Расчет на действие механических нагрузок

Расчёт платы на действие вибрации.

Целью расчёта конструкции модуля РЭС при действии вибрации является определение действующих на элементы изделия максимальных перегрузок и перемещений.

При транспортировке и испытаниях устройство подвергается периодическому воздействию вибрации, вследствие чего необходимо проверить удовлетворяет ли разработанное устройство условиям вибропрочности.

Допускается испытывать изделие непосредственно в процессе транспортирования автотранспортом на расстоянии 1000 км при движении автомобиля со скоростью 20-40 км/ч.

Испытательная трасса выбирается из расчёта, чтобы 50 км трассы составляло асфальтированное шоссе, 300 км -булыжное шоссе, 550 км - грунтовая дорога и 100 км - пересечённая местность.

Блок считают выдержавшим испытание, если после испытания не обнаружено механических повреждений и он функционирует в соответствии с ТУ на устройство.

Периодическая вибрация характеризуется спектром (диапазон частот), виброускорением, перегрузкой. Коэффициент перегрузки n, амплитуда виброускорения а, и виброперемещения S связаны между собой соотношениями:

;

Исходными данными при расчёте на вибрацию являются: частота вибрации (диапазон частот) Гц; масса блока (части блока); коэффициент перегрузки.

При расчёте печатной платы с ЭРЭ задаётся (определяется) масса ПП и масса ЭРЭ

Исходя из условий эксплуатации и транспортировки задаём коэффициент перегрузки 2g (9,81).

Расчёт платы управления.

Определяем частоту собственных колебаний. При условии равномерного нагружения ПП на её поверхности ЭРЭ.

[Гц], где

, - масса ЭРЭ и ПП соответственно

- коэффициент, зависящий от способа закрепления ПП

- наибольший размер длины платы

[Н*м], где

- коэффициент Пуансона материала ПП

- модуль упругости материала ПП

- толщина материала ПП, м

- удельный вес материала ПП,

Выбираем способ закрепления ПП: опирание по 3-ём сторонам и защемление по 4-ой.

Коэффициент в этом случае считается следующим образом:

Параметры ПП:

=28 см

=14,7см

=0,15см

=1,3

=63,64

Найдём

= (7*0,15) + (2*1,1) + (5*1,2) + (2*0,15) +37+ (25*0,6+5*1,1+2*0,9) =1,05++2,2+6+0,3+37+22,3=68,85гр.

гр.

149,15 гр.

=0,83

Найдём :

==720 Гц

2) Находим амплитуду колебаний (прогиб) ПП на частоте при заданном коэффициенте перегрузки n.

== 0,00003

3) Определяем коэффициент динамичности , показывающий, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний на частоте , отличается от амплитуды на частоте

=1,04

4) Находим динамический прогиб ПП при её возбуждении с частотой :

, м

0,0000312 м

5) Определяется эквивалентная этому прогибу равномерно распределённая динамическая нагрузка :

, Па

59,47 Па

И максимальный распределённый изгибающий момент, вызванный этой нагрузкой:

, Н

0,103 Н

6) Находим максимальное динамическое напряжение изгиба ПП:

МПа

0,27 МПа

7) Условия вибропрочности выполняются, если , где

52,5

- предел выносливости материала ПП.

Для стеклотекстолита = 105 МПа

=1,8ч2 - допустимый запас прочности для стеклотекстолита.

Условия вибропрочности выполняются

0,27 ? 52,5

Расчёт на воздействие удара.

Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса.

Ударные импульсы могут быть понусоидальной, четвертьсиноидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы.

Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:

длительность ударного импульса (), с

амплитуда ускорения ударного импульса (Ну) 147

Целью расчёта является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.

Ударный импульс характеризуется только в течение времени и величина получила название условной частоты импульса.

Исходными данными для расчёта конструкции на ударопрочность являются:

параметры ударного импульса (, Ну)

параметры конструкции

характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.

Расчёт на ударопрочность

1) Определим условную частоту ударного импульса:

2) Определим коэффициент передачи при ударе:

Для прямоугольного импульса:

Где n - коэффициент расстройки

- собственная частота колебаний механической системы

0,38

Находим ударное ускорение:

= 147*0,38 = 55,86

Где - амплитуда ускорения ударного импульса:

Рассчитываем максимальное относительное перемещение:

0,000017

5) Проверяем выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:

Для ЭРЭ ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. < , где определяется из анализа элементной базы изделия.

Для ПП с ЭРЭ Smax<0,003b, где b - размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ;

0,000017 < 0,03*0,147 (0,000044)

0,000017 < 0,03*0,28 (0,00084)