Блок ПРМ-курсовой (Пример курсового по конструированию РЭС), страница 6

V_к –объём конструкции дм³

Плотность упаковки элементов на плате модуля

где: N- количество элементов на плате с наибольшим количеством элементов, N=86 шт.

S- площадь платы,см². S=28,8 см².

Объёмная плотность теплового потока в конструкции

где: Р- мощность блока из ТЗ 3 Вт.

П лотность упаковки элементов в объеме конструкции определяется по формуле:

_ = N_эя/V_{К ,}

где N_эя - общее число элементов в конструкции.

(эл/дм³).

Для конструкций блока третьего поколения объёмная плотность теплового потока не должна превышать Р_{0v мак}=1 Вт/дм³.

Из проведённых расчётов можно сделать, модуль МП удовлетворяет массогабаритным характеристикам конструкции МЭА третьего поколения и требованиям ТЗ.

3.3.2. Оценка вибропрочности.

В процессе изготовления, транспортировки и эксплуатации блок подвергаются различным механическим воздействиям: линейным ускорениям, вибрации (периодическим знакопеременным нагрузкам) и ударам (непериодическим, кратковременным нагрузкам).

Аппаратура считается вибропрочной, если она сохраняет работоспособность после воздействия механических нагрузок (например, после транспортировки к месту эксплуатации каким-либо видом транспорта).

Рассчитаем собственную частоту колебания модуля. Колебания пластины вдоль оси, перпендикулярной плоскости пластины описываются формулой :

,Гц (3.8.1),

где - размеры пластины, м.

м.

, - масса пластины и суммарная масса ЭРЭ.

,НМ (3.8.2) - цилиндрическая жесткость пластины.

Н/м² - модуль упругости;

- коэффициент Пуассона материала пластины;

- толщина платы.

НМ.

(3.8.3) - коэффициент, зависящий от формы и способа закрепления пластины, значения и берутся из таблицы [9]. Для конструкции модуля характерно жесткое закрепление в четырех точках по краям платы, поэтому:

.

Гц.

Так как частота внешних воздействий по ТЗ составляет ~100 Гц, а собственная частота модуля 314 Гц (превышает в несколько раз), то при эксплуатации явления резонанса не будет. Можно сделать вывод, что конструкция модуля МП при использовании по назначению является вибропрочной и удовлетворяет требованиям ТЗ.

Однако при транспортировке ракетой диапазон вибраций может составлять до 2500 Гц при перегрузке до 6 единиц. Согластно [20] при коэффициенте динамичности ячейки модуля равной 10 для f=314 Гц, согластно рис. 3.3 максимальная перегрузка для ячейки составляет G=15 единиц, что в 2.5 раза больше возможной перегрузке при транспортировке.

Прогибом ПП можно пренебречь поскольку плата является многослойной.

3.3.3.Расчет теплового режима.[14]

Для охлаждения модуля предварительно было выбрано естественное воздушное охлаждение.

В большинстве МЭА выходная мощность составляет незначительную часть потребляемой, поэтому можно считать, что мощность тепловых потерь приблизительно равна потребляемой мощности.

Модуль изготовлен в форме прямоугольного параллелепипеда. Габариты модуля:

• длина мм;

• ширина мм;

• высота мм.

l₁=53,5, l₂=141 мм. Расстояние от верхней стенки корпуса до нагретой зоны мм, от нижней стенки до шасси мм. Высота нагретой зоны мм, толщина стенок кожуха мм. Все внутренние и наружные поверхности блока имеют степень черноты . Температура окружающей среды . Мощность, потребляемая блоком от сети Вт.

Предварительно рассчитаем геометрические размеры модуля.

Площадь крышки (дна) корпуса:

м².

Площадь боковой поверхности модуля:

м^2.

Площадь поверхности нагретой зоны:

м²

Площадь поверхности внутренней части корпуса:

м²

м².

Площадь поверхности нагретой зоны в области 2:

м².

Определяем приведенную степень черноты нагретой зоны в областях 1 и 2 по формуле:

.

Определяем степень черноты нагретой зоны в области 2:

.

1. Используя формулу для ориентировочного определения тепловой проводимости участка от нагретой зоны к крышке, определяем в первом приближении:

Вт/К.

1. Задаемся перегревом корпуса 10⁰С

2. ⁰С.

Определяющая температура:

;

- температура окружающей среды, 40⁰С;

⁰С.

1. Находим конвективные коэффициенты теплоотдачи верхней, нижней и боковой поверхности корпуса:

.

Необходимое для вычислений значение находим из таблицы [9] в зависимости от

;

Вт/м²К.

;

Вт/м²К.

;

Вт/мК.

1. Рассчитаем коэффициент лучеиспускания корпуса:

;

- значение функции температуры из таблицы.

Вт/м²К.

1. Найдем полные коэффициенты теплоотдачи с поверхностей корпуса:

;

Вт/м²К.

;

Вт/м²К.

;

Вт/м²К.

1. Полный коэффициент проводимости корпуса:

;

Вт/К.

1. Температура нагретой зоны определяется:

При потребляемой мощности 3 Вт внутри герметичного корпуса с естественным охлаждением схема в наземных условиях будет работать устойчиво, тепловых перегрузок не произойдет.

3.3.4.Расчёт надежности работы блока.[10]

Одним из этапов проектирования любого изделия является оценка показателей надежности, характеризующей поведение изделия в работе.

Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции при сохранении своих эксплуатационных показателей в заданных пределах и требуемого времени наработки.

Для оценки надежности используют показатель - интенсивность отказов в блоке, который определяется как сумма интенсивностей отказов комплектующих элементов:

, (3.3.4.)

где N_i - количество элементов i-го типа в блоке;

_i - интенсивность отказов элементов i-го типа;

m - число типов элементов в устройстве.

Данные для расчета _бл можно свести в таблицу:

Интенсивность отказов элементов блока. Таблица 3.3.4

Таким образом:

l_бл = (0,56 + 0,79 + 0,249+0,93+0,021+0,252+0,02+0,216+0,03+0,64) · 10^-6

l_бл = 3,708· 10^-6 (1/час)

Вероятность безотказной работы в течении заданного времени определяется по формуле (3.3.5.):

, (3.3.5.)

где t - время работы блока (t_тз >15000 час).

P(t) = 0,82

Среднее время наработки на отказ блока определяется по формуле (3.3.6.):

, (3.3.6.)

(час).

Разрабатываемый блок относится к невосстанавливаемому изделию, поэтому коэффициент готовности не рассчитываем.

Полученные значения вероятности безотказной работы и среднего времени безотказной работы удовлетворяют требованиям ТЗ (15 тысяч часов).

Таким образом, произведенный анализ безотказной работы блока позволяет сделать вывод о надежности работы данного блока в процессе

эксплуатации.

7. Список используемой литературы

1.Уткин Г.М., Благовещенский М.В., Жуховицкая В.П. и др.; Под ред. Уткина Г.М., Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: учебное пособие для вузов. – М: Сов. радио, 1979.-320с.

2. Высоцкий Б.Ф., Методические указания по разработке и оформлению конструкторской части дипломного проекта для студентов радиотехнических специальностей., – М.: МАИ, 1987 55с.

3. Под ред. Голомедова А.В., Транзисторы большой и средней мощности., - М: Издательская фирма ЭубЭ-а, 1995.- 357с.

4. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры (конденсаторы, резисторы)., - М: Радио и связь, 1995 270с.

5. Куземин А.Я., Конструирование и микроминиатюризация электронной вычислительной аппаратуры., - М: Радио и связь, 1985 273с.

6. ОСТ 4Г0.010.202.

7. Под ред. Р.Г. Варламова, Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/..- М: Советское радио 1986.-475с.

8. Бондаренко О.Е., Енгалычев А.Н., Чермошенский В.В.Под ред. Чермошенского В.В. Конструирование и технология радиоэлектронных средств: методические указания по дипломному проектированию для студентов с учебно-прозводственной подготовкой. – М: МАИ, 1990.-46с.

9. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К., Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. - 536 с., ил.

10. Боченков Ю.И., Сахаров М.А., Федотов Л.М., Трегубов Ю.В., Логинова Л.В., Методические указания к выполнению технологической части дипломного проекта по радиотехническим специальностям. – М: МАИ, 1991.-64с.

11. Платы микрополосковые, типовые технологические процессы