Субблок модуля управления МПС (стр. 6 из 14)

По повторяемости возникновения отказы бывают одноразовые (сбои) и перемежающиеся. Сбой - однократно возникающий самоустраняющийся отказ, перемежающийся - многократно возникающий сбой одного и того же характера.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации. Для расчета надежности необходимо иметь логическую модель безотказной работы системы. При ее составлении предполагается, что отказы элементов независимы, а элементы и система могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном или неработоспособном. Элемент, при отказе которого отказывает вся система, считается последовательно соединенным на логической схеме надежности. Элемент, отказ которого не приводит к отказу системы, считается включенным параллельно.

1. Интенсивность отказов элементовс учётом условий эксплуатации изделий определяется по формуле:

l_i=l₀_iK₁K₂K₃K₄a_i (T,K_н),

где l₀_i - номинальная интенсивность отказов;

К₁ и К₂ - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов;

К₃ - поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры;

К₄ - поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха; при высоте над уровнем моря 0. .1 км.

a_i (T,K_н) - поправочный коэффициент в зависимости от температуры поверхности элемента (Т) и коэффициента нагрузки (К_н).

2. Вероятность безотказной работы в течение заданной наработки (0,t_р) рассчитывается по формуле:

где n- число элементов.

3. При этом интенсивность отказов системы:

4. Среднее время наработки до отказа:

Т = 1/L.

1. Определим интенсивность отказов элементов:

Интенсивность отказов ЭРЭ, а также коэффициенты К₁, К₂, К₃, К₄ выберем из таблиц учебного пособия "Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры" (Е.М. Парфенов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачев).

Коэффициенты нагрузки K_н посчитаем по формулам, приведенным в данном учебном пособии для различных элементов РЭА.

Коэффициент a_i (T,K_н) для каждого элемента определим по графикам, приведенным ниже, в зависимости от коэффициента нагрузки K_н и температуры в 40 С°.

Рис.1. Обобщенные зависимости поправочного коэффициента α_1,2

от температуры и коэффициента нагрузки:

а) для контактных элементов (разъемов, реле, переключателей и т.п.);

б) для соединений пайкой;

в) для резисторов;

г) для неполярных конденсаторов;

д) для изделий, имеющих обмотки;

е) для кремниевых высокочастотных транзисторов;

ж) кремниевых диодов;

з) для полупроводниковых цифровых интегральных микросхем;

Результаты подсчетов приведены в таблице 5.

Таблица 5.

ЭРЭ	N	l₀_i×10^-6, 1/ч	a_i	К₁	К₂	К₃	К₄	K_н	l_i×10^-6, 1/ч	l_{Σ i}×10^-6, 1/ч
Логические микросхемы(533ЛЛ1, 1533ЛН1, 1533ЛИ1, 1533ЛА2, 1533ЛА3, 1533ЛА4, 1533ЛЕ1, 533ЛА13,)	9	0,075	1,9	1,04	1,03	1	1	0,53	1,37	50,25
Микросхемы со средней степенью интеграции(580ВА86, 580ВИ53, 580ИР82, 1533АП5, 1533ИД7, 1533ТМ2, М1810ВГ88, М1810ВМ86, М1810ВН59А, М1810ГФ84)	21	0,013	2,8					0,65	0,82
Конденсаторы керамические (С1. С39, С43, С44)	41	0,15	0,35					0,7	2,3
Конденсаторы танталовые (С40-С42)	3	0,6	0,35					0,7	0,67
Резисторы (R1-R23)	23	0,65	0,9					0,6	14,4
Разъем XS1	39	0,062	1,3					0,8	3,37
Резонатор кварцевый BQ1	1	0,27	0,9					0,7	0,26
Плата печатная	1	0,6	1,5					0,3	0,96
Пайка навесного монтажа	937	0,02	1,3					-	26,1

2. Определим интенсивность отказов системы.

50,25×10^-61/ч

3. Определим среднее время наработки на отказ.

Т =1/L= 19900 ч

4. Определим вероятности безотказной работы в течение 3000ч:

Р (t_p) = exp (-50,25×10^-6×3000) = 0,86 = 86%

Вывод: Требования по надежности выполняются.

2.11 Расчет на действие удара

Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса.

Ударные импульсы могут быть полусинусоидальной, четвертьсинусоидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы.

Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:

длительность ударного импульса (t),

амплитуда ускорения ударного импульса (Н_у).

Целью расчета является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.

Ударный импульс действует только в течение времени t и величина w=p/t получила название условной частоты импульса.

Исходными данными для расчета конструкции на ударопрочность являются: параметры ударного импульса (t_и, Н_у), параметры конструкции, характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.

Исходные данные для расчета:

Длительность ударного импульса:

Амплитуда ускорения ударного импульса:

;

Собственная частота колебаний механической системы:

(расчет данной величины выполнен в пункте 2.5 1).Расчет на ударопрочность проводим в следующей последовательности:

1. Определяем условную частоту ударного импульса:

;

где:

- длительность ударного импульса;

;

2. Определяем коэффициент передачи при ударе (для прямоугольного импульса):

;

где: n - коэффициент расстройки

;

f_с - собственная частота колебаний механической системы.

;

3. Находим ударное ускорение:

;

где:

Н_у - амплитуда ускорения ударного импульса.

;

4. Рассчитываем максимальное относительное перемещение (для прямоугольного импульса):

;

5. Проверяем выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:

1. Для ЭРЭ ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. а_у<а_удоп, где а_удоп определяется из анализа элементной базы изделия;

, следовательно а_у<а_удоп.

2. Для ПП с ЭРЭ S_m_ах<0,003b, где b - размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ;

;

, следовательно S_m_ах<0,003b. Вывод: условия ударопрочности выполняются.

2.12 Расчет на воздействие вибрации

Целью расчета конструкции РЭА при действии вибрации является определение действующих на элементы изделия максимальных перегрузок и перемещений.

Периодическая вибрация характеризуется спектром (диапазон частот), виброускорением, перегрузкой. Коэффициент перегрузки п, амплитуда виброускорения а, и виброперемещения S, связаны между собой соотношениями:

Исходными данными при расчете на вибрацию являются: частота вибрации (диапазон частот), Гц; масса блока (части блока); коэффициент перегрузки.

При расчете ПП с ЭРЭ задается (определяется) масса ПП и масса ЭРЭ.

Исходные данные для расчета:

Диапазон вибрационных воздействий:

;