logo
Ультразвуковой отпугиватель грызунов

7. АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Для разрабатываемого устройства необходимо провести анализ механических воздействий и перегрузок, связанных с ними: на вибрацию и ударные воздействия.

Синусоидальная вибрация:

- диапазон частот, Гц 0,4-100*

- Макс. Амплитуда ускорения, м • c-2 (g) 20(2)

- Степень жесткости 11а

* требования только по устойчивости

Удары многократного действия:

- пиковое ударное ускорение м • c-2 (g) 140(14)*

- длительность действенного ударного ускорения, мс 2-6

- Степень жесткости 4а

* требования только по прочности

Длина платы 47,4 мм

Ширина платы 44 мм

Толщина платы 1.4 мм

Масса РЭС 26,19 г

Материал ПП стеклотекстолит.

Выбранный способ крепления: в 4 точках

7.1 Вибрационная устойчивость РЭС

По ГОСТу 17416.1-90 устройство относится к группе механического исполнения M34.

Для выполнения расчета механических воздействий необходимы следующие исходные данные:

- Характер условий применения:

Перемещаемые нестационарные изделия, перечисленных в группах МЗЗ и, массой менее 40 кг.

Для расчета собственной частоты ПУ воспользуемся программным комплексом для лабораторных работ.

Как видно из полученного графика, собственная частота во много раз выше частоты воздействия вибрации.

Вывод: Так как условия виброустойчивости выполняются для печатной платы, считаем что устройство защищено от воздействий вибрации.

7.2 Ударные воздействия

Анализируем удары одиночного действия.

Длительность действия ударного ускорения, мс 2-20.

Пиковое ударное ускорение g =14

Движение системы, вызываемое ударной силой, в течение времени действия этой силы определяется законом вынужденных колебаний. После прекращения действия ударной силы, движение системы подчиняется закону свободных колебаний. Начальными условиями при этом являются смещение и скорость движения в момент прекращения действия удара.

Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса. Максимальное действие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Оценим воздействие прямоугольного ударного импульса на систему.

Hy,g

,c

f0,Гц

щ

Ky

Zmax, мм

14

0,002

4091,687

0,061099492

1470

0,78441

0,0004484

14

0,003

4091,687

0,040733124

1046,67

1,13824

0,0006644

14

0,004

4091,687

0,030449746

784

1,44478

0,0008433

14

0,004

4091,687

0,024439797

628

1,69267

0,0009881

14

0,006

4091,687

0,020366484

423,333

1,87184

0,0010927

14

0,007

4091 ,687

0,017446981

448,471

1,97404

0,0011429

14

0,008

4091,687

0,014274873

392,4

1,99808

0,0011663

14

0,009

4091,687

0,013477669

348,889

1,94001

0,0011324

14

0,01

4091,687

0,012219898

_14

1,80319

0,0010426

14

0,011

4091,687

0,011109016

284,444

1,49318

0,00093

14

0,012

4091,687

0,010183261

261,667

1,31862

0,0007697

14

0,013

4091,687

0,009399903

241,438

0,99028

0,000478

14

0,014

4091,687

0,008728410

224,286

0.6219

0,000363

14

0,014

4091,687

0,008146486

209,333

0,22824

0,0001332

14

0,016

4091,687

0,007637436

196,24

0,17464

-0,000101

14

0,017

4091,687

0,007188180

184,706

0,47046

-0,000333

14

0,018

4091,687

0,006788814

174,444

0,94314

-0,00044

14

0,019

4091,687

0,006431419

164,263

1,27741

0,000744

14

0,02

4091,687

0,006109949

147

1,46003

0,00091

Вывод:

Так как условия ударопрочности выполняются для ЭРЭ и печатной платы, считаем, что устройство защищено от воздействий удара.

7.3 Расчет теплового режима блока

Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности ЭРЭ, необходимых для оценки надежности. Расчет тепловых полей внутри блока невозможен из-за громоздкости задачи и неточности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при расчете теплового режима блоков РЭА используют приближенные методы анализа и расчета. Расчет проводится для наиболее критичного элемента, т.е. элемента, допустимая положительная температура которого имеет наименьшее значение среди всех элементов, входящих в состав устройства и образующих нагретую зону. Конструкция РЭА заменяется её физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего средне-поверхностную температуру tн.з и рассеиваемую тепловую мощность Рн.з. Расчет теплового режима блока производят в 2 этапа: определение температуры корпуса блока tк и определение средне-поверхностной температуры нагретой зоны tн.з.

Расчет теплового режима блока производят в 2 этапа:

определение температуры корпуса блока tк;

определение средне-поверхностной температуры нагретой зоны tн.з.

Для выполнения расчета теплового режима необходимы следующие исходные данные:

размеры корпуса:

-ширина B = 0,09м;

-длина L = 0,14 м;

-высота H = 0,12 м;

размеры нагретой зоны lbh, 0,0470,0440,019;

величина воздушных зазоров между нагретой зоной и нижней поверхностью корпуса hн = 0,004 м, нагретой зоной и верхней поверхностью корпуса hв = 0,096 м;

мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты Ро 120 мВт (т.к. потребляемая мощность составляет 140 мВт, то предположив что к.п.д. этой схемы не более 80%, мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты Ро 30 мВт);

мощность радиоэлементов, расположенная непосредственно на корпусе блока Рк = 0 Вт;

диапазон рабочей температуры самого нетермостойкого элемента сост. (-4070)оС.

- температура окружающей среды tо = 40оС

Этап 1. Определение температуры корпуса.

1. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока:

qк = Po/Sк ,

где Sк - площадь внешней поверхности корпуса блока,

Sк = 2(HB+BL+HL)

Sк = 2(0,120,09+0,090,14+0,120,14) = 0,0846 м2

qк = 60*10-3/0,0846 = 1,41 Вт/м.

Т.к. удельная поверхностная мощность корпуса блока составляет qк = 1,41 Вт/м, то дальнейший расчет теплового режима для Тmax = 70C - не целесообразен.