Расчет собственной частоты печатной платы.Защита от механических воздействий

4 Расчет собственной частоты печатной платы.Защита от механических воздействий

4.1 Расчет собственной частоты печатной платы

Собственная частота печатной платы (f₀) рассчитывается по формуле:

(4.1.1)

где k_m – коэффициент, зависящий от материала платы ;

k_b – коэффициент, зависящий от массы элементов, закреплённых на плате;

B – коэффициент, зависящий от соотношения длин сторон и способа закрепления платы;

h – толщина платы, см;

a – длина платы, см.

Значения коэффициента В приводится в справочниках для стальных пластин. Поэтому для расчёта собственной частоты пластин из других материалов (например, плат из стеклотекстолита, гетинакса) необходимо использовать коэффициент k_m, зависящий от модуля Юнга и плотности стали (Е_с и r_с) и материала платы (Е и r):

 (4.1.2)

Коэффициент k_b учитывает неравномерность распределения массы за счёт навесных элементов и рассчитывается по формуле:

(4.1.3)

где m_э – масса элементов, m_п – масса платы (без элементов).

Для гетинакса k_m = 0,52. B = 145.

Найдём k_b по формуле (4.1.3):

По формуле (4.1.1) найдём собственную частоту:

4.2 Выбор способов и методов виброзащиты

Вибрации подвержены РЭС, установленные на автомобильном, железнодорожном транспорте, в производственных зданиях, на кораблях и самолетах.

Практический диапазон частот вибрации, действующей на РЭС, имеет широкий предел. Например, для наземной аппаратуры, переносимой или перевозимой на автомашинах, частота достигает 120 Гц при ускорении, действующем на приборы, до б g. Работающие в таких условиях РЭС должны обладать вибропрочностью и виброустойчивостью.

Вибропрочность — способность РЭС противостоять разрушающему действию вибрации в заданных диапазонах частот и при возникающих ускорениях в течение срока службы.

Виброустойчивость — способность выполнять все свои функции в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и возникающих при этом ускорениях.

Известно, что в приборах, не защищенных от вибрации и ударов, узлы, чувствительные к динамическим перегрузкам, выходят из строя. Делать такие узлы настолько прочными, чтобы они выдерживали максимальные (действующие) динамические перегрузки, не целесообразно, так как увеличение прочности, в конечном счете, ведет к увеличению массы, а вследствие этого и к неизбежному возрастанию динамических перегрузок. Поэтому целесообразно использовать другие средства для снижения перегрузок.

Покрытие платы лаком не только обеспечивает защиту от вибрации, но и создает дополнительные точки крепления элементов к плате.

Многие электрорадиоэлементы (сопротивления, конденсаторы, полупроводниковые приборы, микросхемы и др.) выполнены так, что при соблюдении определенных требований к закреплению могут нормально работать при вибрации с частотой до нескольких тысяч герц. При креплении этих элементов только за выводы, особенно если длина выводов велика, могут возникать резонансные явления, что приводит к поломкам элементов. Поэтому некоторые ЭРЭ дополнительно крепят за корпус к печатным платам или другим элементам конструкции, на которых они установлены. Хуже всего работают при воздействии высокочастотных вибраций такие устройства, как конденсаторы переменной емкости, электромагнитные реле, радиолампы (особенно крупногабаритные), электромеханические устройства и другие элементы конструкции, имеющие низкую резонансную частоту. В настоящее время количество таких элементов в аппаратуре при необходимости удается уменьшить, а в некоторых случаях—полностью отказаться от их использования, заменяя их чисто электронными схемами, построенными с применением полупроводниковых приборов и микросхем.

Необходимо отметить, что реальные конструкции, встречающиеся в практике конструирования, имеют, как правило, сложную конфигурацию, и определение их резонансных частот расчетными методами связано с большими трудностями.

Обеспечить работу радиоэлектронных устройств при наличии высокочастотной вибрации только за счет придания конструкции необходимой жесткости удается не всегда, а в ряде случаев это экономически или технически нецелесообразно. Тогда в конструкцию изделия вводят амортизаторы. В соответствии с действующим государственным стандартом термин амортизатор заменен на виброизолятор. Однако, конкретные устройства, выпускаемые промышленностью, сохранили название амортизатор. Поэтому в настоящей главе будет применяться термин амортизатор.

В общем случае амортизатор — это пружинящий элемент, соединяющий аппарат с вибрирующим основанием:

корпусом корабля, фюзеляжем самолета и т. д. (рис. 16.3). Конструктивно амортизатор выполняют так, что он может выдерживать действующие в течение длительного времени вибрационные деформации. Жесткость амортизаторов выбирают такой, чтобы в сочетании с массой амортизируемого изделия они образовывали колебательную систему с низкой резонансной частотой, т. е. чтобы выполнялось условие f>fo.

Рисунок 4.1- Схема прибора, закрепленного на амортизаторах

Чтобы защитить аппарат от действия больших ударных перегрузок, необходимо применять жесткие амортизаторы. Они, как известно, плохо защищают аппарат от воздействия вибраций. Таким образом, при необходимости защитить аппарат от воздействия вибрации и ударов к амортизатору предъявляют явно противоречивые требования. Эти противоречия разрешаются на практике использованием в одной конструкции двух амортизаторов: мягкого — для защиты от вибрации, жесткого — для защиты от ударов. Более жесткий (противоударный) амортизатор не должен включаться в работу, когда на аппарат действуют вибрационные перегрузки при воздействии больших ударных перегрузок, после того как мягкий амортизатор сдеформировался на величину своего рабочего хода, возникающие усилия должен воспринимать противоударный амортизатор.

1—резиновая шайба; 2—поверхность резиновой шайбы, воспринимающая ударные перегрузки; 3—пластина; 4—основание, на котором закреплен аппарат; 5 — втулка; 6—ограничительные шайбы (ограничивают деформацию и предотвращают разрушение амортизатора при больших нагрузках); 7 — футляр аппарата; 8 — втулка, увеличивающая рабочий ход амортизатора

Рисунок 4.2 - Противоударный амортизатор

В изображенном на рис. 4.3 амортизаторе типа АД упругим элементом является спиральная пружина, сконструированная так, что при увеличении массы объекта входящие друг в друга витки пружины осаживаются на опорную пластину и выключаются из работы. Это приводит к увеличению жесткости амортизатора, которую рассчитывают так, чтобы частота собственных колебаний менялась незначительно.

1 — футляр аппарата;

2 — ограничительная шайба

3—калиброванное отверстие;

4—резиновый фланец, ограничивающий

ход амортизатора; 5—пружина амортизатора;

б—резиновый баллон; 7 — корпус амортизатора;

8 — опорная пластина

Рисунок 4.3 - Амортизатор типа АД

Такие амортизаторы называют равночастотными. Применение их позволяет осуществлять амортизацию объектов различной массы при небольшом количестве типоразмеров амортизаторов. Пружина амортизатора заключена в резиновый баллон, имеющий калиброванное отверстие. При деформации пружины воздух должен выходить через отверстие, за счет чего создается дополнительное затухание.

Амортизаторы типа АД, рассчитанные на нагрузки от 0,3 до 15 кг, выпускаются восьми типоразмеров, каждый из которых обладает равночастотностью при заданном диапазоне нагрузок. При этом частота собственных колебаний объекта лежит в пределах 7—9 Гц и виброизоляция начинается с частот 10—12 Гц. При использовании амортизаторов на высотных самолетах, где давление окружающего воздуха в несколько десятков раз меньше нормального, степень демпфирования резко ухудшается.

Заключение

В результате работы над курсовым проектом была разработана печатная плата автоматического телеграфного ключа, которая полностью отвечает современным эргономическим, функциональным, а также другим требованиям технического задания.

Данное устройство разработано с учетом современных требований конструирования РЭС, основными требованиями выступают следующие:

-  обеспечение минимальных габаритов устройства;

-  простота и удобство в эксплуатации;

-  высокая ремонтопригодность;

-  высокая надежность.

В ходе курсового проектирования была проанализирована схема электрическая принципиальная, произведен выбор элементной базы.

Результатом разработки явились данная пояснительная записка и комплект конструкторской документации на разрабатываемое изделие.

Литература

1)  Г.Д. Фрумкин “расчёт и констуирование радиоэлектронной аппаратуры” M.: ВШ 1989 г.

2)  “Методическое пособие по разработке печатного монтажа” Ж.С. Воробьёва, Н.С. Образцов, С.Н. Юрко, Н.В. Альферович.

3)  Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. В.Л. Аронов, А.В. Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 904 с., ил.

4)  Епифанов Г.И. Мома Ю.А. Физические основы конструирования и технологии РЭА и ЭВА. Москва "Советское радио", 1979.

5)  "Радиолюбитель" 8,9,1992 год.

6)  “Конструирование и САПР СВЧ устройств” Б. Ю. Капилевич.

7)  "Основы конструирования и технологии РЭС", Учебное пособие, -M.: МИРЭА.

8)  В.Н. Афанасьев, Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теория конструирования систем упраления. - М., Высшая школа, 1989.

9)  Згут М.А. Условные обозначения и радиосхемы. - М.-Л: "Энергия", 1964. - 112 с.

10)  Кубаркин А.В. Мастерская радиолюбителя. - М.: "ДОСААФ", 1956. - 32 с.

11)  Справочная книга радиолюбителя-конструктора/Под ред. Н.И. Чистякова. - Москва: "Радио и связь", 1990. - 624 с.

12)  Ломанович В. Справочник по радиодеталям. М.: Досааф, 1966. - 64 с.

13)  CD: Большой справочник радиолюбителя. (7CD на 1).

14)  Ресурсы internet.

Похожие работы

Генератор телеграфного текста

Скачать

7968

2

0

... , а с другой стороны край платы упирается в специальный выступ в корпусе. Заключение В результате проведенной работы на основе изученной литературы и личных изысканий была разработана структурная схема и принципиальная схема генератора телеграфного текста. Также в работе было приведено подробное описание устройства и принципа работы схемы, а также приведена монтажная схема устройства. Данная схе

Снижение себестоимости производства продукции (на примере Минского завода "Калибр")

Скачать

144200

16

2

... году, млн.р.; - абсолютное значение экономии, млн.р. %. Таким образом, внедрив данное мероприятие в 2007 году, получим экономию в размере 584,7 млн. р.   3.3 Снижение себестоимости производства продукции за счет рационального использования материальных ресурсов   Во 2 главе диплома, в ходе анализа себестоимости продукции было подчеркнуто, что главным направлением снижения затрат на ...

Субблок модуля управления МПС

Скачать

110940

19

18

... условия на модуль МПС16 инструкции по эксплуатации или технические описания средств измерений и контроля. Перечень средств измерения и контроля, инструмента, применяемых при проведении настройки субблока модуля управления МПС, приведен в таблице 6. Таблица 6 Наименование Тип или обозначение Количество Технологический модуль МПС16-01 (без ячейки ЯМ101) АГКР.465653.001 1 Источник ...

Разработка информационной технологии организации электронного документооборота

Скачать

74278

6

9

... для них месте. Заключение В процессе дипломного проектирования достигнута поставленная цель: «Повышение уровня обслуживания клиентов за счет разработки информационных технологий управления документооборотом, обеспечивающих повышение эффективности работы сотрудников организации и ее клиентов». Решены все задачи, сформулированные в соответствии с этой целью: Проведен анализ используемых в ...