2.8.2. Определение температуры корпуса.

Определим в первом приближении температуру корпуса:

Т_К = 0,5·(Т_MAX +T_ОС) (4.33)

Т_К = 325,5 ^оК

Определим закон, применяемый для расчета теплопередачи конвекции:

Т_К - Т_ОС ≤(840/Н) ³ (4.34)

17,5 ≤ 101,63

Неравенство выполняется, количество конвекционного тепла определяется законом 1/6.

2.8.3. Определение мощность Qк

Мощность Qк определяется как:

(4.35)

где А₂ – коэффициент, зависящий от физических свойств, температуры теплоносителя и характера его движения;

S_Б - суммарная площадь боковых поверхностей, м ²;

S_Г - площадь горизонтальной поверхности, м ².

S_Б = 0,0432 м 2 , S_Г = 0,084 м 2.

Найдем мощность, отдаваемой нагретой поверхностью за счет конвекции:

Q_K = 1,3[(0,0432/0,18 ^0,25) + (2*0,084/0,24 ^0,25)] ∙ 17,5 ^1,25 = 14,23 Вт

2.8.4. Расчет определяющей температуры внутри корпуса

Рассчитаем определяющую температуру Т_ОП:

Т_ОП = Т_К + Т_ОС / 2 = (325,5 +308)/2 = 316,75 К (4.36)

2.8.5. Определение мощности qл

Мощности Qл, отдаваемой нагретой поверхностью за счет излучения.

Q_Л = С_О ∙ ε ∙ S_K ∙ [(T_K/100) ⁴ - (Т_ОС/100) ⁴/ (Т_К-Т_С)] (4.37)

где С0 = 5,67 Вт / К – коэффициент излучения абсолютно черного тела;

S_К – суммарная площадь корпуса.

Q_Л = 5,67 ∙ 0,41 ∙ 0,1272 ∙ [(325,5 /100) ⁴ - (308/100) ⁴/ (325,5 -308)] = 0,38 Вт

2.8.6. Определим суммарное тепловыделение:

Q = Q_K + Q_Л (4.38)

Q = 14,23 + 0,38 = 14,61 Вт

Следовательно: Q <P (14,61 < 13)

Естественной конвекции достаточно для обеспечения нормального теплового режима блока,

2. Расчет надежности проектируемого изделия.

Цель – определение показателей надёжности проектируемого модуля в реальных условиях эксплуатации с учётом особенностей функционирования принципиальной схемы, которое позволяет оценить влияние условий применения элементов и дестабилизирующего влияния окружающей среды на надёжность аппаратуры.

В общем случае формула расчета надёжности в реальных условиях эксплуатации имеет вид

, (2.1)

где l_а – интенсивность отказа изделия в нормальных условиях эксплуатации;

a_мв, a_t, a_вл, a_д – коэффициенты, учитывающие влияние на надёжность механических воздействий, температуры, влажности и давления соответственно;

К_эн – коэффициент электрической нагрузки, учитывающий особенности функционирования принципиальной схемы с выбранными элементами.

Следует учесть, что влияние внешних факторов на элементы различных классов неодинаково. Достаточно сложно вычислить обобщённый К_эн для всего модуля. Поэтому наиболее точный результат интенсивности отказов модуля дает формула, учитывающая соответствующие коэффициенты для каждого i-го элемента:

(2.2)

Методика уточненного расчета модуля состоит в следующем:

1. На основе анализа принципиальной схемы и спецификации определяют типы элементов, входящих в рассчитываемый модуль. Элементы, выполняющие вспомогательные функции, из расчета исключаются.

Для каждого из элементов определяется интенсивность отказов в нормальных условиях эксплуатации и номинальной нагрузкой (l_i). Все необходимые данные имеются на кафедре «Проектирования и технологии электронных средств».

2. Для каждого из выбранных элементов вычисляется К_iэн. В данном случае были использованы рекомендованные значения, а не полученные на основе анализа работы принципиальной схемы.

3. Наиболее неоднозначно влияет на интенсивность отказов элементов различных типов температура. Поэтому рассчитанные коэффициенты электрической нагрузки необходимо скорректировать, учитывая максимальную температуру наименее термостойкого элемента, и получить коэффициент К_iпопр.

4. Определяют значение интенсивности отказов проектируемого модуля в реальных условиях эксплуатации

(2.3)

Коэффициенты a_мв,, a_вл,, a_д при условиях, заявленных в ТЗ, получаются равными:

a_мв = 1.07

a_вл = 1

a_д = 1

Исходные данные и результаты расчётов размещены в таблице 2.2

Таблица 2.2

Данные и результаты расчёта надёжности

Элемент	Количество элементов в группе	Интенсивность отказов λi, ∙10-6 1/Ч	Коэффициент электрической нагрузки Kiэн	Коэффициент нагрузки с поправкой Kiпопр	Интенсивность отказов n∙ λi∙ Kiпопр, ∙10-6 1/ч
К50-35	6	0,1	0,7	0,82	0,411
К10-17	30	0,025	0,7	0,27	0,199075
КТ4-24	1	0,02	0,5	0,37	0,004
С2-23	38	0,065	0,7	0,6	0,9555
СП5-16	7	0,002	0,7	0,6	0,006
КР574УД1А	2	0,007	0,7	0,46	0,005
КР142ЕН	3	1	0,7	0,46	0,966
КР572ПВ2	1	0,007	0,7	0,46	0,002
КР1170ЕН5А	1	0,017	0,7	0,46	0,005
PIC12F629-E/P	1	0,19	0,7	0,46	0,061
Д311	4	0,04	0,5	0,37	0,044
P600A	2	0,16	0,5	0,37	0,059
1N4007	1	0,013	0,7	0,46	0,004186
КТ315	3	0,29	0,5	0,37	0,053
РПК-01	1	0,19	0,5	0,37	0,035
ТА-27-220-50	1	0,02	0,5	0,37	0,004
Пайка печатного монтажа	394	0,00007	0,8	0,8	0,0198488
Печатная плата	2	0,7	1	1	1,4
Интенсивность отказов всего модуля, ∙10-6 1/ч						4,285

Интенсивность отказов всего модуля в реальных условиях эксплуатации:

= 1,07 · 1· 1 ·4,285 · 10 ^-6 = 4,6 · 10 ^-6 1/ч

Среднее время наработки на отказ модуля:

= 217392 ч (2.4)

Время наработки на отказ модуля при коэффициенте готовности P = 0,95:

; =11148 ч (2.5)

Полученное время наработки на отказ модуля при коэффициенте готовности 0,95 превышает заявленное в техническом задании (10000ч), а следовательно удовлетворяет требованиям по надежности.