3.6.5 Оценка устойчивости конструкций

к механическим воздействиям

Наиболее распространенными видами механических воздействий являются вибрация и удары. Существуют три основных способа виброзащиты аппаратуры: увеличение жесткости конструкции; демпфирование и использование виброизоляторов.

Для того чтобы конструкция была механически прочной, частота собственных колебаний конструкции (f₀) должна быть больше, чем частота воздействующих колебаний (f), которая определяется техническим заданием в зависимости от условий эксплуатации

Собственная частота зависит от способа крепления конструкции

где φ(λ) – функция, зависящая от соотношения сторон и способа закрепления;

λ – отношение длины меньшей стороны к большей;

h – толщина основания, м;

a – длина меньшей стороны, м;

E_м – модуль Юнга материала основания, Н/м²;

ν – коэффициент Пуассона;

Q – плотность материала основания, кг/м³;

Q_n – масса ЭРЭ, кг;

Q_э – масса основания, кг.

Для фольгированного стеклотекстолита

Q = 1,85·10³ кг/м³; Е_м = 2,92·10¹⁰ Н/м²; ν = 0,25,

Значение функции φ(λ) берется из таблицы 3.16.

Таблица 3.16 – Примеры расчета f₀ печатной платы из стеклотекстолита

Размер основания, мм		Способ крепления основания
		в четырех точках по углам	в пяти точках по углам и в центре	в шести точках по периметру	крепление основания в направляющих
17075	λ	0,44	0,44	0,44	0,44
	φ(λ)	24,61	69,33	64,45	–
	f0, Гц	179	505	470	260
170150	λ	0,88	0,88	0,88	0,88
	φ(λ)	15,87	30,18	21,09	–
	f0, Гц	116	220	154	144
170200	λ	0,85	0,85	0,850	0,85
	φ(λ)	16,34	31,22	22,58	–
	f0, Гц	85	165	119	82
170250	λ	0,61	0,61	0,61	0,61
	φ(λ)	20,95	43,70	41,33	–
	f0, Гц	56	117	110	42

Пример

Плата из стеклотекстолита размером 150  140  1,5 мм закреплена в четырех точках по углам и несет нагрузку в 80 г. Масса основания 44 г. Определить частоту собственных колебаний.

Если речь идет о бытовой аппаратуре, то требование механической прочности удовлетворено, так как

f₀ > f_зад,

153,39 > 55.

Если условие f₀ > f не выполняется, необходимо изменить собственную частоту платы, варьируя ее геометрическими размерами, например, толщиной, или применяя системы амортизации.

При расчете системы амортизации, учитывая массу устройства (m) и условия эксплуатации, выбираем тип виброизолятора и их расположение.

Рассчитываем нагрузку на каждый амортизатор

где m – масса устройства;

g – ускорение свободного падения;

n – количество амортизаторов.

По статической нагрузке выбираем типоразмер амортизатора

δ = p / k,

где k – коэффициент жесткости амортизатора.

Частота собственных колебаний системы может быть рассчитана по формуле