3.2.3 Применение ребер жесткости

Пример конструкции платы с ребром жесткости приведен на рис. 15. Необходимо учитывать, что ребра жесткости эффективны только при правильном их использовании. Главное требование – ребра жесткости должны жестко крепиться не только к плате, жесткость которой они повышают, но и к опорам конструкции.

1- плата; 2 – рама; 3 – ребро жесткости

Рисунок 15 – Ячейка с ребром жесткости

Таким образом, уменьшая площадь и увеличивая толщину плат, изменяя способы крепления, применяя дополнительные точки крепления и ребра жесткости, можно существенно сместить спектр собственных частот колебаний в более высокочастотную область. Если при этом удастся выполнить условие (20), то резонансные колебания не будут возбуждаться.

Следует, однако, учесть, что все эти способы приводят к значительному увеличению массы конструкции и уменьшают полезную площадь плат для монтажа ЭРЭ. Поэтому выполнить условие (20) обычно удается, если диапазон частот действующих вибраций не превышает 400 – 500 Гц.

I I Исходные данные для выполнения работы

1. Группа электронной аппаратуры, для которой разрабатывается ПП и модуль 1-го уровня, по объекту установки: например, стационарная, морская, бытовая и пр.

2. Условия эксплуатации электронной аппаратуры: механические воздействия (вибрации, удары, линейные ускорения и др.)

3. Способ закрепления ПП в модулях более высокого конструктивного уровня.

4. 4. Характеристику элементной базы взять из примера на расчет вибрации.

5. Исходные данные для расчета и варианты индивидуальных заданий приведены в табл. 2.

В шапке таблицы использованы следующие обозначения:

1. — группа ЭА: 1 - стационарная; 2 - возимая; 3 - носимая; 4 - бы­товая;

5 - морская; 6 - самолетная; 7 - ракетная и космическая;

2 — механические воздействия:

а — длительность ударных импульсов, мс;

б — ускорение при многократных ударах g;

в — ускорение при одиночных ударах g;

г — частота вибрации, Гц;

д — виброускорение, g;

3 — способ закрепления ячейки в модулях более высокого конструк­тивного уровня (см. теоретические сведения к работе):

с — 1

т — 2

у — 3

ф — 4

Таблица 2 - Варианты индивидуальных заданий

№	1	2					3
		а	б	в	г	д	с	т	у	ф
1	2	5-10	10	40-80	5-25	4	+
2	1				10-30	2	+
3	5	5-10	15		5-80	2	+
4	2				10-50	3		+
5	1				10-30	2		+
6	6	15	6		10-300	10		+
7	2	5	6		10-50	2			+
8	2	5-10	15		10-40	2			+
9	1				10-30	2			+
10	6	10	10		20-250	14				+
11	6	5-10	12		50-120	15				+
12	1				20-70	2				+
13	1				10-30	4	+
14	6	12	8		20-300	15	+
15	3	5	10	50-80	10-40	1	+
16	2	8	10		20-70	2	+
17	3	6	10		10-30	4		+
18	6	15	11		50-250	14		+
19	1				10-70	2		+
20	5	5-10	15		10-80	2		+
21	4				10-30	2			+
22	2	5-10	12		20-60	2			+
23	3	5	8	60-100	20-70	3			+
24	1				10-40	2			+

Расчет на действие вибрации

В процессе эксплуатации печатная плата (ПП) в составе ячейки и блока подвергается меха­ническим воздействиям, к которым относятся вибрации, удары и линей­ные перегрузки.

Под вибрацией понимают механические колебания элементов конст­рукции или конструкции в целом. Вибрация характеризуется вибропереме­щением, виброскоростью и виброускорением.

Характерным видом отказов электрорадиоэлементов (ЭРЭ) при вибрационных воздействиях яв­ляется усталостное разрушение (необратимое) выводов в области изгиба и соединения с контактной площадкой ПП в результате возрастания механи­ческих напряжений: при резонансных колебаниях ЭРИ или резонансных колебаниях ПП, на которой установлены ЭРИ.

Первый случай относится к условиям силового возбуждения механиче­ской колебательной системы, второй — к условиям кинематического воз­буждения.

Поэтому, проводя проработку компоновки ячейки ЭА, конструктор должен обеспечить вибропрочность, внброустойчивостъ и отсутствие резо­нанса ЭРИ в рабочем диапазоне частот.

Вибропрочность — способность конструкции выполнять функции и со­хранять значения параметров в заданных пределах после воздействия виб­раций.

Виброустойчивость — способность конструкции выполнять функции и сохранять значения параметров в заданных пределах во время воздействия вибраций.

Условиями обеспечения вибропрочности ячейки являются:

• отсутствие в конструкции ячейки механических резонансов;

• ограничение амплитуды виброперемещения и виброскорости значе­ниями, исключающими опасные напряжения и усталостные явления в ЭРЭ и ПП;

• допустимые значения виброперегрузок в диапазоне частот внешних воздействий должны превышать величины, определенные техниче­ским заданием на разработку конструкции ЭА.

Таким образом, оценка вибропрочносги ячейки выполняется по сле­дующим показателям:

• частоте свободных колебаний;

• допустимому значению напряжения в материале ЭРЭ и ПП и пре­дельному числу циклов нагружения;

• допустимому значению виброперегрузки.

При расчете частот свободных колебаний в качестве расчетной модели ячейки используется модель пластины с равномерным распределением массы.