11

Министерство образования РФ

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

__________________________________________________________________

Кафедра “Проектирование и технология радиоаппаратуры”

МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ В РЭС

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов всех форм обучения специальности 200800 “Проектирование и технология радиоэлектронных средств” и направления 551100

“Проектирование и технология электронных средств”

Великий Новгород

2000

УДК 621.396. 6.76 (07)

Механические воздействия и защита РЭС:

Метод.указ./ Сост. О.Н.Петрова: В.Новгород: НовГУ им. Ярослава Мудрого,2000- 11 с.

Представлены программа, методические указания по изучению дисциплины “Механические воздействия в РЭС”, даны варианты контрольных заданий и рекомендации по их выполнению.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения специальности 200800 “Проектирование и технология РЭС” и направления 551100 “Проектирование и технология электронных средств”.

Одобрено на заседании кафедры ПТР “_____”__________2000г.

Зав.кафедрой М.И.Бичурин

1 Введение

Предметом изучения дисциплины “Механические воздействия в РЭС” являются механические воздействия (МВ), источники их возникновения, влияние МВ на работу радиоэлектронных средств (РЭС), способы и средства защиты РЭС от МВ .

Целью дисциплины является изучение основ теории расчета и способов и средств защиты РЭС от влияния МВ.

Изучаемые методы могут быть использованы для решения конкретных задач анализа работы и проектирования РЭС в последующих курсах: “Конструирование РЭС”, “Конструирование механизмов РЭС”, “Управление качеством ЭС”, “Защита РЭС в экстремальных условиях”, “Техническая диагностика”.

Содержание курса базируется на разделах курсов “Физика” ,“Прикладная механика”, “Высшая математика”, “Материаловедение и материалы ЭС”.

2 Программа и методические указания по изучению дисциплины

Дисциплина “Механические воздействия в РЭС” изучается студентами 4 курса заочной формы обучения специальности 200800 “Проектирование и технология радиоэлектронных средств” и студентами дневной формы обучения 3 курса направления 551100 “Проектирование и технология электронных средств”.

Учебным планом предусмотрены лекции, лабораторные работы и для студентов заочной формы обучения - контрольная работа по заданию из раздела 3 настоящих методических указаний.

В таблице 1 представлены темы лабораторных занятий, в таблице 2 - темы для теоретической подготовки.

Таблица 1

Лабораторные работы	темы табл. 2
1. Анализ элементной базы проектируемой РЭС на воздействие механических дестабилизирующих факторов. 2. Частотная отстройка пластин на примере ячеек с печатным монтажом. 3. Расчет вибропрочности печатных плат . 4. Расчет вибропрочности балок и стержней. 5. Анализ системы амортизации с одной степенью свободы при воздействии вибрации. 6. Расчет упаковочных амортизаторов.	1 3 3 5 6 3

Выбор лабораторных работ осуществляется в зависимости от объема часов в семестре. Возможно часть лабораторных занятий заменить или дополнить задачами из пособия [1] приложения Б, либо заменить написанием реферата на одну из тем таблицы 2 по согласованию с преподавателем. Итоговый контроль (экзамен или зачет) наряду с проверкой теоретических знаний по темам таблицы 2 включает проверку умения решать задачи из пособия [1] и может быть дополнен тестированием на ПЭВМ .

Таблица 2 - Перечень тем и вопросов дисциплины “Механические воздействия в РЭС”

Темы	Вопросы тем	Литература
1. Характеристики механических воздействий (МВ) и их влияние на работу РЭС	1.1. Воздействие на РЭС дестабилизирующих факторов в зависимости от жизненного цикла РЭС. Источники возникновения МВ. 1.2 Классификация РЭС по объекту-носителю. Нормирование условной эксплуатации РЭС. 1.3 Параметры и характеристики МВ. 1.4 Физические явления в электронной аппаратуре, вызываемые МВ. 1.5 Влияние МВ на устойчивость, точность и прочность аппаратуры в целом. Понятие и вибро-и удароустойчивости, вибро- и ударопрочности.	[1]с.8-34 [2] с.21-22 с.29-34 с.155-158 [3],с.39-48, [4], с.134-214 [6],с.54-82 с. 360-362 [7] с.50-52 ГОСТ 11478 ГОСТ16019 ГОСТ 16962 ГОСТ 21964 ГОСТ 26632 ГОСТ 26883
2. Проектирование механически прочной и устойчивой РЭС	2.1 Физико-механическая идеализация реальных конструкций. Гипотезы и допущения. 2.2 Моделирование - основа проектных расчетов - моделирование процессов, - моделирование объектов, - использование ЭВМ при расчете параметров вибрации, - расчетные модели конструкции РЭС, построенные на основе электромеханических аналогий. 2.3 Этапы проектирования механически прочной и устойчивой РЭС. Проектные и проверочные расчеты. 2.4 Испытание РЭС на механические воздействия.	[1] c.35-42 с.111-125 с.129-140 с. 198 -209 [2] c.82-158 с.217-230 [4] c.268-306
3. Вибрационные воздействия	3.1 Свободные колебания линейной системы с одной степенью свободы. 3.2 Вынужденные колебания линейной системы с одной степенью свободы. 3.3 Колебания системы с двумя и более степенями свободы. 3.4. Собственные изгибные и продольные колебания стержневых конструкций. 3.5 Собственные и вынужденные колебания прямоугольных пластин (печатных плат). 3.6 Частотная отстройка 3.7 Колебания конструкций при полигармонической возмущающей силе. 3.8 Колебания конструкций при действии случайных сил.	[1] c.42-62 c.66-103 с. 185-192 [2] с.5-20 с.23-29 с. 36-60 с. 197-216 [3] c. 7-33 [4] с 4-134 [5] c. 7-15 с. 124-133 [6] с.386-393 [7] c. 158-162
4. Ударные воздействия	4.1 Основные характеристики ударных воздействий. 4.2 Законы движения конструкций при ударных воздействиях. 4.3 Скоростной удар.	[1] с.103-110 [2] с.61-81 [5] с. 80-95 [3] с. 33-39

Продолжение таблицы 2

5. Прочность элементов конструкций РЭС	5.1 Прочность, усталостная прочность, запас прочности. 5.2 Вибропрочность элементов конструкций РЭС: пластин (печатных плат), стержневых конструкций, соединений элементов. 5.3 Ударная прочность элементов конструкций РЭС. 5.4 Механические нагрузки при транспортировании.	[1] c.140-157 с.185-187, с.191-196 с.209-218 [2] с.33-34 с.155-196 [3] с.48 [4] с.214-217 с.263-268 [6] c.386 [7] с.167-169 [2] с.155-198
6. Конструктивные способы защиты РЭС от действия вибраций и ударов.	6.1 Общая характеристика способов защиты РЭС от МВ. 6.2 Защита РЭС при помощи виброизоляторов: 1) статический расчет системы виброизоляции; 2) расчет системы виброизоляции на воздействие вибрации; 3) расчет системы виброизоляции на воздействие удара; 4) виброизоляторы-классификация, параметры, конструкции, критерии выбора. 6.3 Повышение демпфирующих свойств конструкций.	[1] c.157-212 [2] c.231-318 [3] c. 48-158 [5] c.16-50 c.60-80 c.179-278 [6] c.362-386 [7] c.162-172

3 Задание для контрольной работы и методические указания по ее выполнению

3.1 Общие требования

Для выполнения контрольной работы выбирается вариант задания, определяемый последними двумя цифрами (десятками и единицами) номера зачетной книжки.

Например, если номер зачетной книжки 23456, то для задачи 1 по таблице 3 надо записать данные для варианта 5, а по таблице 4 надо записать данные для варианта 6. Произвольный выбор варианта не разрешается.

Работа должна быть оформлена в ученической тетради. Графический материал выполняется четко по правилам ЕСКД (ГОСТ 2.105) желательно на миллиметровой бумаге и вклеивается в тетрадь. Работа должна быть написана четким, разборчивым почерком чернилами и содержать все необходимые пояснения, формулы и расчеты. Для приводимых методик расчета, формул, справочных материалов, взятых из литературы, необходимо привести ссылки на используемую литературу с указанием номера раздела, страниц, номеров формул и т.д.

В конце работы должен быть дан список учебной и методической литературы, которой пользовался студент с указанием фамилии и инициалов авторов, наименование работы, названия издательства и года издания.

На обложке тетради указываются: фамилия, инициалы, номер зачетной книжки и группа студента, наименование дисциплины и номер контрольного задания.

3.2 Задача 1

Для пластины из материала с плотностью r и модулем упругости Е, закрепленной по схеме, как показано на рис. 1, определить:

1. Частоту собственных колебаний пластины без элементов.

2. Частоту собственных колебаний пластины с равномерно установленными на ней элементами.

3. Построить зависимость относительного повышения собственной частоты колебаний пластины с элементами от относительного увеличения толщины платы для заданного варианта закрепления и определить при какой толщине собственная частота пластины возрастет в N раз по отношению к частоте, рассчитанной в п.2.

4 . Выбрать схему закрепления, позволяющую увеличить частоту собственных колебаний пластины с элементами не менее чем в 2,5 раза по отношению к частоте рассчитанной в п.2.

А Б В Г Д

Е Ж З И К

Рисунок 1 - Схемы закрепления пластин.

Таблица 3

Вариант (десятки)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Схема закрепления	а	б	в	г	д	е	ж	э	и	к
h, мм	1	1,2	1,5	2	1	1,2	1,5	2	1,2	1,5
mi, г	36	30	40	60	35	42	50	60	40	30

Таблица 4

Вариант единицы	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
а,мм	100	110	100	110	120	130	110	120	130	140
в, мм	60	72	80	86	65	72	100	80	90	100
r, 103кг/м3	2,5	2,3	2	1,9	2,5	2,3	2	1,9	2,5	2
Е,1010 Н/м2	3,3	3	2,8	3,5	3,3	3	2,8	3,5	3,3	2,8
N	1,5	2	2	2,5	3	1,5	2	2,5	3	2
m - коэффициент Пуассона	0,2	0,3	0,4	0,2	0,3	0,4	0,2	0,3	0,4	0,3

3.3 Задача 2

Для системы виброизоляции массой m с двумя вертикальными плоскостями симметрии при воздействии на нее направленного вертикального ударного импульса заданной формы с максимальным значением ускорения Н_max и длительностью t:(таблицы 5,6).

1. Построить на одном графике зависимости максимальных значений ускорения Z_max и перемещения амортизируемого блока Z от коэффициента жесткости амортизаторов Кz.

2. Выбрать , исходя из заданного значения ударной перегрузки n_уд необходимый коэффициент жесткости амортизаторов К_z.

3. Выбрать с учетом коэффициента жесткости К_z и максимального значения перемещения блока при ударе z_max тип амортизаторов и их количество - n (n£8). Изобразить предполагаемую схему установки амортизаторов.

Таблица 5

Вариант (десятки)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
m, кг	26	24	22	20	18	16	14	12	8	6
Нmax , м/с2	130	120	100	90	80	150	140	130	120	100
nуд	5	4	6	3	3	6	5	5	4	4

Таблица 6

Вариант (единицы)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Форма импульса* Zа (t)	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
t, мс	7	7	6	6	5	5	4	3	2	1

* цифры соответствуют формам импульса

1 - полусинусоидальной, 2 – прямоугольной

3.4 Задача 3

- Подобрать виброизоляторы для эффективой виброзащиты для блока РЭС установленного на транспортном средстве Т, если задана масса блока m и расположение виброизоляторов, показанное на рисунке 2 с координатами Xi, Yi (таблицы 7,8).

Для решения задачи воспользоваться следующими рекомендациями:

1. Выполнить расчеты вертикальных статических нагрузок на виброизоляторы.

2. Выбрать тип и типоразмер виброизоляторов исходя из статической нагрузки и условий эксплуатации.

3. Рассчитать размеры компенсирующих шайб под виброизоляторы, обеспечивающие горизонтальное положение блока.

4. Определить частоту собственных колебаний системы f_о

5. Построить зависимость коэффициента динамичности системы h от частоты действующих вертикально вынужденных колебаний. Значение аргумента брать от 0 до 5 fо.

6. Определить величину виброускорения блока Z_max . Построить зависимость Z_max от частоты вынужденных колебаний. Значение аргумента брать от 0 до 5 fо.

7. Рассчитать эффективность виброзащиты Э и построить графики зависимости Э от частоты действующих вертикально вынужденных колебаний. Значение аргумента брать от 0 до 5 fо.

8. Оценить эффективность виброизоляции блока. Э должна быть не менеее 75 %, а Z_max не должна превышать 2g.

Примечание : При расчетах коэффициента динамичности рекомендуется выбирать коэффициент демпфирования для виброизоляторов АП: b= 0,1....0,2; АД : b = 0,06....0,12; АПН: b = 0,4 ....0,5. В общей случае b= 0,05...0,5

Рисунок 2 Схема расположения виброизоляторов

Таблица 7

Вариант (десятки)	0	1	2	3	4	6	7	8	9
Т*	1	2	3	4	5	7	8	1	2
tmin,0C	-40	-40	-10	-40	-20	-30	-45	-35	-25
tmax,0C	55	60	40	70	50	55	60	70	65

*Цифры соответствуют следующим транспортным средствам

1 - стационарная РЭС

2 - автомобильная РЭС

3 - гусеничный транспорт

4 - железнодорожный транспорт

5 - большие суда

6 - малые суда

7 - носимая и портативная РЭС

8 - самолет

Характеристики вибрационных воздействий для различных объектов-носителей РЭС приведены в справочном приложении В.

Таблица 8

Вариант (единицы)	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Х1,мм	100	200	100	160	160	120	80	60	30	40
Х2,мм	200	100	150	120	160	180	80	80	80	50
У,мм	100	120	80	90	120	90	80	60	60	50
m,кг	4	1	2	1,5	3	3,5	2	1,5	1	1,5

Список литературы

Основной

1. Токарев М.Ф., Талицкий Е.Н., Фролов Б.А. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.А. Фролова:-М.: Радио и связь, 1984.-224с.

2. Карпушин В.В. Вибрации и удары в радиоаппаратуре.-М.: Сов.радио,1971-344с.

3. Суровцев Ю.А. Амортизация радиоэлектронной аппаратуры.-М.:Сов.радио,1970-176с.

Дополнительный

4. Карпушин В.В. Виброшумы радиоаппаратуры.- М., Радио и связь, 1977-176с.

5. Ильинский В.С. Защита аппаратов от динамических воздействий.-М.:Энергия,1970-320с.

6. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/Под ред. Варламова Р.Г.-М.: Сов.радио,1980-480с.

7. Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб.пособие для вузов/Е.М.Парфенов, Э.Н.Камышная, В.П.Усачев.-М.: Радио исвязь,1989-272с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Стандарты и нормативные документы

ГОСТ2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

ГОСТ 11478-88 Аппаратура радиоэлектронная бытовая.

(МЭК 68-1-88 и тд.) Нормы и методы испытания на воздействия

внешних механических и климатических факторов.

ГОСТ 16019-78 Радиостанции сухопутной подвижной службы. Требования по устойчивости к

механическим и климатическим воздействиям

и методы испытаний.

ГОСТ 16962-71 Изделия электронной техники и электротехники. Механические и климатические воздействия. Требования и методы испытаний.

ГОСТ 21964-76 Внешние воздействующие факторы.

(СТ СЭВ 2603-80) Номенклатура и характеристики.

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения.

(СТ СЭВ 1926-79)

ГОСТ 24347-80 Вибрация. Обозначение и единицы величин.

(СТ СЭВ 1927-79)

ГОСТ 26632-85 Уровни разукрупнения РЭС по функциональной и конструктивной сложности. Термины и определения.

ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы.

Номенклатура и характеристики.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Учебно-методические документы и пособия

1.Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. Задачи для студентов спец. 23.03 дневного отделения. Часть1/Сост.В.М.Гареев, НПИ-Новгород, 1989.18с.

2.Частотная отстройка пластин на примере ячеек с печатным монтажом: Метод.указ. для лаб.раб./Сост. О.Н.Петрова, НовГУ-Новгород 2000-20с.

3. Расчет вибропрочности балок и стержней:Метод. указ. к лаб.раб./Сост. В.М.Гареев, В.А.Карачинов, НовГУ-Новгород,1993.-27с.

4. Анализ систем амортизации с одной степенью свободы при воздействии вибрации.Часть1:Метод.указ. к лаб.раб./Сост. В.М.Гареев, НовГУ-Новгород,1987.-24с.

5. Расчет упаковочных амортизаторов: Метод.указ. к лаб. раб./Сост.В.М.Гареев,НовГУ-Новгород,1987.-15с.

Видиофильмы

1. Внешняя среда и защита РЭА.

2. Вынужденные колебания механических систем.

3. Параметрические колебания и автоколебания механических систем.

4. Усталость материалов.

*Все материалы находятся на кафедре ПТР.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(справочное)

Характеристики вибрационных воздействий объектов-носителей РЭС [7] с.50,51.

Объект-носитель	Вибрации Диапазон частот Виброускорение tн.....tв, Гц а, м/с2
Стационарная РЭС	10....30	19,6
Автомобиль	4....80	78,5
Гусенечный транспорт	3....30	19,6
Железнодорожный	2...100	19,6
Большие суда	4...100	78,5
Малые суда	5...150	58,9
Носимая и портативная РЭС	10..70	37
Самолет	10...70	19,6 ...34,3