ref0097 (721990), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними a_з.л.н, верхними a_з.л.в и боковыми a_з.л.б поверхностями нагретой зоны и корпуса.

Для начала определим приведенную степень черноты i-ой поверхности нагретой зоны e_пi :

где e_зi и S_зi - степень черноты и площадь поверхности нагретой зоны, e_зi = 0.92 (для всех поверхностей так как материал ПП одинаковай).

Так как приведенная степень черноты для разных поверхностей почти одинаковая, то мы можем принять ее равной e_п = 0.405 и тогда

4. Для определяющей температуры t_m = 0.5 (t_к + t₀ + Dt_k) = 0.5 (45 + 30 + 17 =46 ^oC и определяющего размере h_i рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса

где L_{опр i} - определяющий размер i-ой поверхности корпуса;

g - ускорение свободного падения;

g_m - кинетическая вязкость газа, для воздуха определяется из таблицы 4.10 [1] и равна g_m=17.48 × 10^-6 м²/с

Определяем число Прандталя Pr из таблицы 4.10 [1] для определяющей температуры t_m, Pr = 0.698.

Gr_н Pr = Gr_в Pr = 213.654 × 0.698 = 149.13

Gr_б Pr = 875.128 × 0.698 = 610.839

5. Рассчитаем коэффициент коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности:

• для нижней и верхней

• для боковой поверхности

где l_m - теплопроводность газа, для воздуха l_m определяем из таблицы 4.10 [1] l_m = 0.0281 Вт/(м К);

6. Определяем тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:

где s - удельная тепловая проводимость от модулей к корпусу блока, при отсутствии прижима s = 240 Вт/(м² К);

S_l - площадь контакта рамки модуля с корпусом блока;

К_s - коэффициент учитывающий кондуктивный теплообмен

В результате получаем:

7. Рассчитываем нагрев нагретой зоны Dt_з.о во втором приближении

где К_w - коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха, зависит от производительности вентилятора, К_w = 1;

К_н2 - коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока, К_н2 = 1.3.

8. Определяем ошибку расчета

Такая ошибка нас вполне устраивает d=0.053 < [d]=0.1.

9. Рассчитываем температуру нагретой зоны

Этап 3. Расчет температуры поверхности элемента

1. Определяем эквивалентный коэффициент теплопроводности модуля, в котором расположена микросхема. Для нашего случая, когда отсутствуют теплопроводные шины l_экв = l_п = 0.3 Вт/(м К) , где l_п - теплопроводность материала основания печатной платы.

2. Определяем эквивалентный радиус корпуса микросхем:

где S_0ИС - площадь основания микросхемы, S_0ИС = 0.0195 × 0.006 = 0.000117 м²

3. Рассчитываем коэффициент распространения теплового потока

где a₁ и a₂ - коэффициенты обмена с 1-й и 2-й стороной ПП; для естественного теплообмена a₁ + a₂ = 18 Вт/(м² К);

h_пп - толщина ПП.

4. Определяем искомый перегрев поверхности корпуса микросхемы для ИМС номер 13 находящейся в середине ПП и поэтому работающей в наихудшем тепловом режиме:

где В и М - условные величины, введенные для упрощения формы записи, при одностороннем расположении корпусов микросхем на ПП В = 8.5 p R² Вт/К, М = 2;

к - эмпирический коэффициент: для корпусов микросхем, центр которых отстоит от концов ПП на расстоянии менее 3R, к = 1.14; для корпусов микросхем, центр которых отстоит от концов ПП на расстоянии более 3R, к = 1;

к_a - коэффициент теплоотдачи от корпусов микросхем определяется по графика (рис. 4.17) [1] и для нашего случая к_a = 12 Вт/(м² К);

N_i - число i-х корпусов микросхем, расположенный вокруг корпуса рассчитываемой микросхемы на расстоянии не более r_i < 10/m = 0.06 м, для нашей ПП N_i = 24;

К₁ и К₀ - модифицированные функции Бесселя, результат расчета которых представлен ниже:

Dt_в - среднеобъемный перегрев воздуха в блоке:

Q_ИСi - мощность, рассеиваемая i-й микросхемой, в нашем случае для всех одинаковая и равна 0.001 Вт;

S_ИСi - суммарная площадь поверхностей i-й микросхемs, в нашем случае для всех одинаковая и равна S_ИСi = 2 (с₁ × с₂ + с₁ × с₃ + с₂ × с₃) = 2 (19.5 × 6 + 19.5 × 4 + 6 × 4) = 438 мм² = 0.000438 м²;

d_зi - зазор между микросхемой и ПП, d_зi = 0;

l_зi - коэффициент теплопроводности материала, заполняющего этот зазор.

Подставляя численные значения в формулу получаем

5. Определяем температуру поверхности корпуса микросхемы

Такая температура удовлетворяет условиям эксплуатации микросхемы DТ_р = -45....+70 ^оС, и не требует дополнительной системы охлаждения.

РАСЧЕТ МАССЫ БЛОКА

Исходные данные для расчета:

РАСЧЕТ СОБСТЕННОЙ ЧАСТОТЫ ПП

Так как в нашей ПП используются однотипные микросхемы равномерно распределенные по поверхности ПП, то для определения собственной частоты колебаний ПП можно воспользоваться формулой для равномерно нагруженной пластины:

где a и b - длина и ширина пластины, a = 186 мм, b = 81 мм;

D - цилиндрическая жесткость;

E - модуль упругости, E = 3.2 × 10^-10 Н/м;

h - толщина пластины, h = 2 мм;

n - коэффициент Пуассона, n = 0.279;

М - масса пластины с элементами, М = m_пп + m_ис × 25 = 0.095 + 0.024 × 25 = 0.695 кг;

K_a - коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины;

k, a, b, g - коэффициенты приведенные в литературе [1].

Подставляя значения параметров в формулу рассчитываем значение собственной частоты:

РАСЧЕТ СХЕМЫ АМОРТИЗАЦИИ

Исходные данные

1. Рассчитаем величину вибросмещения для каждого значения f.

так как нам известен порядок К_e » 10³, то при минимальной частоте f = 10 Гц

следовательно мы можем рассчитать величину вибросмещения для каждой частоты спектра. Результат расчета представим в таблице:

2. Расчет номинальной статической нагрузки и выбор амортизатора.

Так как блок заполнен одинаковыми модулями то и масса его распределена равномерно. При таком распределении нагрузки целесообразно выбрать симметричное расположение амортизаторов. В таком случае очень легко рассчитывается статическая нагрузка на амортизатор:

Исходя из значений Р₁...Р₄ выбираем амортизатор АД -15 который имеет: номинальную статическую нагрузку Р_ном = 100....150 Н, коэффициент жесткости k_ам = 186.4 Н/см, показатель затухания e = 0.5.

3. Расчет статической осадки амортизатора и относительного перемещения блока.

Статическая осадка амортизаторов определяется по формуле:

Для определения относительного перемещения s(f) необходимо сначала определить собственную частоту колебаний системы

и коэффициент динамичности который определяется по следующей формуле

Результат расчета представим в виде таблице

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ БЛОКА ПО ВНЕЗАПНЫМ ОТКАЗАМ

Так как носителем нашего блока является управляемый снаряд время жизни которого мало, и схема состоит только из последовательных элементов тот мы принимаем решение не резервировать систему.

Интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации изделия определяется по формуле:

где l_0i - номинальная интенсивность отказов;

Характеристики

Список файлов реферата