Разработка конструкции и технологии изготовления устройства Контроллер напряжения аккумул (стр. 6 из 8)

Рассчитаем площади наружной и внутренней поверхности корпуса:

Определим тепловую проводимость от наружной поверхности корпуса к среде для конвективной теплопередачи:

где

- площади наружной поверхности корпуса.

Определим тепловую проводимость от наружной стенки корпуса к среде для теплопередачи излучением:

где

- площади наружной поверхности корпуса.

Найдем тепловую проводимость стенок кожуха:

где

- коэффициент теплопроводности материала корпуса (АБС), - толщина стенки, , - площади внутренней и наружной поверхностей корпуса.

Определим тепловая проводимость установочных элементов:

где n - число элементов, l - коэффициент теплопроводности материала, l - длина установочных элементов по направлению теплового потока,

- площадь средней изотермической поверхности, перпендикулярной направлению теплового потока.

Определим тепловая проводимость теплопередачи от нагретой зоны к внутренней стенке корпуса излучением:

где

- коэффициент теплопередачи излучением; -площадь поверхности нагретой зоны.

Найдём конвективно-кондуктивная тепловую проводимость между нагретой зоной и внутренней стенкой корпуса:

где k - поправочный коэффициент на конвективный теплообмен в условиях ограниченного пространства,

- коэффициент теплопроводности воздуха для среднего значения температуры воздуха в прослойке, - среднее расстояние между нагретой зоной и кожухом, -площадь поверхности нагретой зоны, - площадь внутренней поверхности корпуса.

Найдем температуру наружной стенки корпуса:

;

Найдем температуру внутренней стенки корпуса:

;

Найдем температуру нагретой зоны:

.

На основе полученных данных принимаем решение о естественном воздушном охлаждении устройства, что подтверждает оценочный расчёт системы охлаждения конструкции.

7.2. Оценка вибропрочности планарных конструкций.

Конструкция считается вибропрочной, если в ней отсутствуют механические резонансы, а допустимая виброперегрузка на резонансной частоте превышает перегрузку, указанную в техническом задании на изделие.

Отсутствие в конструкциях механических резонансов характеризуется следующим соотношением частоты свободных колебаний

любого элемента конструкции и верхней частоты диапазона внешних вибрационных воздействий: .

Для оценки вибропрочности конструкции произведем расчёт частоты свободных колебаний

и допустимой величины виброперегрузки.

Выберем функциональную ячейку на печатной плате, закрепляемую в четырех точках по углам (рис. а), представленную расчетной моделью пластины, равномерно нагруженной радиоэлементами, со свободным опиранием всех сторон (рис. б).

Определим частоту свободных колебаний основного тона прямоугольной пластины

по формуле:

, где

частотная постоянная

;

толщина пластины

;

большая сторона пластины

;

, - модуль упругости материала пластины и стали;

, - плотность материала пластины и стали;

поправочный коэффициент на материал пластины

;

масса пластины

;

выберем массу элементов

из расчёта, что ;

поправочный коэффициент на нагружение пластины равномерно размещенными на ней элементами

.

Определим допустимую величину вибрационной перегрузки

.

7.3. Расчет надежности невосстанавливаемых РЭС

по внезапным отказам.

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности элементов и условиям эксплуатации.

Основными количественными характеристиками надежности являются вероятность безотказной работы РЭС

и среднее время наработки на отказ , где t - время непрерывной работы изделия, - эксплуатационное значение интенсивности отказов РЭС.

Рассчитаем для последовательной логической схемы надежности эксплуатационное значение интенсивности отказов РЭС.

,

для этого надо знать

- эксплуатационное значение интенсивности отказов i-го элемента, учитывающее внешние воздействия, влияние тепловых и электрических нагрузок элементов.

Определим, пользуясь справочными данными для каждого элемента:

- интенсивность отказов элемента в номинальном режиме работы;

- поправочный коэффициент на температуру и электрическую нагрузку элемента;

- коэффициент, учитывающий влияние механических воздействий;

- поправочный коэффициент на воздействие климатических факторов (температура, влажность);

- коэффициент, отражающий условия работы при пониженном атмосферном давлении.

Плёночный резистор:

, ;

Диод, стабилитроны, светодиоды:

, ;

Конденсатор плёночный:

, ;

Резисторы навесные:

, ;