Резонансные частоты и добротность конструктивных элементов и частот

Конструктивные элементы и узлы	Частота fo, Гц	Добротность Q
Печатные платы на направляющих массой 50-250 г	40-80
Реле на печатных платах:
корпус	120	-
контактная группа	350	-
Охлаждающие и экранирующие пластины из алюминия, устанавли­ваемые на ПП	40-80
Резисторы, припаиваемые к ПП	200-500	60-120
Конденсаторы, припаиваемые к ПП	80-600	20-60
Электролитические конденсаторы, установленные перпендикулярно к ПП	50-140
Транзистор и диоды, припаиваемые к ПП	100-400	200
Электронно-вакуумные приборы	100-200	-
Провода (припаиваемые):
неизолированные	200-1200	200
лакированные	600	90
Кабели, много проволочные гибкие косы	30-60	2-3
Винтовые пружины в приборах	10-100	-
Плоские пружины в приборах	50-500	-
Резиновые амортизаторы	30-300	-
Конструктивные элементы, узлы в приборах	10-1000	2-300

3. Условие непревышения возникающих в системе перемещений допустимых уровней, которые, в свою очередь, определяются кон­струкцией блока, имеющимися зазорами в системе, например рас­стояниями между платами, а также допустимыми значениями проги­ба листовых материалов. Методика расчета также изложена ниже.

В случае невыполнения приведенных условий необходимо видо­изменить конструкцию блока, найти способ защиты его от механи­ческих воздействий. При этом нецелесообразно делать элементы конструкции настолько прочными, чтобы они выдерживали максималь­ные динамические нагрузки, так как это приводит к значительному увеличению массы. В свою очередь, увеличение массы приводит к снижению частоты собственных колебаний элемента конструкции f₀ (табл.1.2), а вследствие этого к неизбежному возрастанию дина­мических перегрузок.

Способы обеспечения вибро- и ударопрочности изделия можно разделить на три группы.

I. Смещение спектра частот собственных колебаний в более высо­кочастотную область.

Как следует из соотношения увеличить значение частоты собственных колебаний f_o можно, уменьшив массу блока M или увеличив жесткость конструкции К. Масса блока определяется главным образом элементной базой, ко­торая задает косвенным образом габариты несущих конструкций. Поэтому существенное снижение массы достаточно сложно.

Наиболее распространены методы повышения жесткости конст­рукции за счет изменения способов крепления плат, уменьшения площади плат, а также применения ребер жесткости. Влияние спо­собов закрепления, размеров и толщины платы на частоту собст­венных колебаний рассматривается ниже. Методы эффективны, если диапазон частот действующей вибрации не превышает 400-500 Гц, следует также учитывать, что действующие на блок механические нагрузки могут иметь различные значения по разным направлениям в пространстве.

Поэтому элементы конструкции, должны быть расположены так, чтобы в направлении максимальных действующих нагрузок жесткость элементов была максимальна.

2. Повышение демпфирующих свойств конструкции, т.е. увеличение рассеяния энергии колебаний вследствие трения в элементах кон­струкции и «внутреннего трения» в материалах.

Улучшение демпфирующих свойств конструкции достигается включением в конструкцию печатных плат специальных демпфирую­щих покрытий из вибропоглощающих материалов, внутреннее трение которых в десятки и сотни раз больше, чем у стеклотекстолита. При этом резонансные колебания могут быть снижены в широком диапазоне частот при незначительном увеличении массы и габари­тов конструкции.

В табл.1.3 представлены основные параметры вибропоглощающих материалов. Конструкции плат с демпфирующими слоями бывают двух типов:

- с внешним демпфирующим слоем;

- с внутренним демпфирующим слоем.

В конструкциях с внешним слоем основным типом деформации является растяжение-сжатие демпфирующего слоя, а в конструкциях с внутренним слоем - сдвиг. Применение демпфирующего слоя и несколько десятых долей миллиметра в конструкциях с внутрен­ним слоем позволяет уменьшить амплитуду резонансных колебаний и несколько раз. В конструкциях с внешним слоем такой же эффект наблюдается, когда толщина демпфирующего слоя в 5-10 раз превышает толщину несущего слоя.

3. Смещение частота собственных колебаний конструкции в область ниже частоты внутренних колебаний с помощью виброизоляции.

Виброизоляция осуществляется с помощью амортизаторов, а также за счет применения упругих прокладок. Основным способом виброизоляции аэрокосмической аппаратуры является установка ее на амортизаторы. Амортизаторы подразделяются на низко-, средне-, и высокочастот­ные. Низкочастотные, амортизаторы виброизолируют частоты в диа­пазоне 5 - 600 Гц, среднечастотные - в диапазоне 15 - 600 Гц и высокочастотные – в диапазоне 35 – 2000 Гц.

Таблица 1.3