Разработка конструкции цифрового синтезатора частотно–модулированных сигналов (стр. 3 из 15)

1/час.

Далее найдем среднюю наработку на отказ

, применив следующую формулу:

(3.7)

Итак, имеем:

часов.

Вероятность безотказной работы определяется исходя из формулы (3.3), приведенной к следующему виду:

, (3.8)

где

время безотказной работы.

Итак, имеем:

Среднее время восстановления определяется последующей формуле [8]:

, (3.9)

где

-вероятность отказа элемента i-ой группы;

- случайное время восстановления элемента i-ой группы.

подставив значения в формулу (3.9), получим среднее время восстановления

=0.877ч. Далее можно определить вероятность восстановления по формуле:

, (3.10)

где

=0.72ч.

Следовательно по формуле (3.10) определим

, что больше .

Таким образом, полученные данные удовлетворяют требованиям по надежности, так как при заданном времени непрерывной работы

ч проектируемый блок будет работать с вероятностью . При этом он будет иметь среднюю наработку на отказ ч и вероятность восстановления следовательно, дополнительных мер по повышению надежности цифрового синтезатора ч.м. - сигналов не требуется.

Расчет массы изделия

Рассчитаем габаритные размеры, объем и массу изделия по формулам:

V =

*

, (3.11)

M = Km *

, (3.12)

M = M' * V,(3.13)

Здесь V, M – общий объем и масса изделия;

k_v – обобщенный коэффициент заполнения объема изделия элементами

Vi,Mi – значения установочных объемов и массы i-х элементов конструкции;

Km – обобщенный коэффициент объемной массы изделия;

М' – объемная масса аппарата;

n – общее количество элементов конструкции изделия.

Исходными данными для расчета являются:

1) количество элементов в блоке;

2) установочная площадь каждого элемента;

3) установочный объем каждого элемента;

4) установочный вес каждого элемента;

5) количество деталей;

6) объем блока;

7) вес блока;

8) количество наименований деталей;

9) линейные размеры.

k_v возьмем равным 0.55. Для прибора можно принять Мў=0.4кг/дм³.

Сведения об установочных размерах элементов и их массе сведены в таблицу 3.2

Таблица 3.2

Значение установочного объема и массы элементов изделия

Наименование элемента	Кол-во	Vi,мм3	Мi,гр.
1	2	3	4
1.Плата:
Резистор МЛТ–0.25	9	1865	2.2
Конденсатор К53-1А	4	2016	6
Микросхема 533ТЛ2	2	1320	2.3
Микросхема 533АГ3	2	1210	1.9
Микросхема 533ЛА3	2	1150	1.7
Микросхема 573РФ2	6	1920	3.1
Микросхема 533ИК4	4	1310	2.1
Микросхема КМ1118ПА2А	1	1540	3.3
Микросхема К1518ВЖ1	1	2320	4.3
Микросхема 533ЛП5	3	1410	2.8
Микросхема 1108ПА1А	1	1830	3.2
Плата	1	39400	43.4
2.Плата сетевая	1	19200	19.2
3.Тумблер	2	17640	24
4.Разьем	4	7500	50
5.Трансформатор	1	126000	500
6.Разьем	4	7500	50
7.Ручка	2	2386	5
8.Панель	1	16500	50

Суммарный объем, занимаемый всеми элементами конструкции, посчитанный по табличным данным составляет

=2058625мм³

По формуле (4.1.1)определяем ориентировочный объем блока

V=6548000мм³

Согласно проведенным расчетам выбираем габаритные размеры блока 320х245х150 мм.

По формуле (3.12) определяем ориентировочную массу блока:

М =2.426 кг

В соответствии с ТЗ масса блока должна быть не более 3 кг.

По результатам расчета можно сделать вывод: полученные данные расчета вполне удовлетворяют требованиям технического задания. Коэффициент использования объемаравен 0.55 потому.

Расчет теплового режима

Все компоненты блока сопряжения функционируют в строго ограниченном температурном диапазоне. Выход температуры за предельно допустимые пределы может привести к необратимым структурным изменениям. Высокая надёжность и длительный срок службы ЭВА будут гарантированы, если температура среды внутри конструкции нормальная (15±5°C) и изменяется не более чем на 2°C в час. Для выполнения этого условия необходимо выбрать оптимальную систему охлаждения.

Приведем методику методику расчета.

Исходными данными для выбора охлаждения являются:

1) суммарная мощность P, рассеиваемая в конструктивном модуле;

2) давление окружающей среды;

3) давление внутри блока;

4) коэффициент заполнения блока;

5) габаритные размеры блока;

6) время непрерывной работы t.

Приведем порядок расчета блока в герметичном корпусе:

1) рассчитывается поверхность корпуса блока по формуле:

Sк=2[l₁*l₂+(l₁+l₂)*l₃],(3.13)

где l₁,l₂ – горизонтальные размеры корпуса;

l₃ – вертикальный размер корпуса.

2) определяется условная поверхность нагретой зоны по формуле

Sк=2[l₁*l₂+(l₁+l₂)*l₃*К_з], (3.14)

где К_з – коэффициент заполнения.

3) определяется удельная мощность корпуса по формуле:

q_к=Рз/Sк (3.15)

где Рз – мощность, рассеиваемая нагретой зоной.

4) рассчитывается удельная мощность нагретой зоны

q_з=Рз/Sз (3.16)

5) находится коэффициент J₁ в зависимости от удельной мощности корпуса блока

J₁=0.1472*q_к-0.2962*10^-3*q_к²+0.3127*10^-6*q_к³ (3.17)

6) находится коэффициент J₂ в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

J₂=0.1390*q_з-0.1223*10^-3*q_з²+0.0698*10^-6*q_з³ (3.18)

7) находится коэффициент Кн₁ в зависимости от давления среды вне корпуса блока :

Кн₁=0.82+

,(3.19)

где Н₁ – величина атмосферного давления вне корпуса.

8) находится коэффициент Кн₂ в зависимости от давления среды внутри корпуса блока Н₂

Кн₂=0.8+

, (3.20)

9) определяется перегрев корпуса:

J_к=J₁*Кн₁. (3.21)

10) рассчитывается перегрев нагретой зоны:

Jз=Jк+(J₂–J₁)*Кн_2. (3.22)

11) определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Jв=0.5*(Jк+Jз)(3.23)

12) определяется удельная мощность элемента:

q_эл=Рэл/Sэл(3.24)

где Рэл – мощность, рассеиваемая элементом, температуру которого требуется определить;

Sэл – площадь поверхности элемента, омываемая воздухом.

13) рассчитывается перегрев поверхности элементов:

Jэл=Jз(а+b*q_эл/q_з) (3.25)

14) рассчитывается перегрев окружающей элемент среды:

Jэ-с=Jв(0.75+0.25*q_эл/q_з)(3.26)

15) определяется температура корпуса блока: