Конструирование блока индикации

                           1

                    t_ср = ¾¾¾                                                 (4.2.1);

                           l

                       l= а_эl₀                                                    (4.2.2);

                       

                    

                                               (4.2.3);

 

где  l - общая интенсивность отказов устройства с учётом условий эксплуатации, 1/ч;

        а_э -   поправочный   коэффициент,   зависящий   от условий эксплуатации (для стационарной наземной РЭА а_э=2,5);

l₀- общая интенсивность отказов устройства при номинальных условиях, 1/ч;

l_i - интенсивность отказов i-го ЭРЭ, 1/ч;

N_i - количество i-х ЭРЭ.

k - количество типов ЭРЭ.

   Интенсивности отказов ЭРЭ устройства сведены в таблицу 4.1.

 

   Таблица 4.1

Элементы i-го типа	l0i, 10-6 1/ч.	Ni, шт.	l0i*Ni,  10-6     1/ч.
микросхемы	0,013	1	0,013
чип-резисторы	0,1	7	1,548
	0,65	2	1,3
конденсаторы керамические	0,15	4	0,3
конденсаторы танталовые	0,035	1	0,07
	0,09	2	0,18
контакты	0,2	105	21
печатная плата	0,7	1	0,7
Контакторы	0,05	1	0,05
Переключатели	0,015	2	0,03
Соединители	0,02	6	0,12
Клеммы приборные	0,35	11	3,85
Розетки приборные	0,015	6	0,09
Гнезда	0,01	4	0,04

 

 

Таким образом, для всего  устройства:

                                        l₀ = 32,12*10^-6 1/ч;

                                        t_ср = 12453 ч.

 

          

       Полученное время соответствует заданной наработке на отказ (10000 ч).

         Вычислим вероятность безотказной работы за время заданное в техническом задании по формуле:

                                              P(t)=exp(-l*t)                                                                      (4.2.4)

     Подставив в выражение для вероятности значение общей интенсивности отказов устройства получим:

                                        P(10000)=0,452

                    График зависимости P от t приведен на рис.4.2.

 

                                    Рис.4.2. График зависимости P(t)

 

          Из произведенных выше расчетов и графика видно, что УС имеет достаточно высокую вероятность безотказной работы в течении заднного периода.

 

 

 

4.3.Расчет вибропрочности.

 

Современная РЭС испытывает целый  ряд механических воздействий, которые, влияя на работу радиоаппаратуры, снижают её надежность. К этим факторам относятся вибрационные и ударные нагрузки. Вибрации и удары, воздействующие на РЭА, вызывают:

-   изменение выходных  параметров радиоаппаратуры;

-   отказ РЭА из-за  коротких замыканий и обрывов соединений;

-   усталость металла  несущих конструкций и его  разрушение;

-   раскручивание  крепежа;

- механические повреждения   электромонтажных  соединений  и   установочных элементов;       

-   отслаивание фольги  печатных плат;

Уменьшение частоты отказов РЭА, работающей в условиях повышенных вибраций, достигается комплексом мероприятий, в число которых входят:

- разработка схемы  и конструкции с учетом возможных  условий эксплуатации;

- применение ЭРЭ и  материалов, отвечающих  заданным  условиям  эксплуатации;    

- разработка методики  контроля и испытаний, соответствующих  условиям  эксплуатации;

- строгое соблюдение  технологии изготовления РЭА  и  ее  совершенствование.

Кроме того, для борьбы с вибрациями применяют следующие  меры:

- ужесточение конструкции  с целью повышения собственных   частот  колебаний (заливка, вакуумированная  герметизация и т.п.)        

- применение прижимающих  и антивибрационных устройств;

- правильное закрепление  РЭА в отсеках на борту и  в помещениях (в местах наименьшей амплитуды вибраций);                         

- применение  различного  рода  амортизирующих  прокладок   из резины, поролона и других  материалов.

   В практических случаях элементы конструкции РЭА  имеют сложную конфигурацию. При расчетах сложный элемент заменяют его упрощенной моделью в виде балки, стержня, пластины, мембраны.

 Рассчитав собственные частоты элементов конструкции и всего блока, сравнивают их с частотами возмущающих колебаний.

 В правильно сконструированной аппаратуре собственная частота конструкции не должна находиться в спектре частот внешних воздействий. Хотя любая конструкция обладает несколькими значениями собственных частот, расчет выполняется только для низших значений. Если нижнее значение частоты входит в диапазон внешних воздействий, то конструкцию блока дорабатывают, ужесточая ее, с целью увеличения собственной частоты и выхода из спектра частот внешних воздействий, либо переходят на амортизацию ее и производят соответствующие расчеты.

Многие конструктивные элементы РЭС могут быть представлены в виде пластин. К пластинам можно отнести печатные платы (ПП), днища шасси, элементы экранов, панели и т.п.

Пластиной называют плоское  тело, ограниченное двумя поверхностями, расстояние между которыми мало, по сравнению с размерами поверхностей. В конструкциях РЭС обычно используются прямоугольные и круглые пластины с различными способами закрепления.

В  математическом   отношении   задача   динамического  расчета пластин, т.е. расчета  на вибрационные и ударные воздействия,  достаточно  сложна. Для этих целей  используются  точные   (аналитические),   приближенные  и численные  методы   расчета.

Практическое применение аналитических методов решения  задач динамики конструкций сопряжено  с рядом трудностей. Конструкции  современной аппаратуры представляют собой сложные механические системы с множеством упругих и жестких связей, с неклассическими способами крепления отдельных конструктивных элементов. Для такой механической системы сложно построить расчетную модель, достаточно простую и в то же время хорошо отражающую физические и динамические свойства, тем более что конструкция содержит множество неконтролируемых параметров, например усилия затяжки соединений при сборке плат в пакет, коэффициенты механических потерь материалов и элементов. Поэтому   широко    используют    приближенные    и    численные   методы расчета.

Для расчёта платы  преобразователя на вибрационные воздействия  воспользуемся методикой изложенной в [ ].

Определим частоту собственных  колебаний пластины по формуле:

 

    ,                                                       (4.3.1.)

 

где  а - длина пластины, м;

     в - ширина пластины, м;

     D – цилиндрическая жесткость;

     М – масса пластины с элементами;

     К_α – коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины;  

 

Цилиндрическая жесткость  рассчитывается по формуле:

 

           D=Eh³ /12(1-ν²) ,                                                              ( 4.3.2.)

 

где  Е – модуль упругости;

     h – толщина пластины;

     ν – коэффициент Пуансона.

 

Коэффициент К_α  определяется следующим образом:

 

        К_α  =k(α+βa²/b²+γa⁴/b⁴)^1/2 ,                                                 ( 4.3.3.)

   где коэффициенты k, α, β, γ – табличные значения.

Данные для расчета  частоты собственных колебаний  платы представлены в таблице 4.2.

            Таблица 4.2.

а, мм	b, мм	h, мм	Е*1010 Н/м2	υ	М, кг	k	α	β	γ
120	80	2	3,02	0,22	0,051	22,37	1	0,61	1

 

 

D = Н*м;

К_α =

 

.

 

 

Анализируя  полученную частоту, делаем вывод о  том, что собственная (нижняя) частота конструкции не находится в спектре частот внешних воздействий (10-150 Гц).

 

4.4.Расчет допусков  и размерных цепей

 

В изделии, изготовленном  на предприятии, детали занимают одна относительно другой определенное положение  в соответствии с их функциональным назначением, поэтому размеры деталей в изделии находятся во взаимосвязи и взаимозависимости. Размерные связи детали или изделия анализируют с помощью теории размерных цепей, получивших свое название по их основному признаку-замкнутости размеров, образующих размерную цепь. Расчет размерных цепей производится в соответствии с ГОСТ 16319-80 и ГОСТ 16320-80.

Размерная цепь - совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. Размеры, образующие цепь, называются звеньями размерной цепи. В зависимости от вида звеньев различают линейные, угловые и смешанные размерные цепи, а в зависимости от расположения звеньев - плоские и пространственные.

Размерная цепь состоит  из составляющих звеньев и одного замыкающего. Замыкающим называют звено размерной цепи (с индексом ∆ ), которое получается последним в результате решения задачи, или исходным при ее постановке. Размер замыкающего звена в процессе обработки деталей или сборки узла получается как следствие обеспечения заданной точности каждого из соответствующих звеньев, следовательно, его погрешность суммируется из погрешностей остальных звеньев. Размерную цепь условно изображают в виде схемы. Существует два способа простановки размеров на чертежах и тем самым формирования схемы размерных цепей [23].

Способ 1 (цепочка) соответствует  последовательности: формирование габаритного  размера А₁, зацентровка, последовательное формирование размеров от А₂ до А_n-1 с промерами их от предыдущих размеров. Размер А_n, который не проставляется на сборочных чертежах для избежания замкнутости цепи в схеме размерной цепи и будет являться замыкающим звеном А∆.

Способ 2 (лесенка) - простановка  размеров от одной базы соответствует  тем же операциям, но промеры производят от одной и той же базы.

После определения замыкающего  звена оставшиеся составляющие звенья размерной цепи в зависимости  от их влияния на замыкающее звено  подразделяют на увеличивающие и  уменьшающие.

Звено А_i называется увеличивающим звеном, с увеличением которого замыкающее звено также увеличивается. Над буквенным обозначением этого звена ставится стрелка, направленная вправо ( ). Уменьшающим звеном называется звено, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается. Над буквенным обозначением этого звена ставится стрелка, направленная влево ( )

Основным свойством  размерной цепи является ее замкнутость. Номинальные размеры в размерной  цепи из n звеньев связаны уравнением (4.4.1):

                      (4.4.1)

 

Размерную цепь условно  изображают в виде схемы, которую  удобно читать(рис.8).

 

рис.4.3  пример размерной  цепи.

 

 

Сущность расчета размерной  цепи заключается в установлении допусков и предельных отклонений всех звеньев исходя из требований конструкции и технологии. При этом различают две задачи – прямую и обратную: