Технологическая документация на изготовление блока 8-канального стабилизатора напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Цель работы - разработка комплекта конструкторско-технологической документации на изготовление блока 8-канального стабилизатора напряжения. Объектом установки блока является ракета.

Задачами разработки являются: схемотехническая отработка конструкции, разработка конструкции, оценка показателей качества, оформление конструкторской документации.

В рамках курсового проекта происходит схемотехническая обработка конструкции, разработка конструкции изделия, описание конструкции изделия, оценка показателей качества конструкции, расчёт показателей вибропрочности и расчёт надёжности конструкции изделия.

1. Техническое задание

1.1 Наименование и области применения

Блок 8-канального стабилизатора напряжения. Входное напряжение 56 В, выходное - 36 В, коэффициент стабилизации 500..600, при изменении входного напряжения в пределах ±20%, выходное сопротивление стабилизатора 1.5 Ом, температурный коэффициент напряжения 50мВ/град. Предназначен для установки на ракету.

1.2 Основание для разработки

Основанием для разработки является задание по курсу «ОК и ТП РЭС», выданное кафедрой №404.

1.3 Цель и задачи разработки

Целью разработки является комплект конструкторско-технической документации на изготовление блока 8-канального стабилизатора напряжения. Задачами разработки являются: схемотехническая отработка конструкции, разработка конструкции, оценка показателей качества, оформление конструкторской документации.

1.4 Источники разработки

В качестве схемы 1-го канала будет использована схема стабилизатора напряжения на транзисторах и варисторах, приведённая во 2-ой книге Шустова М. А, «Практическая схемотехника» на стр. 74 рис. 6.4.

1.5 Тактико-технические требования

Состав изделия и требования к конструкции

Конструктивно изделие должно представлять собой блок, заключённый в герметичный корпус, выполненный в форме параллелепипеда и сделанный из лёгкого ударопрочного материала. Требования к конструкции: масса не более 2 кг; габаритные размеры не более 200*200*50. Изделие должно быть выполнено на печатныхплатах, а также при монтаже электрорадиоэлементов должен быть использован способ монтажа на поверхность. Технология монтажа в отверстие допустима лишь для установки разъёмных соединителей, индикаторов и ручек управления.

Показатели назначения

Устройство должно выполнять свои функции при следующих условиях:

- Количество каналов - 8;

Каждый канал должен отвечать следующим требованиям:

- Ток питания до 30 мА;

- Напряжение питания 53 В±20%;

- Выходное напряжение 36 В±20%;

- Нагрузочный ток до 10мА;

- Коэффициент стабилизации 500..600;

- Выходное сопротивление 1.5 Ом;

- Температурный коэффициент напряжения 50мВ/град.

Требования к надёжности

Наработка на отказ не менее 20000 ч.

Требования к уровню унификации и стандартизации

В устройстве используются материалы и элементы, серийно выпускающиеся промышленностью.

Требования к безопасности

Изделие должно отвечать требованиям безопасности.

Эстетические и эргономические требования

Изделие должно отвечать антропометрическим и гигиеническим требованиям.

Условия эксплуатации

Объектом установки изделия является ракета. Исходя из данного факта, изделие должно сохранять работоспособность при следующих фактах окружающей среды:

- Температура окружающей среды от 233⁰ К до 333⁰ К;

- Относительной влажности воздуха при 298⁰ К 100%;

- Пониженное давление 0.12 кПа;

- Ускорение при ударе 961 м/с²;

- Длительность удара 5-12 мс;

- Вибрация в диапазоне частот 0-500 Гц;

- Ускорение при вибрации 196,2 м/с²;

- Акустический шум в полосе 50-1000 Гц - 170 дБ;

Категория размещения - головная часть ракеты;

Требования к пылевлагозащищённости: изделие должно удовлетворять требованиям IP 54

1.6 Дополнительные требования

Дополнительных требований нет.

1.7 Требования к транспортировке и хранению

Изделие можно перевозить на любом виде транспорта, с дополнительной защитой от удара и влаги, в заводском корпусе. Хранение должно соответствовать климатическому исполнению В.

1.8 Комплектность документации

- Расчётно-пояснительная записка;

- Принципиальная электрическая схема;

- Сборочный чертёж блока изделия;

- Сборочный чертёж функциональной ячейки;

- Чертёж печатной платы;

- Спецификация на блок;

- Спецификация на функциональную ячейку;

- Перечень элементов

1.9 Сроки выполнения работ

Календарный план сдачи курсового проекта:

02.2011 - ТЗ;

03.2011 - Схемотехническая отработка конструкции РЭС;

04.2011 - Разработка конструкции РЭС;

04.2011 - Оформление пояснительной записки и графической части;

05.2011 - Защита.

2. Анализ электрической принципиальной схемы

2.1 Краткое описание разрабатываемого устройства.

стабилизатор напряжение документация конструкция

Блок 8-канального стабилизатора напряжения используется для стабилизации напряжения системы управления на ракете. Схема приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема одного канала.

2.2 Частотные свойства и ЭМС.

Устройство работает на постоянном токе и напряжении. Для стабильной работы устройства необходимо топологически расположить входы и выходы на большом расстоянии друг от друга. Считаю необходимым, расположить входы каналов с одной стороны печатной платы, а выходы с противоположной.

2.3 Анализ электрической принципиальной схемы по постоянному току

Целью анализа является определение величин падения напряжения и протекающих токов через ЭРЭ. Знание приведённых параметров, позволяет определить рассеиваемую мощность элементов.

При рассмотрении электрической схемы по принципиальному току принимают следующие допущения:

- в рассмотрение берётся максимальный нагрузочный ток;

- резисторно-варисторный мост находится в балансе и сопротивления варисторов равны сопротивлениям резисторов - 40 кОм;

- входное сопротивление стремится к 0.

Эквивалентная схема расчёта изделия по постоянному току представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Эквивалентная схема расчёта по постоянному току.

Рассчитаем напряжение U₂иU₄и максимально возможную рассеиваемую мощность Р₁ на транзисторе VT1:

U₂=U_вх-U_вых=53-36=17 В.

При токе I_к1max=I_{н max}= 0.01 Авыбираем транзистор 2Т214Д-9, в котором напряжение

U_бэ=U₄=7 В.

P₁=U₂*I_{к max}=17*0.01 = 0.17 Вт.

I_б1=I_к1max/h_21ср=0.01/80=0.125 мА

Рассчитаем напряжение U₁и максимальную рассеиваемую мощностьP₁на резисторе R1:

U₁=U_вых-U₄=36-7=29В.

P₂=U₁²/R₁=841/24000=35.042мВт.

I₁=U₁/R1=29/24000=1.208мА.

Рассчитаем напряженияU₆, U₇, U₈и U₉ и максимальную рассеиваемую мощность P₆, P₇, P₈иP₉ на резисторахR3 и R4 и варисторах VDR1 и VDR2. Т. к. мост находится в балансе, то сигнала с диагонали моста на транзистор VT2 не поступает, следовательно, мост представляет из себя делитель напряжения:

U₆=U₇=U₈=U₉=U_вых/2=36/2=18 В.

P₆=P₇=P₈=P₉=U₆²/R₃=324/40000=0.008мВт.

Рассчитаем напряжение U₅ и максимальную рассеиваемую мощность P₅ на резисторе R2:

U₅=U_вых-U₆=36-18=18 В.

P₅=U₆²/R2=324/33000=9.818 мВт.

Рассчитаем напряжение U₃максимальную рассеиваемую мощность P₃на транзисторе VT2:

U₃=U_вых-U₄-U₈=36-7-18=11 В.

I_{к2 max}=I_б1+I₁=0.125+1.208=1.333мА.

P₃=I_{к2 max}*U ₃=1.333*11=14.663мВт.

Таким образом, полная максимально возможная рассеиваемая мощность одного канала:

P=P₁+P₂+P₃+P₅+4P₆=170+35+14.663+9.818+4*0.008=261мВт.

3. Выбор элементной базы

Основываясь на указанных в схеме номиналах элементов и вычисленной мощности рассеивания, выбираем конкретную элементную базу. Приведём параметры для указанных в схеме транзисторов. Параметры выбранных резисторов, варисторов и транзисторов приведены соответственно в таблице 3.1, таблице 3.2 и таблице 3.3 соответственно. Выбор резисторов производится с учётом рассеиваемых мощностей, вычисленных в анализе схемы по постоянному току. Очевидно, что величина предельной рассеиваемой мощности резистора должна превышать рассчитанную по постоянному току. При выборе резисторов, варисторов и корпусов транзисторов руководствуемся требованиями монтажа на поверхность. Следовательно, выбираемSMDчип-резисторы и чип-варисторы. В таблице 3.1 P_рас - мощность, рассеиваемая на элементах, при анализе схемы по постоянному току. Чип-резисторы и чип-варисторы удовлетворяют требованию к монтажу ЭРЭ на поверхность, их чертежи представлены на рисунках 2 и 3 соответственно. Транзисторы 2Т214Д9 и 2Т370А9 также предназначены для монтажа на поверхность. Для монтажа требуемых транзисторов на поверхность используем корпус КТ-46, габаритные размеры которого приведены в рисунке 3.

Таблица 3.1

Элемент	Обозначение	Номинальное сопротивление (допуск ±1%)	Масса, г	Pрас, мВт	Номинальная мощность, Вт	Рабочая температура, t0 C	Размеры, мм
							Длина	Ширина	Высота
R1	Р1-12	24.3 кОм	0.01	35.042	0.062	-60…+155	1.6	0.8	0.3
R2		33.2 кОм		9.818
R3 R4		40.2 кОм		8

Таблица 3.2

Элемент	Обозначение	Напряжение варистора, В	Максимальное напряжение, В	Масса, г	Размеры, мм
					Длина	Ширина	Высота
VDR1, VDR2	SFI2220ML180C	18	30	0.01	5.7	5	2.5

Таблица 3.3

Элемент	Обозначение	Pрас, Вт	Iк, А	Uкэ, В	Pрас max, Вт	Uэб, В	Рабочая температура, t0 C	Масса, г
VT1	2Т214Д-9	0.17	0.01	30	0.2	7	-60…+85	0.1
VT2	2Т370А9	0.014	0.02	12	0.03	4

Рисунок 3 - Схематическое изображение резистора Р1-12.

Рисунок 4 - Схематическое изображение варистора SFI2220ML180C



Рисунок 5 - Схематическое изображение корпуса транзистора КТ-46

Таблица 3.4 Массогабаритные показатели СНП 231-9ВП12.

m=9 г

Контакты	L, мм	L1, мм	A1, мм	A2, мм	A3, мм	n	n1	n2	t, мм	m	m1	m2
9	31	16	10.96	8.22	25	9	4	3	2.74	5	6	9

В качестве разъёмного соединителя, выберем разъём СНП 231-9ВП12 на 9 контактов. Количество контактов выбирается из соображений, что на каждый из 8 каналов приходится 1 контакт (сигнал), ещё 1 контакт на заземление. В целях повышения стабильности работы схемы, вход и выход схемы будут разнесены на противоположные концы печатной платы, на которой будут располагаться все 8 каналов. Для обеспечения большей степени унификации расположим на входе и выходе схемы одинаковые разъёмы СНП 231-9ВП12. На рисунке 4 изображён разъёмный соединитель в схематическом виде. Также в таблице 3.4 приведены его размеры.



Рисунок 6 - Схематическое изображение разъёмного соединителя СНП 231-9ВП12.

3.1 Расчёт по массогабаритным показателям

Расчёт примерного объёма конструкции и площади рассмотрен ниже в пунктах 4.1 и 4.21 соответственно. Произведём расчёт примерной массы конструкции:

4. Разработка конструкции РЭС

4.1 Выбор системы охлаждения

Массогабаритные характеристики РЭС во многой степени зависят от системы охлаждения, обеспечивающей нормальный тепловой режим изделия. Определим величину теплового потока, рассеиваемого поверхностью изделия:

Р=P_n*(1-з)

Где Р_n - мощность, потребляемая от источника питания, з - КПД. Учитывая, что входной и выходной сигналы не имеют переменной составляющей, то можно рассмотреть ситуацию, когда мощность источника питания полностью рассеивается на элементах, т.е. КПД приблизительно равен 0, таким образом, тепловой поток для всех 8 каналов будет составлять:

Р=2.088 Вт.

Чтобы выбрать систему охлаждения необходимо найти поверхностную плотность теплового потока и допустимый перегрев конструкции:

k_н=1/(H_{c min}/H)^0.5=1/(0.12/101.325)^0.5=29.058

P_0S=k_н*P/S_к=29.058*2.088/0.011=5548Вт/м²

S_к=6*(q_V*V_эл)^2/3=6*(24.36*3.194*10^-6)^2/3=0.011м²

q_V=(КТЕ-ФЯ)*(ФЯ-блок)=20.3*1.2=24.36

H_cmin - минимальное атмосферное давление;

H - нормальное атмосферное давление;

S_к - площадь поверхности теплообмена;

q_V - коэффициент дезинтеграции по объёму;

V_эл - суммарный объём установленных элементов.

Найдём допустимый перегрев конструкции:

Дt_доп=t_{эл min}-t_cmax=70-60=10⁰С

где, t_элmin - допустимая рабочая температура наименее теплостойкого элемента, t_cmax-максимальная температура окружающей среды. Используя диаграмму ([3] страница 21 рисунок 4.1), выбираем принудительное жидкостное охлаждение.

4.2 Разработка конструкции функциональной ячейки

Расчёт площади печатной платы

Площадь печатной платы, необходимую для одностороннего размещения радиоэлементов, находим по формуле:

Где q_S - коэффициент дезинтеграции по площади, S_элi - площадь i-го элемента.

S_пл=(2*(1.6*0.8*4+5*2.5*2+1.3*3*2))*8=1567 мм²

Выбор размеров печатной платы

Выбор размера печатной платы печатной платы определяется уравнением: L_xL_y?S, где L_x, L_y-линейные размеры платы. Исходя из соображений о том, что максимальное соотношение сторон не должно превышать 3:1 и требований ГОСТ 10317-79, наиболее оптимальными размерами были выбраны 40 мм*50 мм. Тогда L_xL_y=50*50=2500 мм², что удовлетворяет условию L_xL_y?S, гдеS=S_пл, найденная в предыдущем пункте (4.2.1). В качестве материала печатной платы, по методу комплексной оценки, был выбран СТФ-2, характеристики которого приведены в таблице 4.1.Т.к. устройство имеет малые размеры, то, для упрощения проведения разводки проводников, предусмотрим двухстороннюю печатную плату.

Выберем несколько материалов для печатной платы и сведем их в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - предлагаемые материалы печатных плат

Марка материала	Толщина фольги, мм	Толщина материала с фольгой, мм	Прочность сцепления Е, г*с	Т, 0С
СТФ-2	0.035	0.8	500	-60…+120
ФФ-4	0.05		17.6	+60…+120
СФ-2-35	0.035	1.5	300	-60…+120

Разрабатываемое устройство применяется на ракете, следовательно, весовые коэффициенты распределяются следующим образом. Для обеспечения необходимой прочности пайки большое значение имеет прочность сцепления; также, ввиду условий окружающей среды и большой рассеиваемой мощности конструкции, имеет большое значение диапазон рабочих температур. Малое значение имеют толщина материала и толщина фольги, т.к. эти показатели не играют большой роли для данной конструкции. Исходя из вышеуказанных оснований, весовые коэффициенты распределятся следующим образом:

Толщина фольги, мм ______________________________________ 0.05

Толщина материала с фольгой, мм___________________________ 0.06

Прочность сцепления Е, г*с_________________________________ 0.5

Температурный диапазон T, ⁰C______________________________0.39

Проведем нормировку показателей:

Для СТФ-2:

а_1н = 40/50 = 0.8

а_2н = 1.5/1.5 = 1

а_3н = 500/500 = 1

а_4н = 100/100=1

Для ФФ-4:

а_1н = 35/50 =0.7

а_2н = 1.5/1.5 = 1

а_3н = 166/500 = 0.333

а_4н = 33/100=0.333

Для СТФ-2-35:

а_1н = 50/50 =1

а_2н = 0.75/1.5 = 0.5

а_3н = 333/500 = 0.667

а_4н = 100/100=1

Посчитаем комплексный показатель качества:

Q₁ =

Q₂ =

Q₃ =

По полученным комплексным показателям качества видно, что наиболее хорошим материалом для данного устройства СТФ-2.

Разработка конструкции печатной платы

Учитывая требования к понижению стоимости изготовления устройства, но и, отметив, что на плате размещено 8 каналов, что накладывает некоторые условия для повышения плотности компоновки элементов, выберем 3-ий класс точности печатной платы, параметры которого приведены в таблице 4.2

Таблица 4.2

Конструктивный параметр элемента печатной платы	Минимальная ширина проводников t, мм	Минимальное расстояние между проводниками s, мм	Гарантированная ширина пояска в наружном слое bH, мм	Гарантированная ширина пояска во внутреннем слое bB	Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платыkдт
Минимальный размер для класса точности	0.25	0.25	0.1	0.05	0.33

Определим геометрические размеры элементов проводящего рисунка и их взаимного расположения с учётом производственных погрешностей. Минимальный диаметр переходного отверстия:

d_по?k_дт*h_пл;

гдеk_дт - отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы, h_рл - толщина печатной платы.

d_по?0.33*0.8

d_по?0.264;

Минимальный диаметр контактной площадки:

d_кп=2 (b_н+(d_по/2)+д₀+д_кп)+д_фф+1.5h_ф;

Где д₀ - погрешность расположения отверстия, Д - зазор между поверхностью вывода и поверхностью отверстия, д_кп - погрешность расположения контактной площадки, д_фф - погрешность фотокопии и фотошаблона, h_ф - толщина фольги на диэлектрическом основании.

d_кп=2 (0.1+(0.7/2)+0.07+0.15)+0.06+1.5*0.035=1.453 мм.

Минимальная ширина проводника:

t_пр=t+д_фф+1.5h_ф=0.25+0.06+1.5*0.035=0.363 мм.

Минимальное расстояние между проводниками:

S_пр=l_ол - (t_пр+2*д_сп)=0.75 - (0.363+2*0.05)=0.287 мм;

где l_ол - расстояние между осевыми линиями проводников, д_сп - погрешность смещения проводников.

4.3 Разработка конструкции блока

Прежде всего, необходимо учесть, что выбор блока распространённой формы является предпочтительным. Это требование вызывается неоправданностью финансовых затрат на изготовление новой формы корпуса.

Необходимо учитывать размеры выбранной печатной платы, производя выбор корпуса. Таким образом необходимо подобрать корпус, который размерами по длине и ширине превышает 40 (мм) х50 (мм). В связи с тем, что используется моноплатная компоновка, габариты по высоте соответствуют по высоте максимально высокого элемента. Это позволяет не учитывать данный габарит, т.к. все промышленные блоки по высоте превышают высоту в 12.9 мм, а именно такова высота контактного разъёмного соединителя, как самого высокого элемента схемы, вместе с толщиной печатной платы.

Таким образом, выбран корпус G047050.8x50.8x31.8 мм, производителя GaintaIndustries.

5. Оценка показателей качества конструкции

5.1 Тепловое моделирование и расчёт теплового режима конструкции

Тепловой режим разработанной конструкции должен соответствовать требованию нормального теплового режима: температура в любой точке конструкции t_jне должна превышать температуру наименее теплостойкого элемента t_{эл min}. Следовательно, поверочный расчёт теплового режима необходимо доводить до определения температур t_{эл min}. Однако на практике условия нормального теплового режима конструкции приобретают другое толкование, связанное с особенностями тепловой модели конструкции.

Закономерности процессов теплообмена конструкции РЭС с окружающей средой в значительной мере определяются их структурой. Поэтому многообразие существующих конструкций можно представить классами, для каждого из которых характерна своя тепловая модель и набор показателей, необходимых для оценки теплового режима. Одним из признаков классификации может служить структура нагретой зоны конструкции.

Разрабатываемая конструкция выполнена на одной печатной плате, размещённой в корпусе, поэтому для неё может быть применена модель теплового и расчёта теплового режима конструкций РЭС с источниками тепла, расположенными в плоскости.

Размещение тепловыделяющих элементов в плоскости даёт возможность при оценке теплового режима ограничиться расчётом среднеповерхностной температуры нагретой зоны t_з, которая с небольшой погрешностью может быть принята в качестве характеристики теплового режима элементов.

Представим конструкцию в виде тепловой модели (рисунок 6), где 2 - корпус, 1 - печатная плата (нагретая зона), 3 - установочные элементы для закрепления в корпусе.

При построении тепловой модели принимаются следующие допущения:

- Нагретая зона является однородным анизотропным телом

- Источники тепла в нагретой зоне распределим равномерно

- Поверхности нагрето зоны и корпуса - изотермические со среднеповерхностными температурами t_з и t_кcоответственно.

Рисунок 7 - Модель конструкции блока

Учитывая, что блок разрабатываемого стабилизатора будет располагаться на ракете, то передача тепла конвекцией будет отсутствовать. Также учитывая, что толщина корпуса блока лежит в пределах от 0 до 2 мм, следует, что можно пренебречь теплопроводностью между его внутренней и внешней поверхностью. Таким образом, можно составить упрощённую схему теплопередачи (рисунок 7). Также, учитывая выбранную систему охлаждения, в целях экономии размеров блока и пространства вокруг изделия, считаю необходимым заполнить пространство внутри блока компаундом «Силотерм ЭП-140», что также позволит дополнительно сделать более герметичным блок.

P уконт к уконт кс

tповнз tкорп tос

Рисунок 7 - тепловая схема.

Предположим, что Дt=t_c-t_k=20⁰C, где t_c=60 ⁰C - максимальная температура окружающей среды, следовательно, t_k=80 ⁰C.

По номограмме найдём коэффициент теплопередачи излучением б_лн=7.3 Вт/м²*К для е=0.8. Произведём пересчёт коэффициента для черноты нашей поверхности нашего блока:

б_л.= б_лн*е_н/е =7.3*0.05/0.8=0.456 Вт/м²*К

Находим теплопроводность корпус - среда излучением:

у_з.л=б_з.л*S_з=0.456*(0.051²*2+0.051*0.032*4)=5.349*10^-3Вт/К

Находим теплопроводность контакта между нагретой зоной и установочными элементами:

у_з.т=n*л*S_ср/l=1*1*0.051*0.051/0.051=0.051Вт/К

Общая теплопроводность:

у_общ=у_з.л+у_з.т=5.349*10^-3+0.051=0.056 Вт/К

Рассчитаем тепловой поток:

P=у_общ*Дt=0.056*20=1.127 Вт

5.2 Расчёт показателей вибропрочности изделия

Рисунок 9 - Схемотическое изображение ПП и способа её монтажа.

Для того чтобы представить схематическое изображение ПП и в частности способа её монтажа, обратимся к рисунку 9.

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

Отсутствие в конструкции механических резонансов характеризуется следующим соотношением частоты свободных колебаний f₀любого элемента конструкции и верхней частоты f_вдопустимой частоты внешних вибрационных воздействий.

f₀?f_в.

Допустимая величина вибрационной перегрузки рассчитывается по формулам:

n₁=(2рf₀)²A_доп/µ₀g;

n₂=2рf₀V_доп/µ₀g,

где A_доп - допустимая величина прогиба упругого элемента конструкции;

V_доп - допустимая виброскорость.

Таким образом, оценка вибропрочности конструкции сводится к расчёту частоты свободных колебаний и допустимой величины виброперегрузки.

Исходными данными для расчёта вибропрочности являются: СТФ-2, длинна ПП - а=50 мм (0.05 м), ширина ПП - b=50 мм (0.05 м), толщина ПП - h=0.8 мм (0.0008 м), суммарная масса радиоэлементов - m_эл=20.08 г.=0.02 кг, модуль упругости материала ПП - E=78*10⁹ Н/м², плотность материала ПП - с=1.9 г./см³ (1900 кг/м³), коэффициент Пуассона е=0.29

1) Коэффициент б, зависящий от способа закрепления и соотношения сторон ПП

Для принятого способа закрепления ПП: p=1, q=2, r=1. б=19.739

2) Цилиндрическая жёсткость ПП:

3) Масса ПП:

3.8*10^-3кг

4) Приведённая масса ПП к её площади:

5) Частота свободных колебаний основного тона:

f₀?f_в, следовательно, резонанса в полосе попадающих частот вибраций не будет.

Определим величину прогиба пластины:

A - амплитуда колебания пластины, з^. - коэффициент передачи.

Где д₀ - коэффициент демпфирования, значение коэффициента µ принимается равным 7 для ПП.

,

где a=196.2 - ускорение при вибрации (взято из ТЗ), f₀=775.051Гц - резонансная частота конструкции, тогда

Следовательно, величина прогиба больше допустимой, но внутри корпуса пространство заполнено компаундом «Силотерм ЭП-140», поэтому данный недостаток считаем устранённым.

5.3 Расчёт надёжности изделия

Расчёт надёжности заключается в определении показателей надёжности изделия по известным характеристикам надёжности элементов и условиям эксплуатации.

Расчёт надёжности выполняется на основе логической модели безотказной работы РЭС. При составлении модели предполагается, что отказы элементов независимы, а элементы и в целом РЭС могут находиться в одном из двух состояний: работоспособном и неработоспособном. Используются две логические схемы надёжности: последовательная, когда отказ любого элемена ведёт к отказу РЭС, и параллельная, когда отказ любого элемента не ведёт к отказу РЭС.

В данном случае используется последовательная логическая схема надёжности, т.к. нет резервирования.

Основными количественными характеристиками надёжности являются вероятность безотказной работы РЭС и среднее время наработки на отказ

,

где t - время непрерывной работы изделия, л_э - эксплуатационное значение наработок на отказ РЭС.

Рекомендованные значения коэффициентов нагрузки для радиоэлементов и узлов РЭС даны в таблице П 10.3 [1].

k₁=1.65; k₂=2.5; k₃=1.4;

; ; ; ; ; ;

; ;

- среднее время наработки на отказ, больше чем в ТЗ (20000 ч).

-вероятность безотказности работы в зависимости от времени, изображена на рисунке 10.

Рисунок 10 - вероятность безотказной работы в зависимости от времени, (tв часах)

Заключение

В результате исследования была разработана конструкция блока 8-канального стабилизатора напряжения системы управления, полностью отвечающего требованиям стабильности работы в рассматриваемой области эксплуатации.

В рабочем диапазоне частот вибраций для рассматриваемых условий эксплуатаций (0-500 Гц) для разработанного блока изделия, присутствует резонансная частота (996.84 Гц) и амплитуда прогиба печатной платы при резонансной частоте, превышает допустимый предел (17*10^-6 м), но внутри корпуса пространство заполнено компаундом «Силотерм ЭП-140», поэтому данный недостаток считаем устранённым.

Устройство полностью удовлетворяет температурным требованиям (-40…60⁰ С).

Требования к надёжности работы устройства превосходят, данные в ТЗ. Наработка на отказ составляет 25800 ч.

С экономической стороны, изделие можно рассматривать с разных позиций. В целях уменьшения стоимости изготовления, была применена элементная база, выпускающаяся в промышленных масштабах, обладающая невысокой закупочной стоимостью. С этой же целью использовалась стандартная конструкция кожуха прибора, что позволило сэкономить средства на изготовление спецформы на его отливку. С другой стороны, в целях уменьшения габаритных параметров, был выбран 3 класс точности изготовления печатной платы, который является не самым дешёвым из доступных для производства.

Список используемых источников

1. В.В. Борисов, А.А. Мухин, В.В. Чермошенский и др. Основы конструирования и технологии РЭС. Учебное пособие для курсового проектирования. Москва 2000 г.

2. Шишков А.Н. Конспект лекций по дисциплине ОКиТПРЭС.

3. В.Ф. Борисов, М.Ф. Митюшин, А.А. Мухин, А.Н. Шишков, Ю.В. Чайка. Проектирование РЭС. Москва 2007 г.

4. http://www.smd.ru/

5. http://www.elitan.ru

6. http://www.t-book.net

7. http://www.zavod-kopir.ru

Размещено на Allbest.ru