3.7 Оценка устойчивости конструкции к механическим воздействиям

Определяем собственную частоту проектируемой печатной платы, в качестве основания которой использован фольгированный стеклотекстолит:

Гц, (3.38)

где функция, зависящая от соотношения сторон и способа закрепления печатной платы;

толщина основания, м;

длина меньшей стороны, м;

масса ЭРЭ, установленных на плату, кг;

масса основания, кг.

По условию задания на дипломное проектирование диапазон частот воздействующих вибраций 1…35 Гц. Рассчитанная собственная частота, равная 36,5 Гц, больше заданного диапазона, что удовлетворяет требованию механической прочности.

3.8 Расчет надежности

Под надежностью понимают свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения, транспортирования [4].

Надежность является комплексным свойством изделия. Для описания различных сторон этого свойства на практике пользуются показателями надежности: интенсивность отказов , наработка на отказ T₀, вероятность безотказной работы в течение заданного времени P(t₃) и другие.

Существуют различные методы расчета показателей надежности, различающиеся степенью точности учета электрического режима и условий эксплуатации элементов.

Не зависимо от метода расчета пользуются следующими допущениями:

1) отказы элементов случайны и независимы;

2) для элементов справедлив экспоненциальный закон надежности;

3) учитываются только элементы электрической схемы, а также монтажные соединения, если вид соединений заранее определен.

Расчет надежности устройства производится в следующей последовательности:

1) определяются коэффициенты электрической нагрузки элементов ( ) на основе общей формулы

, (3.39)

где рабочая электрическая характеристика элемента;

номинальная (предельная по техническому условию) характеристика элемента;

2) принимается решение о том, какие факторы, кроме коэффициента нагрузки, будут учтены;

3) формируются группы однотипных элементов;

4) определяется суммарная интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства. При этом используются формулы

; (3.40)

, (3.41)

где интенсивность отказов элементов j-ой группы с учетом электрического режима и условий эксплуатации;

справочное значение интенсивности отказов элементов j-ой группы;

m – количество принимаемых во внимание факторов;

поправочный коэффициент, учитывающий влияние фактора .

k – число сформированных групп однотипных элементов;

количество элементов в j-ой группе.

При расчете принимаются следующие значения поправочных коэффициентов:

_м – коэффициент, учитывающий влияние механических нагрузок, принимаем равным 1,07;

_в – коэффициент, учитывающий влияние влаги, принимаем равным 1;

_ад – коэффициент, учитывающий влияние атмосферного давления, принимаем равным 1.

Рассчитанные данные представлены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 – Значения интенсивности отказов радиоэлементов, входящих в проектируемое устройство

Элемент	Количество	Интенсивность отказов, 110-6 ч-1	Коэффициент электрической нагрузки	Поправочный коэффициент	Интенсивность отказов группы, 110-6 ч-1	Суммарная интенсивность отказов с учетом коэффициента нагрузки,110-6 ч-1
1	2	3	4	5	6	7
Диоды
1N4001	4	0,15	0,2	1,17	0,1755	0,702
BR3510	1	0,15	0,4	1,17	0,1755	0,1755
Конденсаторы
К10-17	9	0,02	0,31	0,1605	0,00321	0,02889
К31-11	10	0,02	0,4	0,2675	0,00535	0,0535
К50-16	12	0,02	0,75	2,354	0,04708	0,56496
Микросхемы
LM1036	1	0,38	0,6	1,14	0,4332	0,4332
TDA2030A	2	0,4	0,6	1,14	0,456	0,912
Продолжение таблицы 3.2
1	2	3	4	5	6	7
78L12	1	0,42	0,6	1,14	0,4788	0,4788
Резисторы
С2-23 – 0,125	17	0,05	0,6	1,177	0,05885	1,00045
С2-23 – 2	7	0,05	0,8	2,14	0,107	0,749
CП3-19А-2	4	0,05	0,44	2,118	0,1059	0,4236
Светодиоды
АЛ307АМ	1	0,15	1	1,298	0,1947	0,1947
Транзисторы
BD225	2	0,5	0,3	1,232	0,616	1,232
BD907	2	0,5	0,3	1,232	0,616	1,232
BD908	2	0,5	0,3	1,232	0,616	1,232
Переключатель	2	0,2	0,1	0,107	0,0214	0,0428
Вставка плавкая	1	0,2	-	1,07	0,214	0,214
Плата печатная	1	0,2	-	1,07	0,214	0,214
Точки паек	196	0,04	-	1,4	0,056	10,976
						23,5609

5) подсчитываются следующие показатели:

– наработка на отказ ( ):

часа. (3.42)

– вероятность безотказной работы ( ) за заданное время часов:

. (3.43)

– среднее время безотказной работы устройства ( ):

часа. (3.44)

Полученная вероятность безотказной работы за заданное время часов удовлетворяет требованиям надежности в соответствии с условием задания на дипломное проектирование: .