Нестер Н.А.

Хмельницький національний університет

ВИБРОЗАЩИТА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПЛАТ РЭА

В СИСТЕМЕ ДЕМПФЕРА СУХОГО ТРЕНИЯ

Современная электронная аппаратура, которой все в большей степени оснащаются подвижные объекты, подвергается при работе воздействию сложного комплекса дестабилизирующих факторов. К наиболее опасным из них относятся вибрационные и ударные нагрузки, акустические воздействия, резкие перепады температур и атмосферного давления, дорожной тряски, ударной волны, быстрых турбулентных потоков, неуравновешенности быстровращающихся деталей и т.п.

Все это может приводить либо к разрушению отдельных деталей и узлов електронной аппаратуры, либо к изменению их радиотехнических параметров. Задача усложняется также и тем, что интенсивность механических воздействий постоянно возрастает. Поэтому задача защиты изделий от механических воздействий является важной и актуальной.

Наиболее эффективными способами защиты изделий РЭА есть разработка методов общей или локальной виброизоляции. Ниже предлагается способ виброизоляции функциональной платы 1(рис.1), в котором жесткое (как правило) крепление платы заменено абсолютно гибким (на тканевой ленте 4) с использованием демпфера "сухого" трения 2.

Рис. 1 Демпфер сухого трения

Для описания колебательного движения данной системы можно воспользоваться уравнением вынужденных колебаний в системе с одной степенью свободы [1]. Дифференциальное уравнение движения рассматриваемой системы имеет вид:

Z - ускорение основания при кинематическом возмущении.

Это нелинейное уравнение имеет точное решение :

Подставляя [ 2 ] в уравнение движения находим А и g:

Для сухого трения n = 0, a = 4 × F_тр, уравнение для амплитуды примет вид:

Решая уравнение [ 4 ] относительно А, получим :

Первый множитель правой части представляет собой статическое отклонение, а второй — динамический коэффициент, который имеет действительное значение при условии :

Это условие выполняется практически, когда действуют небольшие силы трения, поэтому динамический коэффициент зависит от соотношения w/p. Значение этого коэффициента в зависимости от w/p для различных отношений F_тр/m×z даны в [2] . Очевидно, что во всех случаях, когда удовлетворяется условие [ 6 ], динамический коэффициент при резонансе (w = p) обращается в бесконечность, и это означает, что в данном случае даже при значительном трении резонансные амплитуды стремятся к бесконечности.

В практических приложениях наибольший интерес представляет амплитуда установившихся вынужденных колебаний, которая с достаточной точностью может быть найдена в предположении, что действие постоянной силы трения F_тр имеет простое гармоническое движение, как и в случае с вязким сопротивлением, так, чтобы рассеяная за цикл энергия была одинакова в обоих случаях. Точное решение этой задачи получено Ден-Гартогом [2], что позволяет оценить величину трения в системе, необходимую для ограничения резонансной амплитуды:

Верхней границей является единица, так как при значениях F_тр, близких к m×z плата перестает колебаться как жесткое тело и в ней возникают изгибные колебания а динамический коэффициент резко возрастает.

Характеристики конструкции крепления печатной платы могут быть легко рассчитаны после определения величины силы трения.

ЛИТЕРАТУРА:

1. С.П.Тимошенко, Д.Х.Янг, У.Уивер Колебания в инженерном деле. М., Машиностроение, 1985 г., 472 с.

2. Дж.П.Ден-Гартог Механические колебания. М., Государственное издательство физико-математической литературы, 1960 г., 580 с.