Курсовая работа (т): Методы и средства защиты РЭС от ударных воздействий

Блок устанавливается на носителе без перекосов (поэтому Z = 0), тогда получаем:

.

.     Решая эту систему (например, с помощью программ MathCAD) относительно нагрузок на амортизаторы, находят статические нагрузки на амортизаторы: p₁; p₂; p₃; p₄.

6.      По полученным статическим нагрузкам и условиям эксплуатации выбирают типоразмер амортизатора. При несовпадении центра масс блока с центром симметрии, статическая нагрузка на амортизаторы будет разная и, следовательно, осадка однотипных амортизаторов будет различна. Для устранения перекоса блока вводят выравнивающие прокладки между амортизатором и корпусом блока.

.        Осадка амортизаторов

Из полученных значений  выбирают наименьшее и относительно определяют толщину выравнивающих прокладок под остальные 3 амортизатора:

,

где ∆_пр - толщина выравнивающей прокладки под соответствующий амортизатор.

Таким образом, в результате расчета получают координаты размещения амортизаторов, их типоразмеры и толщину выравнивающих прокладок.

.2 Упаковочная тара для транспортирования

Упаковочная тара должна гарантировать сохранность РЭС при ее перевозке любыми транспортными средствами. Контейнер для транспортировки изготовляют из недорогих материалов (металл, слоистое стекловолокно и дерево). Между жесткой оболочкой тары и поверхностью РЭС прокладывают упругие амортизационные прокладки, гасящие вибрационные и ударные нагрузки при транспортировке (рис. 18).

Механические свойства упаковочных материалов характеризуются соотношением приложенной к поверхности материала нагрузкой и деформацией материала, вызываемой этой нагрузкой, т. е. статической жесткостью

= f (z).

Амортизирующие прокладки могут быть упругие (табл. 1.1) и неупругие. Первые полностью восстанавливают свою толщину после снятия приложенной нагрузки. В неупругих прокладках наблюдается остаточная деформация, поэтому они являются прокладками разового использования.

Таблица 1.1

Исходные данные:

m - масса блока;- опорная поверхность блока;

К - наибольшая перегрузка, допустимая на РЭС.

Последовательность расчета:

1. Восстанавливающая сила после удара, которая вызовет в прокладке механическое напряжение (Н/см²)

, (1)

где К - наибольшая перегрузка, допустимая на РЭС.

. Потенциальная энергия поднятого на высоту Н блока РЭС, которая приводит к максимально допустимой деформации прокладки

= m · g · (H+z).

. Потенциальная энергия, полностью переходящая в энергию деформации прокладки:

=V·T_v=S·h·T_v,

где V - объем прокладки; T_v - энергия, накопленная в единице объема прокладки при минимальной упругой деформации.

. Расчетная толщина прокладки

.

Обозначая σ/T_v = Θ и с учетом (1), получаем толщину прокладки

. Для приближенных расчетов удобно пользоваться выражением

,

видно, что чем меньше величина Θ, тем тоньше может быть упругая прокладка тары.

При выборе материала и размеров упругой прокладки исходят из допустимых напряжений, которые может выдержать материал, и минимальной величины безразмерной величины Θ (рис. 19).

.3 Ударная прочность элементов

Большинство элементов конструкций РЭС могут быть представлены пластинами или балками. К пластинам можно отнести стенки кожухов или корпусов блоков, шасси, печатные платы, т. е. такие элементы, у которых размеры длины и ширины одного порядка, а толщины значительно меньше. К балкам можно отнести элементы каркаса стоек, блоков, рамки кассет и др., т. е. такие элементы конструкций у которых 2 размера поперечного сечения много меньше протяженности этого элемента.

Исходные данные:

a, b, h - геометрические размеры платы; a - большая сторона, м;_п - масса платы, кг;- модуль упругости материала платы, Н/м²;- плотность материала платы, кг/м³;_уд - перегрузка при ударе;- длительность ударного импульса, с.

Последовательность расчета

1. Амплитуда ускорения при ударе

_max = n_уд · g,

где g - ускорение силы тяжести.

₀ = a_max · t

или эквивалентная высота падения

.

. Частота свободных колебаний f₀₁ (первой гармоники), Гц,

,

где

,

_п, E_c - модули упругости материала платы и стали,

,

_э, m_п - массы элементов и масса платы.

При свободном опирании по контуру и отношении, (а/b" 1) частотная постоянная

,

где D- цилиндрическая жесткость;

- коэффициент Пуассона (для большинства материалов e = 0,3);₁ - коэффициент, зависящий от краевых условий закрепления пластины.

Некоторые схемы закрепления плат и формулы для расчета a 1 приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2.

. Жесткость платы

K = (2p · f₀₁)² · m_п.

5. Статический прогиб платы

Z_ст=(m_п+m_э) · g/K.

. Максимальный прогиб платы при ударе

.

7. Полная динамическая деформация платы

Z_д = Z_ст + Z_max.

. Эквивалентная сила удара

P_уд = K · Z_д.

9. Расчетный коэффициент запаса

n = n₁ · n₂ · n₃,

где n₁ - запас прочности; n₂ - степень ответственности детали; n₃ - однородность механических свойств материала.

Рекомендуется коэффициенты выбирать в пределах: n₁=1,25 ÷ 1,5; n₂=1,0 ÷ 1,5; n₃=1,2 ÷ 3,0. (при большем коэффициенте запаса выбирают большие значения коэффициентов).

. Допустимое напряжение в материале платы

s_доп= s_п/n,

где s_п - предельное допустимое напряжение в материале.

. Изгибающий момент, действующий на плату

М_и=Р_уд · а/4.

12. Момент инерции сечения платы

J = b · h³/12.

13. Момент сопротивления изгибу пластины

W = J/(0,5h).

14. Напряжение, возникающее в материале платы

s_и = М_и/W.

15. Сравнивают расчетное значение s_и в материале платы с допустимым значением s_доп для данного материала (с учетом коэффициента запаса). Если выполняется условие s_и ≤ s_доп, конструкция способна выдержать действующую ударную нагрузку. В случае s_и > s_доп необходимо принять меры по увеличению жесткости платы (увеличить толщину, ввести ребра жесткости, изменить материал платы и пр.).

Расчет балочных конструкций проводится по той же схеме, только при определении частоты собственных колебаний балки следует воспользоваться выражением

,

где l_i - корень частотного уравнения, характеризующий форму колебаний и способ крепления концов балки:

l_i = ip (для балки с шарнирным закреплением концов), _i =(2i -1) · p/2 (консольное крепление балки),

l_i=(2i +1) · p/2 (жесткое крепление концов балки), i - номер тона колебаний.

Если на балке имеются сосредоточенные массы m_i то расчетная масса m

где l - длина балки, x_i - расстояние от начала координаты (точка крепления балки) до соответствующей массы m_i.

Список использованных источников

1.   Токарев М.Д., Талицкий Е.Н., Фролов В.А. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1984.

2.      Карпушин В.Б. Вибрация и удары в радиоаппаратуре. -М.: Советское радио, 1972.

.        Каленкович Н.И., Ростовец Е.П., Шамгин Ю.В. Механические воздействия и защита РЭС. -М.: Высш. школа, 1989.

.        Маквецов Е.Н., Тартаковский А.М. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1993.

.        http://dvo.sut.ru/libr/pes/i286gell/1.htm - Расчеты механических нагрузок.