Расчет механической прочности и устойчивости

Все виды радиоэлектронных средств подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, входящей в конструкцию. Разрабатываемый импульсный металлодетектор может эксплуатироваться не только в качестве стационарного обнаружителя, но и мобильно. Таким образом, разрабатываемый прибор в процессе эксплуатации может подвергаться воздействиию вибраций. При расчете частот собственных колебаний конструкцию радиоэлектронного средства условно заменяют эквивалентными расчетными схемами, для которых известны аналитические зависимости. Основное условие замены состоит в том, чтобы расчетная схема возможно ближе соответствовала реальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы [18, 19].

Собственная частота поверхностно монтируемых элементов мало отличается от частоты платы, поэтому проведем расчет частоты колебаний самой крупногабаритной микросхемы со штыревыми выводами разрабатываемого металлодетектора - стабилизатора PSD 1205DLF. При расчете частоты собственных колебаний микросхемы ее представляют в виде консольной конструкции (рисунок 7.4.1).

Рисунок 6.1 - Консольная конструкция

В этом случае расчет собственной частоты колебаний микросхемы, Гц, можно произвести по формуле

, (6.14)

где Е - модуль упругости материала балки, Н/м2;

где М - сосредоточенная масса, кг;

где I - момент инерции балки, м4;

где l - длина балки, м.

где m - приведенная погонная масса, кг/м.

Момент инерции для выводов микросхемы рассчитываем по формуле

, (6.15)

где D - диаметр вывода микросхемы.

Подставляя значение D = 0,5·10-3 в выражение (6.15), получим:

.

Значения исходных величин для расчета собственной частоты колебаний микросхемы следующие:

E = 0,7·1011 Н/м2;

M = 8·10-3 кг;

m = 0,025 кг/м;

l = 52,4·10-3 м;

I = 0,0031·10-12 м4.

Подставляя эти значения в выражение (6.14), получим:

Гц.

Так как собственная частота колебаний стабилизатора не попадает в опасный диапазон частот, делаем вывод о том, что этот элемент в процессе эксплуатации вряд ли может подвергаться воздействию резонансных частот. Из анализа сборочного чертежа платы печатной узла управления и спецификации к нему приходим к выводу о необходимости расчета собственной частоты колебаний микросхемы КР142ЕН5Б. Расчет проводим аналогично расчету собственной частоты колебаний стабилизатора PSD 1205DLF. Полученное значение частоты f0 = 115,1 Гц также не попадает в опасный диапазон.

При закреплении плат по углам в четырёх точках собственную частоту определять по формуле

, (6.16)

где a - длина платы, м;

где b - ширина платы, м;

где D - цилиндрическая жесткость платы, Н/м;

где M - масса платы с ЭРЭ, кг.

Цилиндрическую жесткость платы, Н/м, вычисляем по формуле

, (6.17)

где Е - модуль упругости материала платы, Н/м2;

где h - толщина платы, м;

где ν - коэффициент Пуассона.

Значения исходных величин для расчета цилиндрической жесткости платы следующие:

E = 3,02·1010 Н/м2;

h = 1,5·10-3 м.

Подставляя эти значения в формулу (6.17), получим:

Масса платы с ЭРЭ составляет 108 грамм. Тогда собственная частота колебаний платы будет равна

Гц.

Печатная плата должна обладать значительной усталостной долговечностью при воздействии вибраций. Для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний плат удовлетворяла условию

(6.18)

где b - безразмерная постоянная, выбирается в зависимости от величины частоты собственных колебаний и воздействующих вибраций;- размер короткой стороны платы, мм;bmax - вибрационные перегрузки в единицах g, 3…9.

Другие стьтьи в тему

Расчет зоны покрытия базовой станции методами Окамуры-Хата и Волфиша-Икегами
Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образ ...

Расчёт трассы прокладки волоконно-оптического кабеля между населёнными пунктами
В современном мире быстрыми темпами наращиваются объёмы информации, соответственно повышаются требования к передающей аппаратуре, поскольку каждые пять-шесть лет объём передаваемой информации увеличивается вдвое. Задача передачи такого количества информации с высокой степенью дост ...