при действии вибрации

Вибрация – длительные знакопеременные процессы. В результате воздействия механических нагрузок могут иметь место различные повреждения РЭС: нарушение герметичности, полное разрушение корпуса РЭА или отдельных его частей вследствие механического резонанса или усталости, обрыв монтажных связей, отслоение печатных проводников, отрыв навесных ЭРЭ, поломка керамических и ситалловых подложек, временный или окончательный выход из строя разъемных и неразъемных соединений, изменение паразитных связей и т.д.

Различают два понятия: вибрационная устойчивость и вибрационная прочность. Вибрационная устойчивость – свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и сохранять значения своих параметров в пределах нормы. Вибрационная прочность – прочность при заданной вибрации и после ее прекращения. Целью расчета конструкции РЭА при действии вибрации является определение действующих на элементы изделия максимальных перегрузок и перемещений.

Периодическая вибрация характеризуется спектром (диапазон частот), виброускорением, перегрузкой. Коэффициент перегрузки n, амплитуда виброускорения а, и виброперемещения S, связаны между собой соотношениями:

Исходные данные:

Размеры ПП: а×b×h = 165×120×1,5 мм;

Материал ПП – стеклотекстолит (γ = 2,05×10⁴ Н/м³);

Для стеклотекстолита:

Е = 3,02×10¹⁰ Па,

μ = 0,22,

ρ = 2050 кг/м³.

Диапазон частот вибрации 10 – 40 Гц.

Решение:

Масса ПП m_n =а×b×h×ρ=0,165×0,120×0,0015×2050 = 61 г.,

Масса элементов m_э = Σ n_i m_i =(резисторы) + (микросхемы) + +(конденсаторы)= (78*4,5) + (13×1,5) + (62×2,8) = 174 г.

тогда

2. Так как ПП шарнирно оперта по трем сторонам, то

3. Находим цилиндрическую жесткость ПП:

4. Определяем собственную частоту колебаний ПП:

f_c = 107 Гц

5. Находим амплитуду колебаний (прогиб) ПП на частоте f_c из диапазона частот воздействующих на плату, максимально близкой к f_с при заданном коэффициенте перегрузки n:

6. Определяем коэффициент динамичности в диапазоне частот вибрации, близких к f_c:

где e – показатель затухания колебаний (для стеклотекстолита при напряжениях, близких к допустимым, принимаем e=0,06).

7. Динамический прогиб ПП при ее возбуждении с частотой f:

S = K_Д × A = 1,16 × 0,2183 = 0,002533 мм = 0,000002533 м

8. Эквивалентная этому прогибу равномерно распределенная нагрузка при

С₁ = 0,00406 + 0,018 lg (a/b) = 0,00406 + 0,018 lg (100/65) = 0,0074

9. Максимальный распределенный изгибающий момент при

С₂=0,0479 + 0,18 lg (a/b)= 0,0479 + 0,18 Ig (100/65) = 0,082

10. Находим максимальное динамическое значение изгиба:

σ_max = 0,19МПа

11. Проверяем условие виброустойчивости:

=0,19

где

s_-1 – предел выносливости материала ПП, для стеклотекстолита s_-1=105 МПа.

n_s=1,8¸2 – допустимый запас прочности для стеклотекстолита.

Таким образом, условие виброустойчивости выполнено.

Расчёт конструкции РЭС на действие удара

Явление удара в конструкциях РЭС возникает в случаях, когда объект, на котором установлена машина, претерпевает быстрое изменение ускорения.

Удар характеризуется ускорением, длительностью и числом ударных импульсов. Различают удары одиночные и многократные.

Также ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса. Ударные импульсы могут быть полусинусоидальной, четверть синусоидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы. Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:

– длительность ударного импульса (τ)

– амплитуда ускорения ударного импульса (Н_Y).

Целью расчета является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.

Ударный импульс действует только в течение времени τ_и. Величина ω = π/τ_и получила название условной частоты импульса.

Исходными данными для расчета конструкции

на ударопрочность являются:

– параметры ударного импульса (τ) и (Н_Y).

– параметры конструкции

– характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.

Исходные данные:

Форма ударного импульса – прямоугольная: τ_и = 15 мс;

Размеры платы a×b×h = 165×120×1,5 (мм);

f_с=107Гц (см. расчет на действие вибрации);

Масса ЭРЭ m_Э = 544 г.;

a_Yдоп = 15g;

Параметры материала ячейки:

Е= 3,02×10¹⁰ Па – модуль упругости;

μ = 0,22 – коэффициент Пуассона;

ρ = 2050 кг/м – плотность;

γ = 2,05×10⁴ н/м – удельный вес.

Ударное ускорение Н_Y = 10g = 100 м/с².

Расчет:

Условная частота ударного импульса

ω = π/τ_и = 628 (рад/с)

Определяем коэффициент передачи при ударе.

Для прямоугольного импульса.

K_Y = 2sin (π/2n) = 1,498

где n – коэффициент расстройки:

Находим ударное ускорение

а_Y = Н_YК_Y = 149,8 (м/с²)

Максимальное относительное перемещение будет:

Проверяем условия ударопрочности ПП с ЭРЭ

S_max < 0,003×b

где b – размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ.

а_Y< a_Yдоп

а_Y = 149,8< 15g = 150

S_max = 0,003 < 0,003×127 = 0,38

Таким образом, условия ударопрочности выполняются.

Расчёт надёжности

Надежность – свойство электронной аппаратуры выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания, хранения и транспортирования

Разработка технологического процесса сборки

Технологический процесс (ГОСТ 3.1109–82) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.

Технологические процессы строят по отдельным методам их выполнения (процессы литья, механической и термической обработки, покрытий, сборки, монтажа и контроля РЭА) и разделяют на операции. Технологическая операция (ГОСТ 3.1109–82) – это законченная часть ТП, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно изготавливаемыми или собираемыми изделиями одним или несколько рабочими. Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной ей работы без перехода к изготовлению или сборке изделия. Например, подготовка ленточных проводов к монтажу включает в себя мерную резку, удаление изоляции с определенных участков провода, нанесение покрытия на оголенные токоведущие жилы. Приведенный пример показывает, что состав операции устанавливают не только на основе технологических соображений, но и с учетом организационной целесообразности.