6. Розрахунок віброміцності друкованого вузла
Проведемо розрахунок віброміцності друкованого вузла, за визначеною методикою. Розрахунок частоти власних коливань друкованої плати. Вихідні данні:
довжина плати
ширина плати
товщина плати
Матеріал друкованої плати – односторонній фольгований склотекстоліт СФ-1-20-1,5 з параметрами:
модуль пружності
;щільність
коефіцієнт Пуассона
Маса
встановлених на платі елементів
Визначимо приведену масу плати друкованої плати:
Визначимо приведену масу плати з деталями:
Розраховуємо циліндричну жорсткість:
Визначаємо значення функції φ(β) для кріплення плати в чотирьох точках:
де
- коефіцієнт, залежний від співвідношення
довжини і ширини плати.
Визначимо значення резонансної частоти плати:
Висновок: так як резонансна частота плати f0 =155 Гц в 2 рази перевищує максимальну частоту вібраційних впливів (f = 70Гц), то обраний варіант кріплення плати відповідає вимогам віброміцності.
7. Розрахунок надійності
Розрахунок
надійності ведеться по раптових відмовах.
Розрахунок коефіцієнта
,
який враховує умови експлуатації
Розрахунок проводимо по формулі:
де
Кα1
– враховує механічні чинники, для
лабораторних конструкції, при впливі
вібрації і ударів
Кα2
– враховує вплив кліматичних чинників,
при вологості 60% і температурі
°С,
Кα3
– враховує тиск, для розташування РЕА
на висоті до 1 км. Над рівнем моря,
Розрахунок інтенсивності відмов j рівно надійної групи при експлуатації в заданих умов розрахуємо по формулі:
де
- інтенсивність відмов для нормальних
умов;
-
коефіцієнт, який враховує вплив
навколишньої температури і електричного
навантаження.
Дані для розрахунку і результати зведемо в таблицю:
Назва і тип РЕА |
|
Кн |
|
1/год |
1/год |
год. |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Резистори постійного опору |
20 |
0,5 |
0,6 |
0,01 |
0,006 |
20 |
0,12 |
Резистори змінного опору |
5 |
,5 |
,6 |
0,1 |
0,06 |
10 |
0,3 |
Конденсатори |
7 |
0,6 |
0,64 |
0,01 |
0,0064 |
20 |
0,045 |
Конденсатори електролітичні |
5 |
0,6 |
0,8 |
0,1 |
0,08 |
25 |
0,4 |
Силовий транзистор |
1 |
0,5 |
0,4 |
0,5 |
0,2 |
2 |
0,2 |
Малопотужні транзистори |
5 |
0,4 |
0,23 |
0,4 |
0,09 |
3,3 |
0,46 |
Діод |
3 |
0,5 |
0,51 |
0,5 |
0,255 |
2 |
0,765 |
Діодні мости |
2 |
0,5 |
0,97 |
0,9 |
0,873 |
10 |
1,746 |
Мікросхема |
1 |
0,5 |
1,21 |
0,07 |
0,847 |
15 |
0,847 |
Індикатори |
3 |
0,5 |
1,21 |
0,07 |
0,847 |
15 |
2,541 |
Тиристор |
1 |
0,2 |
0,23 |
0,05 |
0,0115 |
10 |
0,0115 |
Світлодіод |
1 |
0,2 |
0,92 |
0,05 |
0,046 |
20 |
0,046 |
Стабілізатори |
2 |
0,9 |
0,2 |
0,1 |
0,02 |
5 |
0,04 |
Пайка |
102 |
0,5 |
0,5 |
0,04 |
0,25 |
2 |
25,5 |
Плата |
1 |
1 |
|
0,1 |
0,1 |
10 |
0,1 |
Всього:
|
|||||||
Розрахуємо параметр потоку відмов по формулі:
де т - загальне число груп елементів,
-
число елементів і-ї групи.
Розрахунок напрацювання на відмову і вірогідність безвідмовної роботи. Проведемо розрахунок напрацювання на відмову по формулі:
Розрахунок часу відновлення працездатності і коефіцієнта готовності. Час відновлення роботоздатного стану визначаємо по формулі:
де
- коефіцієнт одночасної заміни елементів,
-
середній час відновлення елементів.
Розрахуємо коефіцієнт готовності по формулі:
Розрахуємо коефіцієнт оперативної готовності по формулі:
висновок: розрахунки підтверджують, що даний пристрій повністю задовольняє умовами по надійності, які вказані в ТЗ.