Разработка устройства сопряжения для блока обмена информацией специализированного бортового комплекса

По графику рис. П6.4 методички [3] определяем значение коэффициента формы C=0,5 нагретой зоны.

Зная все выше вычисленные значения, получаем температуру в центре нагретой зоны:

t₀ = 48⁰С

5.2 Расчет показателей вибропрочности конструкции

Модуль УС в процессе изготовления, транспортировки и эксплуатации подвергается самым разным механическим воздействиям : вибрациям, линейным ускорениям и ударам (непериодическим кратковременным перегрузкам).

Требования по стойкости к механическим воздействиям:

1. Плата модуля УС не должна иметь собственных резонансных частот выше 300 Гц.

2. Узел должен выдерживать на резонансной частоте конструкции перегрузки до n_доп =10.

Конструкция радиоэлектронной аппаратуры должна быть виброустойчивой и вибропрочной.

Виброустойчивость показывает степень чувствительности аппаратуры к динамическим нагрузкам. Она характеризуется значениями амплитуд ускорений и частот вибраций, при которых не нарушается нормальное функционирование РЭС.

Вибропрочность показывает способность аппаратуры выдерживать без разрушения длительные вибрационные нагрузки. Она характеризуется максимальными амплитудами ускорений, собственными частотами аппаратуры и ее отдельных элементов, демпфирующими свойствами материала конструкции и продолжительностью действия вибрационной нагрузки.

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

Расчет вибропрочности изделия проводится с целью теоретической проверки соответствия заданным требованиям характеристик стойкости модуля к механическим воздействиям, а также с целью определения перечня критических элементов (деталей) для обеспечения последующей организации усиленного контроля их отработки и качества изготовления, либо принятия решения о доработке конструкции или замене материала.

Расчёт вибропрочности будет производиться для печатной платы, как наименее виброустойчивого компонента конструкции. Расчет частоты свободных колебаний прямоугольных пластин (f0) производится на основе следующих допущений: изгибные деформации пластины по сравнению с ее толщиной малы, упругие деформации подчиняются закону Гука; пластина имеет постоянную толщину, нейтральный слой пластины не подвержен деформациям растяжения сжатия; материал пластины идеально упругий, однородный изотропный.

,

где б - коэффициент зависящий от типа закрепления платы,

a и b - длина и ширина платы соответственно,

D - цилиндрическая жесткость пластины

m_пл - масса платы

m_эл - масса всех установленных на плате элементов.

Функциональный узел, выполненный на печатной плате, закрепляемой по трем сторонам винтами к рамке и одна сторона закрепляется разъемом, представляется моделью пластины, нагруженной радиоэлементами (рисунок 5.2).

Размещено на http://www.allbest.ru

48

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис. 5.2 Вид закрепления пластины

Значение коэффициента б определяется формой и способом закрепления пластины. Для данного вида закрепления коэффициенты р = 5,14, q = 3,13, r = 5,14.

где а,b,h - длина, ширина и толщина платы а = 0,2 м, b = 0,15 м, h = 0,0015 м.

= 3,14^{2 .} 2,98=29,38

где D - цилиндрическая жесткость пластины,

E - модуль упругости, Е = 32·10⁹ H/м² ,

е - коэффициент Пуассона материала платы, е = 0,22

Далее рассчитаем массу платы m_пл:

где с - плотность материала платы, равная для стеклотекстолита 1,8 г/см³.

кг

При этом суммарная масса радиоэлементов m_эл, установленных на плату равна 0,15 кг.

Проверим ФЯ на выполнение условия вибропрочности из условия предельно допустимых амплитуды колебаний A_доп 1,0 мм и виброскорости V_доп 800 мм/с. Рассчитаем предельно-допустимую величину виброперегрузки.

по амплитуде = 23,8

по скорости = 17,4

где м - коэффициент динамичности, который показывает во сколько раз, при совпадении частоты внешних воздействий с частотой собственных колебаний, возрастает величина прогиба платы.

nдоп. = min {nA, nV} = 17,4

Значения допустимых перегрузок на резонансной частоте конструкции больше перегрузки, оговоренной в требованиях по стойкости к механическим воздействиям nдоп = 10.

Собственная частота колебаний платы лежит вне диапазона частот, оговоренного в требованиях по стойкости к механическим воздействиям.

В случае возникновения колебаний на собственной частоте величина перегрузки, способная произвести повреждения, оказывается больше величины вибрационной перегрузки, заданной в требованиях по стойкости к механическим воздействиям.

5.3 Расчет надежности

Надежность - это свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех своих параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонта и транспортирования. Для разрабатываемого УС надежность является очень важной характеристикой, т.к. УС является необслуживаемым в течении всего периода эксплуатации.

Наибольшее распространение получил экспоненциальный метод расчета надежности.

- вероятность безотказной работы изделия.

(t)- характеристика интенсивности отказов. При =соnst закон принимает упрощенный вид:

Приближенная формула для определения интенсивности отказов выглядит следующим образом:

где N(t) -количество рассмотренных изделий, работоспособных в момент времени t;

N(t+t) количество рассмотренных изделий, работоспособных в момент времени t+t.

Интенсивность отказов комплектующих элементов, являющаяся их исходной характеристикой надежности, зависит от режима работы и степени тяжести таких внешних воздействий, как температура, тепловой удар, влажность, вибрация, линейные ускорения, удары, радиация.

=_oK₁K₂…K_N,

где _o - интенсивность отказов элемента при нормальных условиях работы (температура окружающей среды +298±10 К, относительная влажность 65±15%, коэффициент электрической нагрузки К_Н=1); K₁K₂…K_N - поправочные коэффициенты, учитывающие режимы работы и эксплуатации.

При расчете надежности используют формулу:

- вероятность безотказной работы.

При расчете надежности субблока можно ввести, интенсивность отказа субблока равна сумме интенсивностей всех конструкторских элементов субблока:

Вероятность безотказной работы можно найти так:

Для упрощения расчета надежности составим таблицу 5.3.

Таблица 5.3

k_in_i=737

л=_in_i =8,237*10^-6 [1/час]

Среднее время безотказной работы находится по следующей формуле:

Или 14 лет, что значительно больше требуемого в ТЗ.

Доля ненадежности, вносимая пайкой:

Заключение

печатная плата шлюз процессор

В результате выполнения курсового проекта разработана конструкция шлюза для связи центрального процессора с периферийными устройствами, и показано, что данная конструкция полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым в ТЗ.

В пункте 1 составлено техническое задание на разработку конструкции, определены требования к конструкции, комплектность документации, произведен анализ ТЗ с учетом ограничений накладываемых на конструкции блока, функциональных ячеек и элементную базу.

В пункте 2 произведен выбор конструкционных материалов, выбор материала печатной платы, выбор элементной базы и материалов, где в качестве материала для изготовления печатной платы был выбран фольгированный стеклотекстолит СОНФ-2-18-1,5 ТУ 16-503.204-80, который обладает наибольшим комплексным показателем качества. Так же был произведен предварительный анализ обеспечения теплового режима изделия, в качестве оптимального был выбран вариант с естественным воздушным охлаждением.

В пункте 3 произведен предварительный расчет массогабаритных характеристик.

В пункте 4 произведена разработка конструкции РЭМ: расчет элементов ПП, где были рассчитаны ограничения, накладываемые на проводники, монтажные отверстия и контактные площадки, а также определены геометрические размеры ПП.

В пункте 5 произведена оценка качества изделия. В результате расчета выявлено, что установившийся тепловой режим конструкции, а также вибропрочность конструкции полностью соответствуют требованиям ТЗ.

Список литературы

1. Борисов В.Ф., Мухин А.А., Назаров А.С. «Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по специальности «Конструирование и технология РЭС»» Москва, МАИ. 1991г. - 52с.

2. Борисов В.Ф., Мухин А.А., Корниенко Ю.Н., Назаров А.С., Трегубов Ю.В., Федотов Л.М., Чайка Ю.В. «Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов для радиотехнических специальностей» Москва, МАИ. 1992г. - 38с.

3. Борисов В.Ф., Мухин А.А., Назаров А.С. «Конструирование РЭС»» Москва, МАИ. 1991г. - 96с.

4. Борисов В.Ф., Мухин А.А., Чермошенский В.В., Назаров А.С., Чайка Ю.В, Борзаков Ю.И., Прошунин В.В. «Основы конструирования и технологии РЭС» Москва, МАИ. 2000г. - 128с.

5. «Расчет надежности интегральных РЭС и ЭВС», авторов - А. В. Фомин, О. Н. Умрихин, Ю. Н. Корниенко, Ю. И. Борзаков, М.: Издательство МАИ, 1999 г

6. Метод указания к КП по курсу «Конструирование МЭА» - под ред. Б.Ф. Высоцкого и Е.М. Тверского. - М.: МАИ, 1984 г.

7. «Основы конструирования и технологии РЭС» - В.Ф. Борисов, А.А. Мухин, В.В. Чермошенский и др. - М.: МАИ, 1998г.

8. «Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры», под ред. П.И. Овсищера. - М.: Радио и связь, 1988г.

9. «Испытания радиоэлектронной, электронно-вычислительной аппаратуры и испытательное оборудование», О.П. Глудкин, А.Н. Енгалычев, А.И. Коробов, Ю.В. Трегубов - М.: Радио и связь, 1987г.

Размещено на Allbest.ru