Расчёт механической прочности

3.4.3 Расчёт механической прочности

Современная РЭС испытывает целый ряд механических воздействий, которые, влияя на работу радиоаппаратуры, снижают её надежность. К этим факторам, в частности, как наиболее проявляющимся, относятся вибрационные и ударные нагрузки. Вибрации и удары, воздействующие на РЭА, вызывают:

-   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 Ś_max=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 ψ_1х и ψ_1у =0,5098 − коэффициенты вовлечения форм собственных колебаний; Х1 (х)=1 и У2 (у)=1 − значения балочных функций;

К_1дин −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; l_норм=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.

4. Аксенов А.И., Нефедов А.В. Резисторы, конденсаторы. Провода, при-

пои, флюсы: Справочное пособие. - М.: Солон-Р, 2000. - 239 с.

5. Партала О.Н. Радиокомпоненты и материалы: Справочник.- М.: КубК-а,

1998. - 710 с.

6. Электронные компоненты: Каталог. - М.: АО «Платан». №4. 1998.

7. Электронные компоненты: Каталог. - СПб.: АО «Симметрон». 2000.

8. Электронные компоненты: Прайс – лист. - СПб.: АО «Симметрон».2000

9. P-CAD 2006. Разработка печатных плат / Уваров А.С. − М.: СОЛОН-Пресс, 2007 – 544 с.

10. ГОСТ 12.0.002–80 80 «Основные понятия. Термины и определения».

11. ГОСТ 2.301 − ГОСТ 2.321 «ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей».

12. ГОСТ 23594–79 «Маркировка».

13. ГОСТ 23751–86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции».

14. Допуски и посадки / Белкин И.М. – М.: Машиностроение, 1992, 306 с.

15. Допуски и посадки: Справочник, под ред. Мягкова – М.: Машиностроение, 1982.

16. Конструирование радиоэлектронных средств: Методические указания к курсовому проектированию / Румянцев В.П. – Рязань: РРТИ, 1993, 24 с.

17. Методы расчета теплового режима приборов / Дульнев Г.Н. - М.: Радио и связь, 1990, 312 с.: ил.

18. Основы конструирования радиоэлектронных приборов / Аксенова И.К., Мельников А.А. – М.: Высшая школа, 1986.

19. ОСТ 4Г0.091.219 – 76 «Узлы и блоки радиоэлектронной аппаратуры. Методика оценки и нормативы показателей технологичности конструкций».

20. ОСТ 4.ГО.054.010 «Сборка и пайка узлов на печатных платах. Типовые технологические процессы».

21. Расчет надежности радиоэлектронной аппаратуры / Цветков А.Ф. – Рязань: РРТИ, 1973, 159 с.

22. Расчет пластинчатых конструкций РЭС на вибрационные воздействия: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию / РГРТА; Сост. В.И. Дыкин. Рязань, 1995, 28 с.

23. Резисторы: Справочник / под общ. ред. И.И. Четверкова, В.М. Терехова – М.: Радио и связь, 1987.

24. Элементы схем бытовой РА. Диоды. Транзисторы / А.И. Аксёнов, А.В. Нефёдов, А.М. Юшин, М: «Радио и связь», 1993.

25. Марти Браун «Источники питания», Киев, «МК-Пресс», 2007.

26. Богдан Грабовски «Справочник по электронике», Москва, «ДМК», 2009

27. «Сварка, резка, контроль», справочник под редакцией Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева, том1, Москва, «Машиностроение», 2004.

28. «Сварка и резка материалов», под редакцией Ю.В. Казакова, издание 5, стереотипное, Москва, «Академия», 2006.

29. Технология конструкционных материалов: Учебник для машиностроительных специальностей ВУЗов / А.М. Дольский, И.А. Арутюнова, Т.М. Барсукова и др.; Под ред. А.М. Дольского. – М.: Машиностроение, 2005. – 448 с.

Похожие работы

Разработка базы данных

Скачать

192006

8

14

... , и на практике 5NF не используется. Заметим, что зависимость соединения является обобщением как многозначной зависимости, так и функциональной зависимости. 4. РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ 4.1 Предметная область базы данных База данных предназначена для хранения информации об электронных источниках литературы в виде файлов, упакованных в архивы. Файлы архивов физически располагаются на сервере ...

Пути решения проблемы повышения уровня рентабельности производства ПРУП "Промсвязь"

Скачать

98998

30

0

... характера, однако по сравнению с прошлым годом они увеличились, что является положительной тенденцией. 3. Пути повышения рентабельности производства   3.1 Комплекс организационно-технических мероприятий по повышению эффективности производства   Исходя из сущности повышения уровня рентабельности ее критерием на уровне предприятия является максимизация прибыли на единицу используемых ...

Пути решения экономии энергоресурсов на предприятии (на примере УП "Минскоблгаз")

Скачать

190250

35

25

... за счёт чего был получен экономический эффект на сумму 71 млн. р. и 152 млн. р. соответственно. Для дальнейшей экономии энергоресурсов в УП «Карлиновгаз» я предлагаю введение следующих мероприятий: -  Разработка проекта по реконструкции котлоагрегата, в результате чего предприятие сможет достичь снижения расхода тепло- и электроэнергии на производственные нужды. -  Внедрение системы GPS- ...