Оценка количества мсб в составе ФЯ

В базовую МСБ (20х16 мм) входит 9 микросборок.

Размер базовой платы при этом становится 60х48 мм.

 

Рис.6 Базовая плата МСБ

 

Следовательно, число элементов и компонентов в базовой МСБ:

 

 

Мощность, потребляемая базовой МСБ:

 

- согласовано

 

В ФЯ установлено 6 МСБ, следовательно, мощность потребляемая ФЯ

 

 

В блоке установлено 5 ФЯ, следовательно, мощность потребляемая блоком

Разработка конструкции ФЯ

 

В качестве конструкции ФЯ принимает ФЯ на металлической раме. Жесткость рамки обеспечивается наружными 1 и внутренними 2 поперечными ребрами жесткости. Окно 3 в верхней части рамки предназначено для монтажа на печатной плате навесных элементов. Окно 4 – для соединения проволочных выводов МСБ с контактными площадками печатной платы. В зоне 5 располагаются контактные площадки внешних электрических соединений ФЯ. Под номером 6 показана планка и устанавливаемая на неё базовая плата МСБ под номером 7. Детализированный чертёж представлен в приложении Р-402.468759.008-01.

 

Рис.7 Эскиз конструкции рамки ФЯ

 

Определим геометрические размеры ФЯ

 

,

где - высота МСБ, - высота планки (), - толщина диэлектрической прокладки, - толщина печатной платы,  - высота паек на печатной плате, суммарная толщина клеевых соединений, высота воздушных зазоров.

Высота МСБ

 

,

 

где - толщина подложки, - максимальная высота компонента на подложке.

 

, высота .

 

Толщина диэлектрической подложки между рамкой и печатной платой , выберем , толщину печатной платы , высота паек , толщина клеевой прослойки  на каждую сторону.

Толщину воздушного прослоя выбираем , по 1.5мм на каждую сторону.

Получаем

Расчёт длины и ширины рамки производится по данным геометрических размеров и количества МСБ, размещённых на рамке. По размерам и числу МСБ, устанавливаемых на одной планке, находят размеры планок, к которым добавляют размеры других элементов рамки.

ФЯ содержит 3 планки МСБ расположены длинной стороной (60мм) поперек планки.

Ширина планки:

где  - длина МСБ.

Длина планки:

где - число МСБ на планке;

 -ширина подложки МСБ;

 - расстояние между МСБ и горизонтальными ребрами жесткости рамки, примем .

Получим

Типовые размеры основных элементов ФЯ: ширина внешних рёбер жесткости 3мм, продольных внешних и внутренних – 5мм, ширина окна для навесных элементов 10мм, ширина окна для пайки выводов МСБ – 5мм, ширина зоны внешних соединений – 5мм.

Определим размеры ФЯ:

 

 

Ширина ФЯ

 

 

Сборочный чертёж в приложении Р-402.468759.008 СБ.

Считаем массу:

 

 

где  - объем ФЯ,

- плотность материала ФЯ для алюминиевого сплава В95 (Л1, табл П 9.2). За счёт наличия окон и пустот, расчёт объёма ФЯ будет приблизительным.

Рассчитаем объём ФЯ путём складывания объёмов отдельных деталей конструкции ФЯ:

 

 

Общий вес ФЯ

 

 

Оценка вибропрочности ФЯ

 

Для оценки вибропрочности ФЯ выберем наихудшие условия транспортировки или эксплуатации. Проектируемое устройство может использоваться как в переносных так и стационарных системах, транспортировка осуществляется авиатранспортом.

Авиатранспорт имеет значения перегрузки в диапазоне 0.1…20 и частоту вибрации 5…2000Гц. Вес ячейки 0.4022Н.

Рамка ФЯ выполнена из алюминиевого сплава В95 с константами упругости , коэффициент Пуассона , толщина планок рамки 0.8мм.

Печатная плата крепится к рамке с помощью антивибрационного компаунда КТ-102 по всей поверхности прилегания. Материал платы – стеклотекстолит СФ-2Н-50-0,8, толщиной, соответственно, 0.8мм и , .

Влияние подложек на жесткость ФЯ несущественно, ими пренебрегаем.

Произведем оценку наиболее опасной при воздействии вибрации частоты механического резонанса ФЯ, путём выбора сечений с заведомо малым моментом инерции сечения.

Рассчитаем вибропрочность для поперечного сечения А-А, состоящего из элементарных прямоугольных фигур.

Зная цилиндрическую жесткость ФЯ: , определим жесткость печатной платы:

 

 

Для оценки жесткости рамки  вычислим момент инерции сечения А-А. Для этого найдём моменты инерций сечений фрагментов:

 

 

Для определения момента инерции сечения А-А необходимо предварительно определить координату  центра тяжести сечения А-А и расстояния  между центром тяжести сечения А-А и центрами тяжести фрагментов 1, 2, 3.

 

 

Учитываем что фрагменты встречаются несколько раз.

 

 

Момент инерции сечения А-А:

 

 

Цилиндрическая жесткость рамки ФЯ

 

,

 

где  - определяющий линейный размер, длина сечения.

Получаем жесткость на изгиб .

Для определения  найдем массу единицы площади ФЯ

 

 

Коэффициент закрепления ФЯ при

 

 

Частота механического резонанса  ФЯ будет равна

 

Проверим вибропрочность, принимаем коэффициент динамичности ФЯ , тогда из графика на рис.8 для  найдем допускаемую перегрузку ФЯ.

Допустимая перегрузка ФЯ ›100, что выше значения заданного в ТЗ равное 20.

Теперь проведём расчёт вибропрочности для сечения B-B. Представим сечение В-В состоящим из двух прямоугольных фигур.

Проведём расчёт вибропрочности сечения В-В аналогично сечению А-А

 

 

Найдём моменты инерций сечений фрагментов:

 

 

Центр тяжести фрагмента сечения В-В

 

 

Момент инерции сечения В-В:

 

Цилиндрическая жесткость рамки ФЯ

 

,

 

где  - определяющий размер, длина сечения..

Получаем жесткость на изгиб .

Для определения  найдем массу единицы площади ФЯ

 

 

Коэффициент закрепления ФЯ при

 

 

Частота механического резонанса  ФЯ будет равна

 

 

Проверим вибропрочность, принимаем коэффициент динамичности ФЯ , тогда из графика на рис.8 для  найдем допускаемую перегрузку ФЯ, ›100, что выше значения заданного в ТЗ равное 20.

Оценка теплового режима