Разработка многоканального бесконтактного измерителя постоянных токов, страница 3

А0 = 250·10/5072 = 9.7·10-3мм

Вычислим по формуле (3.8) показатель затухания для фольгированного стеклотекстолита, приняв логарифмический декремент колебаний Λ=0.1:

ε = Λ/π                                         (3.8)

ε = 0.1/3.14 = 0.032

Тогда по формуле (3.9) находим коэффициент передачи η:

η = (1 + ν2ε2)0.5/ ((1 – ν2)2 + ν2ε2)0.5                (3.9)

η = 1

Амплитуда смещения платы на максимальной частоте вибрации из выражения (3.10) составит:

Ав = η · А0                                   (3.10)

Ав = 1 · 9.7·10-3 = 9.7·10-3мм

Считая печатную плату балкой по короткой стороне b, выберем расчетную модель по табл. 4.6 [1]. Данному способу крепления печатной платы соответствует случай 5 в таблице. Вычислим допускаемые напряжения в опасном сечении из условия статической прочности, приняв в формуле (3.11) коэффициент запаса прочности равным n=5:

[σ] = σв / n                                   (3.11)

[σ] = 200/5 = 40 МПа

Из выражения (3.12) вычислим допускаемый прогиб платы, приняв коэффициент КА=0.42:

[А] = 2 КА · [σ] · b2 / E · Hп                          (3.12)

[А] = 2 · 0.42 · 40·106 · 0.12 / 3·1010 · 1.5·10-3 = 7.4·10-3 м

Проверяем выполнение неравенства (3.13):

А ≤ [А]                                        (3.13)

9.7·10-3 мм ≤ 7.4·10-3 м

Неравенство выполняется. Из условия динамической прочности, приняв в уравнении (3.14)   σ-1=0.3σв,   Кσ=1.5 и n=2, вычислим допускаемые напряжения:

[σ] = σ-1 / Кσ · n                               (3.14)

[σ] = 0.3·200 / 1.5·2 = 20 МПа

Определяем допускаемый прогиб платы:

А = 2 · 0.42 · 20·106 · 0.12 / 3·1010 · 1.5·10-3 = 3.7·10-3 м

и проверяем выполнение неравенства

9.7·10-3 мм ≤ 3.7·10-3 м

неравенство выполняется, что свидетельствует о работоспособности печатного узла в заданных условиях эксплуатации.

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИБОРА

Электрические и электронные функциональные узлы в большинстве случаев собираются на печатных платах (ПП). Преимущества ПП по сравнению с обычным электромонтажом заключается в том, что они обладают более высокими электрическими свойствами, хорошими электрическими и механическими параметрами, высокой плотностью компоновки, малой массой и объемом, небольшим расходом материалов, надежностью. Выбор габаритов платы непосредственно связан с делением электрической схемы на функционально законченные части и ослаблением негативного воздействия таких явлений, как коробление, ухудшение теплообмена в центре платы, снижение ремонтопригодности.

Две платы расположены внутри металлического корпуса прибора вертикально.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКА

ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ

Исходные данные: блок изготовлен в виде прямоугольного параллелепипеда. Габариты блока: длина L1=   мм, ширина L2=   мм, высота L3=  мм. Платы расположены в блоке вертикально. Расстояние от верхней стенки кожуха до нагретой зоны h1=, от нижней стенки – h2=  ?мм. Высота нагретой зоны h3=20 мм, толщина стенок кожуха L4=1 мм. Все внутренние и наружные поверхности блока окрашены черной глифталевой эмалью, степень черноты которой   ε =0.92. Температура окружающей среды tc=20˚С. Мощность, потребляемая блоком от сети Р=150 Вт.

Предварительно рассчитаем геометрические размеры блока. Площадь крышки (дна) кожуха блока равна:

Sв = Sн = L1· L2 =

Площадь боковой поверхности блока

Sб = L3· 2(L1+ L2) =

Размеры направляющих:

l1= L1 - 2L4 =

l2= L2 - 2L4 =

Площадь поверхности нагретой зоны в верхней1 и нижней2 области:

S31=S32=l1 · l2 =

Площадь поверхности внутренней части кожуха в области 1 и 2:

Sk1=2h1(L1+L2-4L4)+(L1-2L4)(L2-2L4)=

Sk1=

Площадь поверхности нагретой зоны в области 4:

S32=h3·2(l1+l2)=

Определяем приведенную степень черноты нагретой зоны εn в области 1 и 2:

εn = 1 / (1/ ε1 + (1/ ε2 – 1)S1/S2)

εn1 =

εn2 =

Определяем степень черноты нагретой зоны в области 3:

εn3 =

Используя формулу для ориентировочного определения тепловой проводимости участка от нагретой зоны к кожуху, определяем σ31 в первом приближении:

σ31 = 23(L1-2L4)(L2-2L4)=

Задаемся нагревом кожуха υ=10ºС, при этом температура кожуха будет равна tk =30ºС. Определяющая температура

tm=(tk+tc)/2=(30+20)/2=25ºC.

Находим конвективные коэффициенты теплоотдачи верхней нижней и боковой поверхности кожуха. Определяющий размер для верхней и нижней стенок кожуха L2= , необходимое для вычислений значение А1 находим из следующих данных для воздуха:

для tm=25ºС

7 Статистический расчет амортизационной системы

Прибор весом Gm = 2 × 10 H должен быть установлен на 4 амортизаторах. Амортизаторы расположены на днище прибора симетрично относительно осей X и Y. Центр тяжести прибора совпадает с геометрическим центром и с началом координат. Частота вынужденых колебаний 500 Гц. Допустимая перегрузка, 4g.

Найдем максимальную амплитуду колебаний прибора:

Суммарная жесткость амортизаторов системы:

Тогда нагрузка на один амортизатор будет:

И жесткость амортизатора:

Собственную частоту системы находим:

Коэффициент расстройки:

То есть удовлетворяет условию: g = 2 ¸ 5.

Пренебрегая демпфированием как малой величиной, находим коэффициент передачи:

Эффективность виброизоляции:

В системе с одной степенью свободы получаются однонаправленные колебания, поэтому статические нагрузки амортизаторов Рі образовывают систему паралельных сил, удовлетворяющих условию:

и дополнительному уравнению:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате расчета выводов навесного элемента на вибропрочность, статическую прочность мы определили, что навесной элемент будет безотказно работать в течение всего срока эксплуатации изделия, в состав которого он входит, и примененный способ крепления обеспечивает работоспособность радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.

При расчете печатной платы определяем, что жесткость, требуемая для безотказной работы печатного узла, будет обеспечена и работоспособность данного узла в заданных условиях эксплуатации подтверждается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Конструирование печатных узлов: Учебное пособие/ А.А.Сухобрус, В.А.Ткаченко. – Харьков: ХАИ, 1990. – 105 с.

2.  РощинГ.И. Несущие конструкции и механизмы РЭА: Учебник для вузов. – М.: Высш. школа, 1981. – 375 с. ил.

3.  Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования /Под ред. Р.Г.Варламова. – М.: Сов. радио, 1990. – 480 с., ил.