Разработка конструкции и технологии изготовления частотного преобразователя (стр. 9 из 21)
Результаты расчета занесены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Суммарный поправочный коэффициент
| Элемент | Коэффициенты | αΣ | |||
| α1,2 | α3 | α4 | α5 | ||
| Конденсатор | 0,45 | 1,07 | 1 | 1 | 0,4815 |
| Конденсатор электролитический полярный | 1 | 1,07 | 1 | 1 | 1,07 |
| Стабилизатор напряжения | 0,6 | 1,07 | 1 | 1 | 0,642 |
| Микросхема | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Предохранитель | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Индикатор сегментный | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Реле | 0,7 | 1,07 | 1 | 1 | 0,749 |
| Резистор постоянный | 0,5 | 1,07 | 1 | 1 | 0,535 |
| Резистор переменный | 0,45 | 1,07 | 1 | 1 | 0,4815 |
| Тактовый переключатель | 0,7 | 1,07 | 1 | 1 | 0,749 |
| Трансформатор | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Диод, диодный мост, светодиод | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Транзистор | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Разъем, клемная колодка | 0,7 | 1,07 | 1 | 1 | 0,749 |
| Резонатор | 0,8 | 1,07 | 1 | 1 | 0,856 |
| Провод монтажный | 0,6 | 1,07 | 1 | 1 | 0,642 |
| Соединение пайкой | 0,4 | 1,07 | 1 | 1 | 0,428 |
| Плата печатная | 0,5 | 1,07 | 1 | 1 | 0,535 |
2. Суммарная интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства [11]:
, (3.43)где λ0j – справочное значение интенсивности отказов элементов j-й группы, j = 1,…, k.
, (3.44)
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 3.2.
Таблица 3.2 – Определение суммарной интенсивности отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы
| Наименование | Позиционное обозначение | αΣ | λ0jЧ10-6, 1/ч | λj(v)Ч10-61/ч | nj | λj(v)•njЧ10-61/ч |
| Конденсатор | C1,C2,C3,С5,C7C8,С10,С12,С16 | 0,48 | 0,05 | 0,024 | 9 | 0,216 |
| Конденсатор электролити-ческий полярный | C4,C6,С9,С11,С13-С15 | 1,07 | 0,55 | 0,5885 | 7 | 4,1195 |
| Стабилизатор напряжения | DA1,DA2 | 0,64 | 0,55 | 0,352 | 2 | 0,704 |
| Наименование | Позиционное обозначение | αΣ | λ0jЧ10-6, 1/ч | λj(v)Ч10 -6, 1/ч | nj | λj(v)•njЧ10- 61/ч |
| Микросхема | DD1-DD3 | 0,85 | 0,5 |  0,425 | 3 | 1,275 |
| Предохранитель | FU | 0,85 | 5,4 | 4,59 | 1 | 4,59 |
| Индикатор сегментный | HG1,HG2 | 0,85 | 1 | 0,85 | 2 | 1,7 |
| Реле | K1 | 0,75 | 0,6 | 0,45 | 1 | 0,45 |
| Резистор постоянныйP<0,5Вт | R1-R11,R13,R15-R23 | 0,53 | 0,05 | 0,0265 | 21 | 0,5565 |
| Резистор постоянный P<10Вт | R14,R24,R25 | 0,53 | 0,4 | 0,212 | 3 | 0,636 |
| Резистор переменный | R12 | 0,48 | 0,5 | 0,24 | 1 | 0,24 |
| Тактовый переключатель | SA1-SA4 | 0,74 | 0,3 | 0,222 | 4 | 0,888 |
| Трансформатор | T1 | 0,85 | 0,9 | 0,765 | 1 | 0,765 |
| Диод | VD1-VD11 | 0,85 | 0,2 | 0,17 | 11 | 1,87 |
| Диодный мост | VD12-VD19 | 0,85 | 1,1 | 0,935 | 2 | 1,87 |
| Светодиод | HL1 | 0,85 | 0,7 | 0,595 | 1 | 0,595 |
| Транзистор | VT1-VT4 | 0,85 | 0,4 | 0,34 | 4 | 1,36 |
| Транзистор | VT5-VT10 | 0,85 | 0,6 | 0,51 | 6 | 3,06 |
| Разъем, клемная колодка | XP1,XP2,XT1 | 0,74 | 0,2 | 0,148 | 3 | 0,444 |
| Резонатор | ZQ1 | 0,85 | 0,37 | 0,3145 | 1 | 0,3145 |
| Провод монтажный (шлейф) | 0,64 | 0,3 | 0,192 | 12 | 2,304 | |
| Соединение пайкой | 0,42 | 0,04 | 0,0168 | 304 | 5,1072 | |
| Плата печатная | 0,53 | 0,2 | 0,106 | 2 | 0,212 | |
| Итого | 33,5 |
λΣ (v)= 3,35·10-5 1/ч.
3. Рассчитываем значение времени наработки на отказ:
, (3.45) 
ч.4. Вычисляем вероятность безотказной работы устройства P(tз) в течении заданного времени tз = 5000 ч:
, (3.46) 
Т.е. с вероятностью 0,846 данный блок РЭС будет функционировать безотказно в течение 5000 часов.
5. Среднее время безотказной работы устройства (средняя наработка на отказ):
Тср = Т0 = 29850 ч.
6. Вычисляем гамма-процентную наработку до отказа при 
:
, (3.47) 
ч. 
Рисунок 3.1 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени
3.6 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), 9,8 м/с2
1. Найдем частоту собственных колебаний равномерно нагруженной пластины (печатной платы), закрепленной в четырех точках. [3]
Цилиндрическая жесткость пластины, Н·м:
, (3.48) 
Н.м;Общий коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины:
(3.49)где k, a, b, g - коэффициенты, учитывающие способ закрепления сторон пластины (для пластины, жестко закрепленной с большей стороны и закрепленной в трех точках k=15,42, a=0, b=0,34, g=1 [3]);
a, b – длинна и ширина пластины соответственно (0,16Ч0,08), м;
;Частота собственных колебаний пластины, Гц:
, (3.50)где Μ — масса пластины с элементами, кг (около 0,32 кг.);
, Гц;2. Коэффициент расстройки:
(3.51)где f— частота возбуждения, Гц;
;3. Показатель затухания:
(3.52)где Λ - декремент затухания;
;4. Коэффициент передачи по ускорению является функцией координат и может быть определен по формуле:
(3.53)где Κ1(x), Κ1(y) - коэффициентыдля различных условий закрепления краев пластины (для пластины с одним опертым краем и одним защемленным Κ1(x),=Κ1(y)=1,3 в точке максимального прогиба - по центру пластины);
;5. Амплитуда виброперемещения основания, м:
, (3.54) 
м;6. Амплитуда виброперемещения, м:
, (3.55) 
, м;7. Амплитуда виброускорения, м/с2:
, (3.56) 
м/с2;8. Максимальный прогиб пластины относительно ее краев. Для кинематического возбуждения, м:
, (3.57)
, м;
9. Проверяем выполнение условия вибропрочности. Оценка вибропрочности производится по следующим критериям: для ИС, транзисторов, резисторов и других ЭРЭ амплитуда виброускорения должна быть меньше допустимых ускорений для данной элементной базы [3] т.е.:
, м/с2 (3.58)
73,5 м/с2;Для ПП с радиоэлементами должно выполняться условие:
, м (3.59)где b— размер стороны ПП, параллельно которой установлены элементы, м;