Исследование реакции конструкций ЭС и их элементов на ударные и вибрационные нагрузки

Август 10, 2022

Главная
Разное
Исследование реакции конструкций ЭС и их элементов на ударные и вибрационные нагрузки

Содержание

2. Методические указания к практическому занятию Расчёты механических нагрузок блока Статический расчёт амортизаторов Целью расчёта является определение
3. Рис 1 К определению положения центра масс
4. Используя моменты первого рода, находят координаты центра масс блока: где xi, yi, zi – координаты центров
5. Рис. 2. Схема расположения амортизаторов на блоке РЭС
6. Определяют координаты центра жёсткости амортизаторов, используя моменты первого рода: где xi, yi, zi – координаты размещения
7. – статические моменты жёсткости амортизаторов относительно координатных плоскостей. 3. Условия статического равновесия системы амортизации где pi
8. 4. Задаваясь координатами размещения амортизаторов, получают систему из четырёх линейных уравнений :
9. 5. Решая эту систему (например, с помощью программ MathCAD) относительно нагрузок на амортизаторы, находят статические нагрузки
10. 7. Осадка амортизаторов Из полученных значений выбирают наименьшее и относительно определяют толщину выравнивающих прокладок под остальные
11. Резонансные частоты блока на амортизаторах Расчёт резонансных частот блока может быть произведён только после определения и
12. 1. Расчёт начинают с определения координат расположения центра масс (нахождение координат центра масс). Исходя из условий
13. Рис. 3. Взаимное расположение центров масс и жёсткости: а – ЦМ и ЦЖ разнесены; б –
14. Система исходных расчётных выражений первой модели: (1) (2) (3) (4) (5) (6)
15. где cx, cy, cz – упругая жёсткость амортизаторов в направлении Х, Y, Z; x, y, z
16. (Lx,Ly,LZ, размеры блока прямоугольной формы по трем измерениям,)
17. Решая эту систему уравнений, находят шесть частот собственных колебаний: три линейных и три вращательных. Данная система
18. Подставляя эти выражения в исходные уравнения (1) – (6), записывая коэффициенты при соответствующих координатах в виде
19. Система дифференциальных уравнений распадается на два уравнения независимых и четыре попарно связанных: (2.7) (2.8) (2.9) (2.10)
20. Из уравнений (2.7) и (2.8) определяют частоты собственных колебаний вдоль оси Z и вращательных колебаний вокруг
21. Где Если расчётная схема удовлетворяет требованиям третьего варианта, т.е. к перечисленным условиям добавить, что амортизаторы расположены
22. Используя полученные выражения, находят собственные частоты колебаний блоков. Абсолютно совместить центр жёсткости с центром масс практически
23. Упаковочная тара для транспортирования Упаковочная тара должна гарантировать сохранность РЭС при её перевозке любыми транспортными средствами.
24. Рис. 4. Схема упаковочной тары: 1 – жёсткая внешняя оболочка тары; 2 – упругая прокладка; 3
25. Исходные данные m – масса блока; S – опорная поверхность блока; K – наибольшая перегрузка, допустимая
26. 2. Потенциальная энергия поднятого на высоту Н блока РЭС, которая приводит к максимально допустимой деформации прокладки
27. 3. Типы амортизирующих прокладок
28. 4. Расчётная толщина прокладки Обозначая σ/Tv = Θ и с учётом (2.13), получаем толщину прокладки 5.
29. Рис. 5. Зависимость Θ = f (σ) для поролона (1) (ρ = 0,127 г/см3) и губчатой
30. Вывод: в результате выполнения практического занятия были приобретены навыки по расчету виброизоляционной системы блока, определения резонансных
31. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ Основная литература Конструирование узлов и устройств электронных средств: учебное пособие/Д.Ю. Муромцев, И.В. Тюрин,
32. Дополнительная литература Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: Учебное пособие / Баканов, Г. Ф. [и др.].
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Методические указания к практическому занятию
Расчёты механических нагрузок блока
Статический расчёт амортизаторов
Целью расчёта

является определение статических нагрузок на амортизаторы и выбор их типоразмеров.
Расчёт начинают с нахождения положения центра масс блока. Обычно считают, что для таких изделий положение центра масс. Для каждого функционального узла и крупного узла или детали совпадает с центром симметрии (рис.1.).

Слайд 3

Рис 1 К определению положения центра масс

Слайд 4

Используя моменты первого рода, находят координаты центра масс блока:
где xi, yi,

zi – координаты центров масс функциональных узлов и деталей, входящих в блок; mi – массы этих изделий.
Наиболее часто используют вариант симметричного расположения амортизаторов на блоке РЭС (рис. 2). Амортизаторы располагают на блоке таким образом, чтобы проекции амортизаторов на плоскость XY не выходили за контур проекции блока.

Слайд 5

Рис. 2. Схема расположения амортизаторов на блоке РЭС

Слайд 6

Определяют координаты центра жёсткости амортизаторов, используя моменты первого рода:
где xi, yi,

zi – координаты размещения амортизаторов;
суммарная статическая жёсткость амортизаторов в направлении соответствующих координат;

Слайд 7

– статические моменты жёсткости амортизаторов относительно координатных плоскостей.
3. Условия статического равновесия

системы амортизации
где pi – весовая нагрузка, приходящаяся на i-й амортизатор; G – вес блока.
Блок устанавливается на носителе без перекосов (поэтому Z = 0), тогда получаем

Слайд 8

4. Задаваясь координатами размещения амортизаторов, получают систему из четырёх линейных уравнений :

Слайд 9

5. 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.

Слайд 10

7. Осадка амортизаторов
Из полученных значений выбирают наименьшее и относительно определяют толщину выравнивающих

прокладок под остальные три амортизатора:
где Δпр – толщина выравнивающей прокладки под соответствующий амортизатор.
Таким образом, в результате расчёта получают координаты размещения амортизаторов, их типоразмеры и толщину выравнивающих прокладок.

Слайд 11

Резонансные частоты блока на амортизаторах
Расчёт резонансных частот блока может быть произведён

только после определения и выбора типоразмеров амортизаторов, т.е. после проведения статического расчёта амортизации. Из проведённого расчёта определяется положение (координаты) центров тяжести и жёсткости блока, при этом могут встретиться три варианта:
центр масс и центр жёсткости разнесены;
центр масс и центр жёсткости лежат на одной вертикали;
центр масс и центр жёсткости совпадают.
При проведении этого расчёта пренебрегают силами трения, поэтому демпфирующие свойства амортизаторов не учитываются, что приводит к некоторой неточности в определении резонансных частот, но значительно упрощает процесс вычислений.

Слайд 12

1. Расчёт начинают с определения координат расположения центра масс (нахождение координат центра

масс). Исходя из условий эксплуатации и с учётом статической нагрузки на амортизаторы, выбирают типоразмеры амортизаторов.
2. Задаются расположением амортизаторов на блоке и находят координаты их расположения, при этом начало координат совмещают с центром масс.
Первый случай расчётной модели (рис. 3, а) приводит к необходимости решения системы из шести линейных дифференциальных уравнений, из которой находят шесть резонансных частот; при этом частоты оказываются взаимосвязанными .

Слайд 13

Рис. 3. Взаимное расположение центров масс и жёсткости:
а – ЦМ

и ЦЖ разнесены; б – ЦМ и ЦЖ лежат на оси Z; в – ЦМ и ЦЖ совпадают

Слайд 14

Система исходных расчётных выражений первой модели:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)

Слайд 15

где cx, cy, cz – упругая жёсткость амортизаторов в направлении Х,

Y, Z; x, y, z – координаты амортизаторов относительно координатных осей (если начало координат совпадает с центром масс, то оси являются главными); Jx, Jy, Jz – моменты инерции блока относительно координатных осей; Jxy, Jyz, Jzx – центробежные моменты инерции относительно координатных плоскостей; m – масса блока; ϕx, ϕy, ϕz – углы поворота относительно координатных осей.

Слайд 16

(Lx,Ly,LZ, размеры блока прямоугольной формы по трем измерениям,)

Слайд 17

Решая эту систему уравнений, находят шесть частот собственных колебаний: три линейных

и три вращательных. Данная система допускает решения, отличные от нуля, если её определитель равен нулю.
Решение системы находят в виде
δ1 = А1 cos(ωt + φ); δ2 = А2 cos(ωt + φ);
δ3 = A3 cos(ωt + φ);
δ4 = A4 cos(ωt + φ); δ5 = A5 cos(ωt + φ);
δ6 = A6 cos(ωt + φ).

Слайд 18

Подставляя эти выражения в исходные уравнения (1) – (6), записывая коэффициенты

при соответствующих координатах в виде определителя и решая его, находят постоянные коэффициенты уравнения шестой степени относительно ω2:
Aω12 + Bω10 + Cω8 + Dω6 + Eω4 + Fω2 + G = 0.
Если блок установлен на амортизаторах без перекосов, а центры масс и жёсткости лежат на одной вертикали, кроме того, использованы амортизаторы одного типоразмера, у которых упругая жёсткость по X и Y одинакова, то при выполнении этих условий расчётная модель соответствует варианту 2.

Слайд 19

Система дифференциальных уравнений распадается на два уравнения независимых и четыре попарно

связанных:
(2.7)
(2.8)
(2.9)
(2.10)
(2.11)
(2.12)

Слайд 20

Из уравнений (2.7) и (2.8) определяют частоты собственных колебаний вдоль оси

Z и вращательных колебаний вокруг этой оси:
Из уравнений (2.9) и (2.10) находят ещё две частоты ω3 и ω4, решая биквадратное уравнение
Где
Из уравнений (2.11) и (2.12) находят частоты ω5, ω6, решая биквадратное уравнение

Слайд 21

Где
Если расчётная схема удовлетворяет требованиям третьего варианта, т.е. к перечисленным условиям

добавить, что амортизаторы расположены симметрично и центр жёсткости совпадает с центром масс, то система уравнений распадается на шесть независимых частот собственных колебаний:

Слайд 22

Используя полученные выражения, находят собственные частоты колебаний блоков.
Абсолютно совместить центр

жёсткости с центром масс практически невозможно, как и расположить на одной вертикали, поэтому в инженерных задачах всегда возникает вопрос о степени приближения этих точек.
Для практических задач при размерах блоков в пределах 600 мм можно считать, что центры масс и жёсткости совпадают, если разнос между ними не превышает 10 мм, но при меньших размерах блоков эту величину пропорционально уменьшают.

Слайд 23

Упаковочная тара для транспортирования
Упаковочная тара должна гарантировать сохранность РЭС при её

перевозке любыми транспортными средствами. Контейнер для транспортировки изготовляют из недорогих материалов (металл, слоистое стекловолокно и дерево). Между жёсткой оболочкой тары и поверхностью РЭС прокладывают упругие амортизационные прокладки, гасящие вибрационные и ударные нагрузки при транспортировке (рис. 4).
Механические свойства упаковочных материалов характеризуются соотношением приложенной к поверхности материала нагрузкой и деформацией материала, вызываемой этой нагрузкой, т.е. статической жёсткостью P = f (z).

Слайд 24

Рис. 4. Схема упаковочной тары:
1 – жёсткая внешняя оболочка тары; 2

– упругая прокладка; 3 – РЭС
Амортизирующие прокладки могут быть упругие (табл. 3) и неупругие. Первые полностью восстанавливают свою толщину после снятия приложенной нагрузки. В неупругих прокладках наблюдается остаточная деформация, поэтому они являются прокладками разового использования.

Слайд 25

Исходные данные
m – масса блока;
S – опорная поверхность блока;
K – наибольшая

перегрузка, допустимая на РЭС.
Последовательность расчёта
1. Восстанавливающая сила после удара, которая вызовет в прокладке механическое напряжение (Н/см2)
(2.13)
где – наибольшая перегрузка, допустимая на РЭС.

Слайд 26

2. Потенциальная энергия поднятого на высоту Н блока РЭС, которая приводит к

максимально допустимой деформации прокладки
U = m g (H + z).
3. Потенциальная энергия, полностью переходящая в энергию деформации прокладки:
U = V Tv = S h Tv ,
где V – объём прокладки; Tv – энергия, накопленная в единице объёма прокладки при минимальной упругой деформации.

Слайд 27

3. Типы амортизирующих прокладок

Слайд 28

4. Расчётная толщина прокладки
Обозначая σ/Tv = Θ и с учётом (2.13), получаем толщину прокладки
5. Для

приближённых расчётов 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. 5).

Слайд 29

Рис. 5. Зависимость Θ = f (σ) для
поролона (1) (ρ

= 0,127 г/см3) и губчатой резины (2)

Слайд 30

Вывод: в результате выполнения практического занятия были приобретены навыки по расчету

виброизоляционной системы блока, определения резонансных частот блока установленного на амортизаторы, расчет упаковочный тары для транспортирования.

Слайд 31

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Основная литература
Конструирование узлов и устройств электронных средств: учебное пособие/Д.Ю.

Муромцев, И.В. Тюрин, О.А. Белоусов, -Ростов н/Д: Феникс, 2013-504с
Моделирование конструкций и технологических процессов производства электронных средств: учебное пособие по курсовому проектированию /Д.Ю. Муромцев, О.А. Белоусов.- Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ»,2013. Ч. I.- 80с.
Проектирование и технология радиоэлектронных средств: учебное пособие / З. М. Селиванова, [и др.]; - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т., 2011. - 164 с.
Моделирование конструкций и технологических процессов производства электронных средств: учебное пособие по курсовому проектированию /Д.Ю. Муромцев, О.А. Белоусов.- Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ»,2013. Ч. I.- 80с.-100 экз.
Кольтюков Н.А. Проектирование несущих конструкций радиоэлектронных средств [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студ. обучающихся по направл. 210200, 210300./ Н. А. Кольтюков, О. А. Белоусов. - Тамбов: ТГТУ, 2009.- Режим доступа: http://window.edu.ru/window_catalog/files/r68310/Koltukov-l.pdf. – Заглавие с экрана.
Проектирование и технология электронных средств: учебное пособие / З. М. Селиванова, Д. Ю. Муромцев, О. А. Белоусов; Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов: ФГБОУ ВПО "ТГТУ", 2012. - 140 с.

Слайд 32

Дополнительная литература
Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: Учебное пособие / Баканов,

Г. Ф. [и др.]. Изд-во: Академия, 2007. -368с.
Основы конструирования и технологии РЭС: учеб. пособие для вузов / Ю. Л. Муромцев [и др.]. - Тамбов: ТВВАИУ, 2007. - 267 с.
Белоусов О.А. Основные конструкторские расчеты в РЭС [Электронный ресурс]: Учебное пособие/ О.А. Белоусов, Н.А. Кольтюков, А.Н. Грибков - Тамбов: Изд-во Тамб.гос.тех.ун-та,2007. - Режим доступа: http://window.edu.ru/window_catalog/files/r56836/k_Belousov.pdf. – Заглавие с экрана.
Кольтюков, Н.А Экранирование в конструкциях РЭС [Электронный ресурс]: Методические указания по выполнению лабораторных работ. (учебно- методическая разработка)/ Н.А. Кольтюков, О.А. Белоусов. - Тамбов: Изд-во Тамб.гос.тех.ун-та, 2007. - Режим http://window.edu.ru/window_catalog/files/r56800/k_Koltukova.pdf. – Заглавие с экрана.
Конструирование и микроминиатюризация РЭА: Учебник для вузов/ П.П. Гелль [и др.]. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское. отд., 1984. - 535с.
Несущие конструкции РЭА/ П.И. Овсищер [и др.]. - М.: Радио и связь, 1988. - 232с.
Проектирование конструкций РЭА/ Е.М. Парфенов [и др.].- М.: Радио и связь, 1989. - 272с.
Надежность радиоэлектронных и микропроцессорных систем / Ю.Л. Муромцев [и др.] - М.: МИХМ, 1989. - 104с.

Исследование реакции конструкций ЭС и их элементов на ударные и вибрационные нагрузки

Содержание

Методические указания к практическому занятиюРасчёты механических нагрузок блокаСтатический расчёт амортизаторов Целью расчёта

Рис 1 К определению положения центра масс

Используя моменты первого рода, находят координаты центра масс блока:где xi, yi,

Рис. 2. Схема расположения амортизаторов на блоке РЭС

Определяют координаты центра жёсткости амортизаторов, используя моменты первого рода:где xi, yi,

– статические моменты жёсткости амортизаторов относительно координатных плоскостей.3. Условия статического равновесия

4. Задаваясь координатами размещения амортизаторов, получают систему из четырёх линейных уравнений :

5. Решая эту систему (например, с помощью программ MathCAD) относительно нагрузок на

7. Осадка амортизаторовИз полученных значений выбирают наименьшее и относительно определяют толщину выравнивающих

Резонансные частоты блока на амортизаторахРасчёт резонансных частот блока может быть произведён

1. Расчёт начинают с определения координат расположения центра масс (нахождение координат центра

Рис. 3. Взаимное расположение центров масс и жёсткости: а – ЦМ

Система исходных расчётных выражений первой модели: (1)(2)(3) (4)(5)(6)