Дослідження вимушених коливань плати на вібраційній установці

1 МЕТА І ЗАДАЧІ РОБОТИ

1.1. Вивчення змушених коливань плат у залежності від їхніх конструктивних особливостей і зовнішніх механічних впливів

1.2. Дослідження коливань плати від частоти змушених коливань при:

різних схемах кріплення:

різних масах плати;

різних конструктивних виконаннях плати.

2 УСТАТКУВАННЯ

2.1. Електромеханічна дебалансна вібраційна установка.

2.2.Птата з магнітом.

2.3. Прилад виміру частоти й амплітуди коливань плати.

3. ЗНАННЯ Й УМІННЯ НЕОБХІДНІ ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

3.1. Знати принцип роботи вібраційної установки.

3.2. Знати методи підвищення твердості плат.

3.3. Уміти розрахувати власну частоту закріпленої плати і твердість циліндричної пружини.

3.4. Знати пристрій електромагнітного датчика.

4. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

4.1. Виникнення механічних впливів

У процесі експлуатації більшість видів радіоелектронної апаратура піддається механічним впливам, характер і інтенсивність яких можуть бути досить різноманітними в залежності від джерел впливу і їхнього розташування щодо апаратури [І]. Найбільше часто джерелами механічних впливів стосовно апаратури с: навколишнє середовище; силові установки об'єкта, на якому встановлена апаратура; електромеханічні пристрої з поступально рухаючимися масами або неврівноваженими обертовими роторами і т.д. Нехай електродвигун або який-небудь інший агрегат з обертовим ротором установлений на платформі, називаної надалі підставою (мал. 1) У результаті неточного балансування центр ваги 3 ротора буде мати ексцентриситет г. Тоді при обертанні ротора виникає неврівноважена відцентрова сила, що залежить від ексцентриситету г і кутової швидкості ω обертання ротора:

(1)

Ця сила може бути представлена у виді геометричної суми вертикальної і горизонтальної складових:

(2)

(3)

Сили F_z і F_x через опори ротора будуть викликати вібрацію підстави, на якій змонтований апарат. Тому що твердість підстави в різних напрямках звичайно різна, тому і вібрація в цих напрямках так само буде різною. Під дією вертикальної складової вібропереміщення підстави у вертикальній площині буде відбуватися за законом

де S_z - амплітуда вібропереміщення підстави у вертикальній площині, що залежить під неврівноваженої сили F_// і твердості підстави в ній площині. Вібрація підстави через точки кріплення апарата буде передаватися елементами його конструкції. Якщо джерело збурювання (електродвигун) буде встановлений на самому апараті, то пилини будуть перелапатися як елементам конструкції цього апарата, так і іншим апаратам, установленим на загальній з ним підставі.

4.2 Методи підвищення твердості конструкції

Підвищення твердості елементів конструкції PEA необхідно для зсуву спектра власних частот коливань у більш високочастотну область [І]. Впливати на спектр власних частот коливань можна зміною геометричних розмірів плат, способів їхнього кріплення, матеріалу, конфігурації, маси конструкції. Найбільше застосування в даний час знаходять зміну способів кріплення, площі і товщини плат, а також застосування ребер жорсткості.

4.2.1 Вплив способів кріплення

Для оцінки можливостей цього способу розглянемо, наприклад, вплив способів кріплення на квадратні плати. На рис, 2 приведено 4 способи кріплення плати і відповідні їм коефіцієнти підсилення [І]. Видно, що зміна вільного обпирання на тверде защемлення збільшує першу власну частоту коливань приблизно в 1,8 рази.

Вплив способів кріплення, у тому числі і точкового, на три перші власні частоти коливань прямокутних пластин зіюксидного склопластику розміром 2,54*10*15,25мм показано на мал. 3. Видно, що збільшення числа точок кріплення з чотирьох (випадок 6) до семи (випадок 13) підвищує першу власну частоту коливань деяким більш ніж у три рази. Вплив збільшення числа точок кріплення на другу і третю частоту ще менше.

4.2.2. Вплив площі і товщини плат

На рис, 4 приведений графік залежності частот власних коливань різних плат від їхньої площі при 4-точковому закріпленні. З графіка видно, що при зменшенні площі плати з 500 до 200см2 частота першого тону збільшується з 100 до 250 І Іц частота другого тону з 200 до 550 Гц. Це зв'язано зі збільшенням твердості плати.

Таким чином, зменшуючи площу плати, ми зміщаємо весь спектр власних частот у більш високу область.

Для монтажних плат із установленими на, них мікросхемами приблизно зберігається та ж залежність пласких частот під площ плаї, що і розглянута вище.

4.2.3. На рис, 5 приведений графік залежності відносної власної частоти від відносної товщини плати. Видно, що збільшення товщини плати істотно підвищує власну частоту, але при цьому значно зростає і маса конструкції. Так у розглянутому прикладі підвищення товщини плати в чотири рази збільшує масу осередку в три рази.

4.2.4. Застосування ребер жорсткості

Збільшення твердості конструктивних елементні широко застосовується за рахунок введення ребер жорсткості, відбортовок і видавок. Ця міра також сприяє зниженню маси конструкції.

Необхідно враховувати, що ребра жорсткості ефективні тільки при правильному їхньому використанні. Головна вимога - ребра жорсткості повинні жорстко кріпитися не тільки до плати, твердість якої вони підвищують, але і до опор конструкції.

Зменшуючи площу і збільшуючи товщину плат, змінюючи способи кріплення, застосовуючи додаткові точки кріплення і ребра жорсткості, можна істотно змістити спектр власних частот колинаш. у більш високу область, Для повного усунення резонансних коливань необхідно, щоб перша власна частота коливань ГО1 була не менше, ніж на октаву вище максимальної частоти коливань, що обурюють, Гв, тобто необхідне виконання умови , Потрібно, однак, враховувати, що всі перераховані способи приводять до значного збільшення маси конструкції і зменшують корисну площу плат для монтажу електрорадіоелементів.