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
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.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.