Электронный измеритель амплитуды УЗ-вибраций (стр. 4 из 10)
Компоновочные характеристики и документы способствуют лучшему взаимопониманию не только всех разработчиков данного изделия, но и заказчиков, которые могут субъективно сравнивать как подобные, так и разные по характеру системы.
Методы компоновки элементов РЭА можно разбить на две группы: аналитические и модельные. К первым относятся численные и номографические, основой которых является представление геометрических параметров и операций с ними в виде чисел. Ко вторым относятся аппликационные, модельные, графические и натурные методы, основой которых является та или иная физическая модель элемента, например в виде геометрически подобного тела или обобщенной геометрической модели.
При аналитическом определении объемов замещающих фигур стремятся свести их количество к минимуму, а размеры брать такими, чтобы сразу можно было получить значения установочного объема Vуст. Значение Vуст и подобных параметров элементов РЭА можно вычислить, пользуясь выражением
, (3.1)где КП - компоновочный параметр; K - коэффициент пропорциональности; m - количество компоновочных параметров Ni. Для расчета объема, веса и потребляемой мощности выражение (3.1) можно представить так:
, (3.2) 
, (3.3) 
, (3.4) 
. (3.5)Здесь V - общий объем изделия; Kv - обобщенный коэффициент заполнения объема изделия элементами (иногда используют обобщенный коэффициент увеличения объема Kу, больший единицы, так как Kу = 1/kv);
Voiи Vai- значения установочных объемов однотипных Vo и единичных Va i-х элементов;
G - масса аппарата;
Kg - обобщенный коэффициент объемной массы изделия;
G’- объемная масса аппарата;
Kп - коэффициент, учитывающий потери PПИТ.
Значения kv лежат в пределах от 0,2 до 1, Vуст - от долей см3 до сотен дм3, Kg - от 1,2 до 3, Gi - от долей грамма до нескольких килограмм, G’ - от 0,4 до 1,6 г/см3, Kп - от 1 до 1,2.
Исходными данными для расчета являются:
- количество элементов в блоке;
- установочная площадь каждого элемента;
- установочный объем каждого элемента;
- установочный вес каждого элемента;
- активная площадь блока;
- активный объем блока;
- физическая площадь блока;
- физический объем блока;
- активный вес блока.
Результаты расчета компоновочных характеристик приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1.Результаты расчета компоновочных характеристик.
| Тип элемента | Количество, шт | Объем, мм3 | Площадь, мм2 | Масса, г |
| Конд.0.01 мкФ | 2 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| 0.68 мкФ | 1 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| 0.22 мкФ | 1 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| 0.1 мкФ | 1 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| 0.47 мкФ | 1 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| 100 пФ | 1 | 0.72 | 0.8 | 1 |
| ИМС 8 выв. | 1 | 1.0 | 1.0 | 3.2 |
| 40 выв | 1 | 7.5 | 7.5 | 10 |
| Индикатор | 1 | 22.75 | 22.75 | 20 |
| Резисторы МЛТ | 1 | 1.3 | 1.2 | 0.5 |
| С2–33Н – 0.125 | 14 | 0.12 | 0.37 | 0.15 |
| СП3 – 19 | 4 | 0.72 | 0.36 | 0.6 |
| Диоды КД522 | 2 | 0.8 | 0.6 | 0.16 |
| ТранзистотыКП 103 Е | 1 | 0.12 | 0.12 | 0.5 |
| КТ 315 Б | 1 | 0.21 | 0.21 | 0.8 |
| ПереключательМК1 – I | 1 | 0.6 | 0.76 | 0.7 |
| МК1 – II | 1 | 0.84 | 1.18 | 1 |
Общий компоновочный объем – 45.9 см3.
Общая компоновочная площадь – 36.7 см2.
Общая компоновочная масса – 50 г.
По результатам расчета можно сделать вывод: полученные данные расчета вполне удовлетворяют требованиям технического задания. Коэффициент использования объема равен 0.07. Высота установки элементов не превышает в среднем 0,014 м.
4. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА
Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания изделия и всем периодом его практического использования. Надежность РЭС в основном определяется печатной платой, с установленными на ней ЭРЭ, т.к. на ней лежит основная функциональная нагрузка. Надежность изделия закладывается в процессе его конструирования и расчета, и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества исходных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, контроля режимов и условий изготовления.
На этапе проектирования необходимо учитывать следующие факторы:
- качество применяемых компонентов и деталей. Выбор комплектующих изделий должен быть проведен с учетом условий работы изделия (климатических и производственных). Элементы должны удовлетворять требованиям по своим функциональным свойствам и характеристикам, иметь необходимую механическую и тепловую прочности, требуемую точность и надежность в заданных условиях эксплуатации. Применение в изделии унифицированных компонентов, деталей, узлов и элементов резко повышает надежность изделия;
- режимы работы компонентов и деталей, которые должны соответствовать их физическим возможностям. Компоненты и детали должны использоваться в тех режимах, которые предусмотрены техническими условиями на них;
- доступность всех составных изделия для осмотра, контроля и ремонта или замены. Это является важным условием в поддержании надежности в процессе эксплуатации, так как легкий доступ к компонентам, деталям, узлам и элементам позволяет проводить периодические осмотры и заблаговременно выявлять износившиеся элементы и обеспечивает быстрое восстановление изделия после появления отказа.
На этапе технического проекта необходимым считается проведение поверочного расчета показателей надежности изделия. Обычно определяются следующие показатели надежности:
- средняя наработка на отказ - математическое ожидание наработки изделия до первого отказа;
- вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказа не возникнет;
Расчет показателей надежности, перечисленных выше, может быть проведен по следующей методике. Исходными данными для расчета являются:
- число наименований элементов;
-интенсивность отказов каждого из элементов;
Расчет производится в следующей последовательности:
Интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации определяется по формуле:
, (4.1)где
- коэффициент эксплуатации;К1 – коэффициент влияния вибраций;
К2 - коэффициент влияния ударных нагрузок (для стационарной аппаратуры К1=К2=1);
К3 - коэффициент влияния влажности и температуры (для влажности 90…98% при t=30…40°С – К3=2.5;
К4 - коэффициент влияния давления воздуха (при давлении 61кПа – К4=1.14);
a(Т,Кн) - коэффициент зависящий от температуры поверхности элемента и коэффициента нагрузки.
Суммарная интенсивность отказов электрорадиоэлементов и элементов конструкции электронного измерителя УЗ вибраций:
, (4.2)где li – величина интенсивности отказа i – го электрорадиоэлемента и элемента конструкции с учетом заданных для него условий эксплуатации: коэффициента электрической нагрузки, температуры, влажности, технических нагрузок и т. д.;
Среднее время наработки до отказа определяется по формуле:
. (4.3)Вероятность безотказной работы:
. (4.4)Среднее время восстановления безотказной работы устройства:
, (4.5)где tвi– время восстановления i – го элемента;
n – общее количество элементов устройства.
Вероятность восстановления определяется по формуле:
, (4.6)где t - заданное время восстановления.
Коэффициент готовности определяется по следующей формуле:
. (4.7)Коэффициент ремонтопригодности можно определить по формуле:
. (4.8)Вероятность нормального функционирования рассчитывается по формуле:
. (4.9)Вероятность безотказной работы с учетом восстановления находят, исходя из формулы:
. (4.10)По данным таблицы 4.1 произвели расчет. Были получены значения: наработки на отказ, равное 33557 значительно превышает заданное 1000; вероятности безотказной работы равное 0.97. Это гарантирует надежную работу электронного измерителя вибраций.