Пример расчета на действие вибрации

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.

В качестве примера проведем расчет на действие вибраций на ячейку, приведенную на рис. 10 при следующих условиях:

— печатная плата в составе ячейки и блока предназначена для работы в стационарных условиях. Это означает практически полное отсутствие механических воздействий, поэтому расчеты на виброустойчивость и удароустойчивость лишены смыс­ла. Механические воздействия имеют место лишь при транспортировке.

— блок транспортируется в собранном упакованном и законсервирован­ном виде автомобильным, железнодорожным (в закрытых транспортных средствах), водным (в трюмах судов) или авиационным транспортом (в герметизированных контейнерах).

Целью расчета является определение действующих на ЭРЭ и ПП пере­грузок при действии вибрации, а также максимальных перегрузок и про­верка этих ЭРЭ и ПП на вибропрочность.

Исходные данные:

• диапазон действующих вибраций ∆ f = 1…200 Гц;

• виб­роускорение a₀ = 2g = 19,6 м/с².

• Боковые стороны ПП расположены в направляющих, считаем их опер­тыми. На третьей стороне ПП расположена вилка разъема, на четвертой — панель, поэтому можно считать, что эти края ПП жестко защемлены. Расчетная мо­дель представлена эскизом:

— свободная опирание стороны ПП;

— жесткое закрепление.

Считаем, что вибрации действуют в плоскости, перпендикулярной плоскости ячейки. Возбуждение системы — кинематическое, так как ис­точник вибраций внешний.

Дата добавления: 2015-04-25