МУ ЛР Частотн.отстр.пласт
.pdf
11
Пример платы с ребром жесткости приведен на рисунке 10. Ребро жесткости должно крепиться не только к плате, но и к сторонам конструкции, например к рамке, на которую установлена плата. Иногда при применении рамок из изоляционного материала ребра жесткости выполняют также функции шин питания.
Полученная энергетическим методом формула для расчёта собственной частоты пластин с рёбрами жёсткости приведена в [1, 4].
При наличии на пластине рёбер только по оси X формула для расчёта собственной частоты пластины имеет следующий вид:
|
π 2 |
Bx (i 4 |
|
f 0i = |
|
||
a |
|||
|
a M |
||
|
|
+ |
a D (i 2 β 2 +1)2 |
) |
||||||
|
Bx β −1 (r +1) |
|||||||
|
|
|
m |
n |
+m |
э |
|
, Гц |
x |
|
|
|
|
|
|
||
1+ (r +1) M x |
|
|||||||
где Bx – жёсткость рёбер, параллельных оси X, Н м2; D – цилиндрическая жёсткость платы, Н м;
Mx – масса рёбер жёсткости, кг;
i – число полуволн в направлении оси X; r – число рёбер параллельно оси X;
a,b – длина и ширина платы, м β=a/b – соотношение сторон платы; mn – масса платы, кг;
mэ – масса элементов, равномерно распределённых по поверхности платы, кг.
dh 3 , Bx = E p 12p
(2.6)
(2.7)
где |
Ер - модуль упругости материала ребра, Н м2; |
|
d×hр - размеры поперечного сечения ребра жесткости, м. |
В реальных конструкциях сечение ребра жесткости определяется сортаментом материала.
MX = ρp a hp d, |
(2.8) |
где ρр - плотность материала ребра жесткости, кг/м3.
Установка даже одного ребра жесткости увеличивает первую собственную частоту примерно в 2,5 раза.
12
d hp 
a
Рисунок 10 - Плата с ребром жёсткости
13
3 Порядок выполнения лабораторной работы
3.1Получить задание у преподавателя.
3.2Рассчитать первые собственные частоты платы по форму-
лам (2.2 - 2.4).
3.3Анализируя полученные результаты с учетом данных о по-
лосе частот воздействующих вибрации fн...fв, принять решение о способе смещения собственных частот за пределы fв. По результатам анализа можно принять следующие решения:
а) уменьшить площадь платы (не более чем на 20%); б) увеличить толщину платы (не более чем на 50%); в) выбрать другой материал для платы (приложение В); г) изменить способ крепления платы; д) установить ребро жесткости.
Возможна любая комбинация методов или применение всех методов в совокупности.
3.4Повторить расчеты по п.п. 2,3.
3.5Свести полученные результаты в таблицу для удобства сравнения эффективности предложенных методов виброзащиты.
Таблица 3.1 - Результаты расчетов
Исходные |
Условия |
D, |
|
|
Bx, |
Mx, |
|
f01, |
данные, |
α1 |
mn |
ω01, |
|||||
конструктив- |
закреп- |
Н м |
Н м2 |
кг |
сек-1 |
Гц |
||
ные признаки |
ления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.6 Нарисовать эскиз печатной платы с иллюстрацией предложенного метода виброзащиты для ν<0,5 по формуле (2.1). Возможные конструктивные решения предложены в [3,4].
14
4 Задание на лабораторную работу
4.1 Материал платы Таблица 4.1
Вариант |
Материал |
Толщина h, мм |
|
|
|
1 |
Стеклотекстолит МТЭ |
1,2*…2,0 |
2 |
Стеклотекстолит НФД |
1,0*…1,5 |
3 |
Стеклотекстолит СТЭФ |
1,2*…1,6 |
4 |
Гетинакс |
1,5*…2,0 |
*Начальная толщина платы hн.
4.2 Соотношение сторон платы и первоначальный вариант закрепления платы
Таблица 4.2
Вариант |
|
Закрепления |
Номер способа |
|
β=а/b |
закрепления |
|||
|
|
|
(приложение Б) |
|
1 |
1 |
Все стороны свободно |
1 |
|
оперты |
||||
2 |
1,5 |
а – свободны |
2 |
|
b - свободно оперты |
||||
|
|
|
||
3 |
1 |
а - свободно оперты |
3 |
|
b – защемлены |
||||
|
|
Одна из сторон b защем- |
|
|
4 |
1,5 |
лена, остальные свободно |
4 |
|
|
|
оперты |
|
15
4.3 Размеры сторон платы и масса ЭРЭ Таблица 4.3
Вариант |
а, мм |
mэ, кг |
1 |
300 |
0,35 |
2 |
150 |
0,10 |
3 |
100 |
0,15 |
4 |
200 |
0,20 |
|
|
|
4.4 Диапазон воздействующих частот и виброперегрузок Таблица 4.4
|
Вариант |
fн, Гц |
fв, Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Возимая РЭС на железнодорожном транспорте |
2 |
100 |
2 |
Судовая РЭС, малые суда |
5 |
150 |
3 |
Самолётная РЭС (центральная зона) |
5 |
300 |
4 |
Ракетная РЭС |
0 |
500 |
16
5 Содержание отчета о работе
Отчет по лабораторной работе должен быть выполнен в соответствие с правилами СТО 1.701 и должен содержать следующие разделы:
1.Цель работы.
2.Объект исследования.
3.Результаты исследования.
4.Выводы.
Список использованных источников. Приложение: эскизы печатной платы.
Раздел “Результаты исследования” должен содержать подразделы:
3.1Расчетные формулы и результаты расчетов.
3.2Анализ полученных результатов.
В анализе полученных результатов проводят обоснование принятого решения по смещению первой собственной частоты f0 за пределы fв.
Раздел “Выводы” должен содержать сравнительную оценку различных методов частотной отстройки и оценку эффективности принятых мер по виброзащите.
17
6 Контрольные вопросы
1Собственные частоты колебаний пластины.
2Явление механического резонанса. Основные параметры.
3Частотная отстройка конструкций.
4Приближенный метод Рэлея - Ритца для расчета собственных частот колебаний пластин.
5Допущения и модели при расчете собственных частот пла-
стин.
6Способы частотной отстройки ячейки с печатным монтажом.
7Как влияет масса и размещение ЭРЭ на собственную частоту
платы?
8Влияние способа закрепления на собственную частоту пла-
стины.
9Расчёт собственной частоты пластины при использовании рёбер жёсткости.
10Расчёт собственной частоты пластины, закреплённой в точ-
ках.
11Анализ вибропрочности платы. Приближённые и точные ме-
тоды.
|
18 |
|
Обозначения и сокращения |
Пmax |
– максимальное значение потенциальной энергии пластины |
Тmax |
– максимальное значение кинетической энергии пластины |
ω0 |
– собственная угловая, (круговая) частота гармонических |
|
колебаний пластины, рад/сек |
f0 |
– собственная циклическая частота периодических колебаний |
|
пластины, Гц |
fн…fв |
– полоса частот внешних воздействий, Гц |
S0 |
– виброперемещение блока в полосе частот, м |
z′ |
– виброскорость блока, м/с |
z′′ |
– виброускорение блока, м/с2 |
Sz(x,y) |
– амплитуда (виброперемещения), м |
[S]– допускаемое значение амплитуды виброперемещения, м
[z′] |
– допускаемое значение виброскорости, м/с |
[z′′] |
– допускаемое значение виброускорения, м/с2 |
nв |
– виброперегрузка блока |
a,b |
– размеры сторон платы, м |
h |
– толщина платы, м |
hн |
– первоначальная толщина платы, м |
Sn |
– площадь платы, м2 |
ρ– плотность материала платы, кг/м3
Е – модуль упругости материала платы, Н/м2 D – цилиндрическая жесткость платы, Н м
μ– коэффициент Пуассона материала платы
mэ |
– масса всех ЭРЭ, размещенных на плате, кг |
mn |
– масса платы, кг |
Вх |
– жесткость ребра, Н м2 |
Ер |
– модуль упругости ребра, Н/м2 |
dxhр |
– размеры поперечного сечения ребра жесткости, мхм |
Мх |
– масса ребра жесткости, кг |
αi |
– коэффициент, зависящий от способа крепления платы, соот- |
|
ношения ее сторон и номера обертона -i |
β– соотношение сторон платы
i – номер собственной формы колебания платы в плоскости z0x А – коэффициент, зависящий от количества точек закрепления r – число рёбер, параллельных оси X
19
Список литературы
1.Токарев М.Ф., Талицкий Е.Н., Фролов В.А. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. Учеб. пособие для вузов / под ред. В.А.Фролова.-М.: Радио и связь, 1984
2.Курсовое проектирование механизмов РЭС. Учеб. пособие для вузов по спец. “Конструирование и технология радиоэлектронных средств” / В.В.Джамай, И.П.Плево, Г.И.Рощин и др.; Под ред. Г.И.Рощина.-М.: Высш. школа., 1991.-246с.: ил.
3.Рощин Г.И. Несущие конструкции и механизмы РЭА: Учебник для вузов.-М.: Высш. школа, 1981.- 375с.: ил.
4.Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования. Под ред.Р.Г.Варламова - М.: Сов. радио, 1980 - 480с.: ил.
5.Карпушин В.Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре.
Из-во “Сов. радио”, 1971. - 344с.
6.Талицкий Е.Н. Научные основы создания системы виброзащиты электронных средств подвижных объектов полимерными демпферами: Автореф. дис. докт. техн. наук Владимирского гос. ун-та - Владимир, 1999 -34с.
7.Расчёт вибропрочности печатных плат. Лабораторная работа по дисциплине «Механические воздействия и защита РЭА» для специальности 0705/ сост. В.М.Гареев Новгород: НПИ, 1987.- 18с.
8.Ухин В.А. Автоматизация проектирования виброзащиты электронной аппаратуры методом чачтотной отстройки: Автореф. дис. канд. техн. наук Владимирский гос. ун-т. Владимир, 2007 – 17с.
20
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(справочное)
Стандарты и нормативные документы
СТО 1.701-2010 Университетская система учебнометодической документации. ТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ. Общие требования к построению и оформлению