Рассчитаем круговую частоту свободных колебаний по формуле:
Рассчитаем частоту свободных колебаний.
Значение частоты свободных колебаний, полученное приближенным энергетическим способом, совпадает с точным ее значением, так как выбранная форма упругой линии изогнутой оси z (x) совпадает с точной формой прогиба оси для заданной расчетной схемы.
Эти выражения получены при следующих допущениях:
система имеет одну степень свободы, т. е. перемещение всех точек тела определяется только одной координатой х, в которой сосредоточена вся масса телам;
инерционный элемент является абсолютно жестким;
связь инерционного элемента с опорами является абсолютно гибкой и безынерционной.
4. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ ПЕЧАТНОГО УЗЛА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИБРАЦИЙ.
4.
1. Анализ прочности печатного узла при воздействии вибраций.
Проверим прочность печатной платы при вынужденных колебаниях основания блока. При выполнении расчетов будем рассматривать печатную плату как двухопорную балку с шарнирными опорами.
Исходные данные.
Изменение частоты вынужденных колебаний — 1−55 Гц Амплитуда ускорения — ;
Частота собственных колебаний платы — ;
Коэффициент динамических потерь для стеклотекстолита -;
Высота платы — ;
Толщина платы -.
Ширина полосы платы -.
Модуль нормальной упругости материала -.
Предел прочности Коэффициент запаса прочности ;
Общая масса платы и микросхем -.
Так как наибольшее перемещение массы относительно опор происходит при резонансе частот, принимаем частоту вынужденных колебаний равную частоте собственных колебаний платы,. При этом отношение частот равно .
Рассчитаем коэффициент динамичности при резонансе.
Рассчитаем статическую силу, вызывающую прогиб платы.
Рассчитаем динамическую силу.
Рассчитаем максимальный изгибающий момент в центральном сечении платы от статической и динамической нагрузки.
Рассчитаем полное напряжение изгиба в опасном центральном сечении платы.
Рассчитаем предел выносливости для стеклотекстолита.
Рассчитаем допускаемое напряжение в опасном сечении.
Вывод: условие прочности при действии на плату вынужденных колебаний не выполняется, т.к.
4.2 Анализ жесткости печатного узла при воздействии вибраций.
Допустимый прогиб платы в центральном сечении ;
Осевой момент инерции -.
Выполним расчет жесткости печатного узла Рассчитаем перемещение основания блока на резонансной частоте.
Динамический прогиб середины платы под действием вибраций.
Статический прогиб середины платы под действием собственного веса и веса микросхем.
Полный прогиб центрального сечения платы.
Вывод: условие жесткости не выполняется, т.к.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Проведенные расчеты технических параметров спроектированного модуля позволили сделать следующие выводы: несущая конструкция модуля имеет достаточную жесткость при проверки статической нагрузкой, однако при динамическом воздействии прочность конструкции недостаточна.
С целью повышения виброустойчивости прочности конструкции электронного модуля целесообразно применение поперечных сечений элементов.
В этом случае показателем эффективности можно считать максимальное значение удельного момента сопротивления Wуд сечения. Для этого лучшим вариантом является использование пустотелых конструктивных элементов, которые будут вытянуты в направлении воздействия нагрузки, а также различные ребра жесткости и отбортовки.
Как показывает практика, при динамическом воздействии на модуль наиболее уязвимой частью является плата печатная, установленная в корпусе. Максимального значения воздействующие на плату нагрузки достигают при резонансе. В этом случае коэффициент динамичности достигает предельного значения Для борьбы с этим явлением одним из наиболее эффективных методов является модернизация метода крепления платы. В данном случае можно использовать жесткое крепление платы в корпусе, что даст повышение расчетного коэффициента жесткости, а также и собственной частоты колебаний.
Жесткость платы целесообразно увеличить при помощи дополнительных ребер жесткости, проходящих через центр платы и расположенном параллельно короткой стороне. Также для этого можно использовать дополнительные точки крепления платы в НК.
Для снижения коэффициента динамичности как правило применяются дополнительные виброзащищающие покрытия, имеющие большой коэффициент механических потерь γ. Стоит учитывать, что в этом случае снижается теплоотвод от элементов и снижается ремонтопригодность изделия.
Использование того или иного способа защиты или нескольких способов одновременно зависит от условий эксплуатации и ремонта, серийности производства, стоимости, требований надежности и выбирается индивидуально для каждого типа изделия.
Список литературы
Методические указания к курсовому проекту по прикладной механике / Сост.: С. В. Воробьев, Ю. Н. Исаев, С. К. Степанов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007. 48 с.
Несущие конструкции РЭА: Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Прикладная механика»./ Сост: Ю. Н. Исаев, Г. Ф. Морозов, М. Д. Стерльцова; ГЭТУ — С-Пб 1993.
Несущие конструкции РЭА/ Под редакцией П. И. Овсищева; Радио и связь 1988.
Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочное пособие / Э. Т. Романычева и др.; Радио и связь 1984.
Справочник по сопротивлению материалов. Г. С. Писаренко, А. П. Яковлев, В. В. Матвеев. 1998.
