Визначаємо середню температуру повітря у приладі за формулою:

Tп= υп+tc,

де tc – температура оточуючого середовища;

Tп=10,92+55=65,92°С

Визначаємо температуру корпусу приладу за формулою:

Tк= υк+ tc

Tк=10,87+55=65,87°С

Визначаємо температуру нагрітої зони за формулою

Tз= υз+ tc

Tз=10,96+55=65,96°С

Гранично допустима температура для спроектованого пристрою визначається на основі аналізу гранично допустимих температур його елементів. В результаті аналізу гранично допустимих температур всіх складових елементів обирається найменше значення температури. Воно приймається за гранично допустиму температуру. Таким чином серед елементів, які входять до складу розробленого терміналу найнижчу допустиму температуру має GSM модуль, робочий діапазон температур якого складає мінус 30..+80°С. Визначена в результаті розрахунків температура нагрітої зони в найбільш екстремальних умовах теплового навантаження Tз< TGSMдоп. Отже отримані значення температури нагрітої зони задовольняють вимогам до умов експлуатації пристрою.

4.4.2 Оцінка вібростійкості ДП

4.4.2.1.                 Розрахунок частоти власних коливань

Для оцінки вібростійкості друкованої плати терміналу скористаємося методикою розрахунку для багатошарових друкованих плат (розроблена плата двостороння).

Сформуємо вихідні дані для розрахунків власної частоти двосторонньої плати:

·                   Габаритні розміри:

a=0,128 м; b=0,065м; h=0,0015 м;

·                   Матеріал основи плати – склотекстоліт СФ1,5-35-30 з параметрами:

Е2=5,7·1010 Н/м2, ρ2=2,67·103 кг/м3, ε2=0,24;

·                   Матеріал плакування – мідна фольга товщиною h1=h3=35·10-6м з параметрами Е1=Е3=13,2·1010 Н/м2; ρ1=ρ3=8,9·103 кг/м3; ε1=ε3=0,3;

·                   Маса ЕРЕ m=0,045 кг.

Розрахуємо величину ефективних модулів пружності:

(Н/м2);

(Н/м2)

Розрахуємо приведений коефіцієнт поперечного стискання:

Розрахуємо відстань до нейтральної зони з урахуванням симетричності структури:

Визначимо значення приведеної жорсткості з урахуванням , h1=h3:

Визначимо приведену щільність плати:

Визначимо приведене значення модуля пружності:

,

де M - масса плати, m - маса ЕРЕ.

По таблиці 2.3 [27] знаходимо значення С=127,6

Поправочний коефіцієнт на матеріал:

Розраховуємо власну частоту коливань плати:

4.4.2.2                    Розрахунок вібростійкості

Перевіримо умову віброміцності розробленої друкованої плати:

Вихідні умови для розрахунків:

·                   Діапазон частот вібрацій за ГОСТ 16019-78 (рухома/автомобільна РЕА): Δf=(10-70) Гц;

·                   Коефіцієнт віброперевантаження: Пп=4;

·                   Час випробувань: Т=45 хв=2700 с;

·                   Габаритні розміри:

o        a=0,128 м; b=0,065м; h=0,0015 м.

·                   Частота власних коливань плати: ;

·                   Межа пружності для склотекстоліту: ;

·                   Логарифмічний декремент загасання: ;

·                   Запас міцності: n=10,4.

Розрахуємо коефіцієнти динамічності, при цьому використаємо в якості збуджуючих частот частоту власних коливань плати , нижнє та верхнє значення частоти за ГОСТ 16019-78.

Припустимі напруги при відповідних частотах коливань (власних коливань,нижня, верхня) визначимо з наступного виразу, оскільки Tf<107:

Вигинаючий момент в центрі плати у режимі вібраційних коливань:

, де М – маса встановлених на платі ЕРЕ, кг; g – прискорення вільного падіння,  - коефіцієнт вібраційного перевантаження; .

Розрахункові напруги в центрі плати визначимо наступним чином (умова віброміцності плати):

Таким чином, на всіх трьох частотах розраховані напруги менші за припустимі: ;

4.4.3. Розрахунок надійності

4.4.3.1.                 Розрахунок надійності по раптових експлуатаційних відмовах

Надійність за раптовими відмовами характеризують такими показниками, як інтенсивність відмов, середня наробка до відмови, ймовірність безвідмовної роботи.

Проведемо розрахунок надійності, з огляду на зовнішні впливи та вплив теплових і електричних навантажень. Для цього скористаємося формулою для ймовірності безвідмовної роботи [1].

де λj=αj∙λ0j, kλ=kλ1∙kλ2 kλ3, λj - інтенсивність відмов елементів j-ї рівнонадійної групи при експлуатації в заданих умовах; λ0j - інтенсивність відмов елементів j-ї рівнонадійної групи при експлуатації в номінальному режимі; αj-поправочний коефіцієнт інтенсивності відмов j-ї групи, який враховує вплив температури навколишнього середовища та електричне навантаження елемента; t - час безвідмовної роботи; m - кількість рівнонадійних груп; NJ - кількість елементів j-ї групи; kλ - поправочний коефіцієнт, який враховує умови експлуатації РЕА:

kλ1 - вплив механічних факторів; kλ2 - вплив кліматичних факторів; kλ3 - умови роботи при зниженому атмосферному тиску.

Сформуємо вихідні дані для розрахунку коефіцієнта kλ:

·        пристрій працює в стаціонарних умовах експлуатації;

·        вологість повітря становить 80%;

·        висота над рівнем моря до 1 км.

Таким умовам відповідають значення:

kλ1=1,07;

kλ2=1,5;

kλ3=1,0.

Звідси знаходимо коефіцієнт kλ = 1,605 [19].

Розрахуємо коефіцієнт λj та середній час напрацювання на відмову за відповідними формулами

λj=λ0jkн

Вихідні дані та результати розрахунків згруповані в таблиці 4.3.

Таблиця 4.3. – Характеристики надійності по раптових експлуатаційних відмовах

Ймовірність безвідмовної роботи становить:

PС (10000)=exp(-1,605·10000·13,77·10-6)=0,978.

Середній час напрацювання на відмову становить:

Тсер =1/(1,605·13,77·10-6)=45247≈45200 годин.

4.4.3.2                     Розрахунок надійності по відмовам на зносостійкість

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16