Конструирование и технология изготовления генератора "воющего" шума (стр. 9 из 10)
9. Определим площади нижней, боковой и верхней поверхностей корпуса:
, (3.18)
, (3.19) 
(м2). 
(м2).10. Определяем тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой
: 
, (3.20) 
(Вт/(м2×К)11. Рассчитываем перегрев корпуса блока РЭА во втором приближении
:
, (3.21)где
- коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации корпуса ; 
- коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды; 
, (3.22) 
, (3.23) 
=0,229 и 
= 0,995 
(оС).12. Определяем ошибку расчета:
, (3.24) 
£ 
.Так как величина погрешности меньше допустимой, то расчет можно считать законченным.
13. Рассчитываем температуру корпуса:
, (3.25) 
(oC).Полученное значение температуры корпуса находится в пределах допустимой нормы, а перегрев нашей платы невелик – 0,0904oC, следовательно, тепловой режим устройства соблюдается.
3.4.3 Расчёт механической прочности
Современная РЭС испытывает целый ряд механических воздействий, которые, влияя на работу радиоаппаратуры, снижают её надежность. К этим факторам, в частности, как наиболее проявляющимся, относятся вибрационные и ударные нагрузки. Вибрации и удары, воздействующие на РЭА, вызывают:
- изменение выходных параметров радиоаппаратуры;
- отказ РЭА из-за коротких замыканий и обрывов соединений;
- усталость материала несущих конструкций и его разрушение;
- раскручивание крепежа, обрыв защелок;
- механические повреждения электромонтажных соединений и установочных элементов;
- отслаивание фольги печатных плат;
- искажение диаграмм направленности антенн и т.п.
Уменьшение частоты отказов РЭА, работающей в условиях повышенных вибраций, достигается комплексом мероприятий, в число которых входят:
- разработка схемы и конструкции с учетом возможных условий эксплуатации;
- применение ЭРЭ и материалов, отвечающих заданным условиям эксплуатации;
- разработка методики контроля и испытаний, соответствующих условиям эксплуатации;
- строгое соблюдение технологии изготовления РЭА и ее совершенствование.
Кроме того, для борьбы с вибрациями применяют следующие меры:
- ужесточение конструкции с целью повышения собственных частот колебаний (заливка, вакуумированная герметизация и т.п.);
- применение прижимающих и антивибрационных устройств;
- правильное закрепление РЭА в отсеках на борту и в помещениях (в местах наименьшей амплитуды вибраций);
- применение различного рода амортизирующих прокладок из резины, поролона и других материалов.
В практических случаях элементы конструкции блоков РЭА имеют сложную конфигурацию. При расчетах сложный элемент заменяют его упрощенной моделью в виде балки, стержня, пластины, мембраны.
Рассчитав собственные частоты элементов конструкции и всего блока, сравнивают их с частотами возмущающих колебаний.
В правильно сконструированной аппаратуре собственная частота конструкции не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Хотя любая конструкция обладает несколькими значениями собственных частот, расчет выполняется только для низших значений. Если нижнее значение частоты входит в диапазон внешних воздействий, то конструкцию блока дорабатывают, ужесточая ее, с целью увеличения собственной частоты и выхода из спектра частот внешних воздействий, либо переходят на её амортизацию и производят соответствующие расчеты.
Многие конструктивные элементы РЭС могут быть представлены в виде пластин. К пластинам можно отнести печатные платы (ПП), днища шасси, элементы экранов, панели и т.п.
Пластиной называют плоское тело, ограниченное двумя поверхностями, расстояние между которыми мало, по сравнению с размерами поверхностей. В конструкциях РЭС обычно используются прямоугольные и круглые пластины с различными способами закрепления.
В математическом отношении задача динамического расчета пластин, т.е. расчета на вибрационные и ударные воздействия, достаточно сложна. Для этих целей используются точные (аналитические), приближенные и численные методы расчета.
Практическое применение аналитических методов решения задач динамики конструкций сопряжено с рядом трудностей. Конструкции современной аппаратуры представляют собой сложные механические системы с множеством упругих и жестких связей, с неклассическими способами крепления отдельных конструктивных элементов. Для такой механической системы сложно построить расчетную модель, достаточно простую и в то же время хорошо отражающую физические и динамические свойства, тем более что конструкция содержит множество неконтролируемых параметров, например усилия затяжки соединений при сборке плат в пакет, коэффициенты механических потерь материалов элементов. Поэтому широко используют приближенные и численные методы расчета. [26]
Для начала расчёта необходимо отметить, что ПП с одной стороны имеет закрепление защелками, а противоположная сторона крепко прижата к корпусу устройства.
Данная ПП имеет размеры: а=0,102м, b=0,088 м, h=1∙10-3м.
Материал ПП – стеклотекстолит марки FR-4
Плотность r=2,4∙103 кг/м3;
Общая масса ЭРЭ Мэ=0,0205 кг;
Модуль Юнга Е=3∙1010 Н/м2=0,3*105 МПа;
Коэффициент Пуассона m=0,28;
Максимальной амплитудой ускорения корпуса Śmax=2g;
Логарифмический декремент колебания σ=0,12.
1) Находим массу ЭРЭ, приведённую к единице площади платы:
(3.26)
2) Находим массу единицы площади ПП:
(3.27) 
3) Находим коэффициент, учитывающий массу ЭРЭ:
(3.28) 
4) Находим коэффициент частоты для первой формы колебаний пластины (ПП):
(3.29) 
(3.30) 
5) Находим цилиндрическую жёсткость ПП:
(3.31)
6) Находим собственную частоту колебаний:
(3.32) 
7) Находим первую собственную частоту колебаний:
(3.33) 
Следовательно, собственная частота платы не попадает в диапазон воздействующих частот f=1..60 Гц в режиме работы.
8) Найдем виброперемещение Z. Рассчитаем для заданного вида закрепления платы в корпусе максимальное перемещение точки А с координатами Х=0,102 и У=0,088
(3.34)где ψ1х и ψ1у =0,5098 − коэффициенты вовлечения форм собственных колебаний; Х1(х)=1 и У2(у)=1 − значения балочных функций;
К1дин −коэффициент динамичности:
(3.35) 
9) Теперь полученное значение необходимо проверить на условие виброжесткости: