Министерство образования Российской Федерации
Таганрогский государственный Радиотехнический университет
ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Кафедра конструирования электронных средств
_________________________________________________________
В.Г.Ивченко
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭВМ
Конспект лекций
Часть 2
Таганрог 2001
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЗАЩИТЫ ЭВА ОТ ВНЕШНИХ И ПАРАЗИТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ Защита ЭВА от механических воздействий Виды механических воздействий на ЭВА
Все виды РЭА подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, входящей в конструкцию. Механические воздействия имеют место в работающей РЭА, если она установлена на подвижном объекте, или только при транспортировке ее в нерабочем состоянии, как в случае стационарной и некоторых видов возимой РЭА.
На транспортируемую ЭВМ в процессе ее эксплуатации воздействуют вибрации, ударные нагрузки и линейные ускорения.
Гармонические вибрации характеризуются частотой, амплитудой, ускорением.
Ударные нагрузки характеризуются числом одиночных ударов или их серией (обычно оговаривают максимальное число ударов), длительностью ударного импульса и его формой, мгновенной скоростью при ударе, перемещением соударяющихся тел.
Линейные ускорения характеризуются ускорением, длительностью, знаком воздействия ускорения.
Возникающие при вибрациях, ударах и ускорениях перегрузки оценивают соответствующими коэффициентами.
Для уменьшения воздействия вибраций и ударов микроэлектронную вычислительную аппаратуру устанавливают на амортизаторы или применяют демпфирующие материалы.
Воздействие линейных ускорений эквивалентно увеличению массы аппаратуры и при значительной длительности воздействия требует увеличения прочности конструкции.
Амортизаторы от линейных перегрузок практически не защищают.
Как показывает опыт эксплуатации транспортируемых ЭВМ, наибольшее разрушающее воздействие на конструкцию оказывают вибрации. Как правило, конструкция аппарата, выдержавшая воздействие вибрационных нагрузок в определенном частотном диапазоне, выдерживает ударные нагрузки и линейные ускорения с значительно большими значениями соответствующих параметров.
Понятие виброустойчивости и вибропрочности.
В отношении конструкции ЭВА различают два понятия: вибрационная устойчивость и вибрационная прочность.
Вибрационная устойчивость — свойство объекта при заданной вибрации выполнять заданные функции и сохранять значения своих параметров в пределах нормы.
Вибрационная прочность — прочность при заданной вибрации и после прекращения ее. Воздействие транспортной тряски складывается из ударов и вибраций.
Введение амортизаторов между ЭВА и объектом в качестве среды, уменьшающей амплитуду передаваемых колебаний и ударов, снижает действующие на ЭВА механические силы, но не уничтожают их полностью.
В некоторых случаях образованная с введением амортизаторов резонансная система влечет за собой возникновение низкочастотного механического резонанса, который приводит к увеличению амплитуды колебаний ЭВМ.
Понятие жесткости и механической прочности конструкции
При разработке конструкции ЭВМ необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность ее элементов.
Жесткость конструкции есть отношение действующей силы к деформации конструкции, вызванной этой силой.
Под прочностью конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения. Повышение прочности конструкции ЭВМ связано с усилением ее конструктивной основы, применением ребер жесткости, контровки болтовых соединений и т. д. Особое значение имеет повышение прочности несущих конструкций и входящих в них узлов методами заливки и обволакивания. Заливка пеноматериалом позволяет сделать узел монолитным при незначительном увеличении массы.
Во всех случаях нельзя допускать образования механической колебательной системы. Это касается крепления монтажных проводов, микросхем, экранов и других частей, входящих в ЭВМ.
Амортизация конструкции ЭВА
Один из эффективных методов повышения устойчивости конструкции микроэлектронной вычислительной аппаратуры, как транспортируемой, так и стационарной, к воздействию вибраций, а также ударных и линейных нагрузок — использование амортизаторов. Действие амортизаторов основано на демпфировании резонансных частот, т. е. поглощении части колебательной энергии. Аппаратура, установленная на амортизаторах, в общем случае может быть представлена в виде механической колебательной системы с шестью степенями свободы: совокупностью связанных колебаний, состоящих из линейных перемещений, и вращательных колебаний по каждой из трех координатных осей.
Эффективность амортизации характеризуется коэффициентом динамичности или передачи, числовое значение которого зависит от отношения частоты действующих вибраций f к частоте амортизированной системы fo.
При разработке схемы амортизации необходимо стремиться к тому, чтобы система имела минимальное число собственных частот и чтобы они были в 2—3 раза ниже наименьшей частоты возмущающей силы.
Для амортизированной аппаратуры следует как можно больше уменьшать собственную частоту, а для неамортизированной, напротив, увеличивать, приближая ее к верхней границе возмущающих воздействий или превышая ее.
Схемы размещения амортизаторов
Конструирование системы амортизации РЭА обычно начинается с выбора типа амортизаторов и схемы их размещения. Выбор амортизаторов производят исходя из допустимой нагрузки и предельных значений параметров, характеризующих условия эксплуатации. К таким параметрам относятся: температура окружающей среды, влажность, механические нагрузки, присутствие в атмосфере паров масла, дизельного топлива и т. д.
Выбор схемы расположения амортизаторов зависит главным образом от расположения аппаратуры на носителе и условий динамического воздействия. На рис. 1 представлены основные схемы расположения амортизаторов на блоке. Вариант а довольно часто используется для амортизации сравнительно небольших по габаритам блоков. Такое расположение амортизаторов удобно с позиций общей компоновки блоков на объекте. Блоки можно расположить в непосредственной близости друг от друга. Однако при этом расположении амортизаторов принципиально невозможно получить совпадение центра тяжести (ЦТ) с центром масс (ЦМ) и, следовательно, никогда не получить рациональной системы. То же можно сказать про вариант размещения б. Вариант размещения в позволяет получить рациональную систему, однако такое расположение амортизаторов не всегда удобно при размещении на объекте. Кроме того, при таком размещении амортизаторов нерационально используется объем, отводимый для РЭА на объекте. Размещение типа г и д является разновидностью варианта в и используется в том случае, если лицевая панель блока размещается вблизи амортизатора, расположенного снизу. Размещение амортизаторов, представленное на рис. 1, е, используется в стоечной аппаратуре, когда высота РЭА значительно больше глубины и ширины стойки. Чтобы ослабить колебания стойки вокруг осей х и у, ставят дополнительно два амортизатора сверху стойки.
|
