К.
— Определяется температура нагретой зоны:
, K, (4.31)
.
— Находится температура поверхности элемента:
К, (4.32)
К.
— Находится средняя температура воздуха в блоке:
K, (4.33)
К.
— Находится температура среды, окружающей тепловыделяющий элемент:
К, (4.34)
К.
При сравнении расчётных данных с необходимыми условиями: Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т в (343>358 > 331,7 K),
Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т эс(343>358 > 330,7 K),
Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т з (343>358 > 338,5 K),
Тк1 > Tк (473>326,9 К).
Подтверждается, что тепловой режим блока соблюдается.
4.4 Расчет надежности
Исходными данными для данного расчета является схема электрическая принципиальная устройства «Циклоп» ПАЛ.437291.002.Э3, а также перечень элементов.
Время наработки на отказ tз = 30000 ч.
Коэффициенты электрической нагрузки элементов РЭУ:
Активные: 0,6
Резисторы: 0,7
Конденсаторы: 0,8
Другие: 0,8
В данном расчете учитываются электрический режим и условия эксплуатации элементов, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства.
1. Используя справочные данные [8], определяем поправочные коэффициенты (учитывающие влияние температуры и коэффициента нагрузки-α1,2; влияние механических воздействий- α3; влияние относительной влажности- α4; влияние атмосферного давления- α5; вносим их в таблицу. Подсчитываем суммарный поправочный коэффициент:
αΣ = α1,2 ∙ α3∙ α4 ∙ α5, (4.35)
Результаты расчета занесены в таблицу 4.1.
Таблица 4.1 – Суммарный поправочный коэффициент
Элемент
Коэффициенты
αΣ
α1,2
α3
α4
α5
Конденсатор
0,5
1,07
1
1
0,535
Конденсатор электролитический полярный
0,9
1,07
1
1
0,963
Кнопка
1,3
1,07
1
1
1,391
Фотоприемник
0,7
1,07
1
1
0,749
Резистор
0,9
1,07
1
1
0,963
Стабилизатор напряжения
0,8
1,07
1
1
0,856
Микросхема
0,8
1,07
1
1
0,856
Стабилитрон
0,9
1,07
1
1
0,963
Индикатор сегментный
0,8
1,07
1
1
0,856
Транзистор кремниевый
0,7
1,07
1
1
0,749
Дроссель
0,5
1,07
1
1
0,535
Разъем
1,2
1,07
1
1
1,284
Оптопара
0,8
1,07
1
1
0,856
Резонатор
0,5
1,07
1
1
0,535
Светодиод
0,9
1,07
1
1
0,963
Провод монтажный
0,8
1,07
1
1
0,856
Соединение пайкой
0,7
1,07
1
1
0,749
Плата печтная
0,5
1,07
1
1
0,535
2. Определяем суммарную интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства [8]:
, (4.36)
где λ0j – справочное значение интенсивности отказов элементов j-й группы, j = 1,…, k.
, (4.37)
где λj(ν) – интенсивность отказов элементов j-й группы с учетом электрического режима и условий эксплуатации;
nj – количество элементов в j-й группе; j=1,…, k;
k – число сформированных групп однотипных элементов;
Результаты расчета занесены в таблицу 4.2.
λΣ (v)= 2,4·10-5 1/ч.
3. Рассчитываем значение времени наработки на отказ:
, (4.38)
ч.
4. Вычисляем вероятность безотказной работы устройства P(tз) в течении заданного времени tз = 30000 ч:
, (4.39)
Т.е. с вероятностью 0,5 данный блок РЭС будет функционировать безотказно в течение 30000 часов.
5. Среднее время безотказной работы устройства (средняя наработка на отказ):
Тср = Т0 = 41660 ч.
6. Вычисляем гамма-процентную наработку до отказа при :
, (4.40)
ч.
Рисунок 4.1 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени
4.5 Расчет на механические воздействия
В данном расчёте были использованы следующие величины:
- возмущающая частота f, 10…30 Гц;
- толщина платы h, 0,0015 м;
- модуль упругости Е, 3,2·1010 Па;
- коэффициент Пуассона ν, 0,28;
- декремент затухания Λ, 500;
- виброускорение а0(f), 19,6 м/с2
1. Найдем частоту собственных колебаний равномерно нагруженной пластины (печатной платы), закрепленной в четырех точках. [7]
Цилиндрическая жесткость пластины, Н·м:
, (4.41)
Н.м;
Общий коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины:
(4.42)
где k, a, b, g - коэффициенты, учитывающие способ закрепления сторон пластины (для пластины, закрепленной в четырех точках k=9.87, a=1, b=2, g=1 [7]);