Расчет надежности электронного узла.
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.
Порядок расчета.
1. Определяем интенсивности отказов элементов с учетом условий эксплуатации изделия:
i ATmega8= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,013*1,04*1,03*1*1*1= 0,014*10-6 1/ч
i 7805= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,01*1,04*1,03*1*1*1= 0,01*10-6 1/ч
i TL071= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,017*1,04*1,03*1*1*1= 0,018*10-6 1/ч
i К176ИД1= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,03*1,04*1,03*1*1*1= 0,03*10-6 1/ч
i рез МЛТ 0,125= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,17 *1,04*1,03*1*1*0,6= 0,109*10-6 1/ч
i конд.К-50-35= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,62*1,04*1,03*1*1*0,6= 0,398*10-6 1/ч
i конд.К10-17= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,05*1,04*1,03*1*1*0,6= 0,032*10-6 1/ч
i конд.К10-17Б= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,15*1,04*1,03*1*1*0,6= 0,096*10-6 1/ч
i кварц.= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,04*1,04*1,03*1*1*1= 0,043*10-6 1/ч
i светодиод= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,1*1,04*1,03*1*1*0,5= 0,054*10-6 1/ч
i транз.= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,5*1,04*1,03*1*1*0,8= 0,428*10-6 1/ч
i диод= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,2*1,04*1,03*1*1*0,7= 0,15*10-6 1/ч
i плата= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,7*1,04*1,03*1*1*1= 0,75*10-6 1/ч
i пайка= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,01*1,04*1,03*1*1*1= 0,01*10-6 1/ч
i гнезда= 0i*к1*к2*к3*к4*аi(Т,кн)= 0,14*1,04*1,03*1*1*1= 0,15*10-6 1/ч
где 0i – номинальная интенсивность отказов
к1 и к2 – поправочные коэффициенты, зависящие от воздействия
механических факторов (для стационарных РЭА равны 1.04 и 1.03
соответственно)
к3 – поправочный коэффициент, зависящий от воздействия влажности и
температуры (при влажности 60-70% и температуре воздуха 20-40 ºС равен 1.0)
к4 – поправочный коэффициент, зависящий от давления воздуха
(при давлении воздуха 80-100кПа равен 1.0)
аi(Т,кн) – поправочный коэффициент, зависящий от температуры
поверхности элемента (Т) и коэффициента нагрузки (кн)
2. Определяем интенсивность отказов блока:
блока = элементов = (0,014+0,01+0,018+0,03+0,109+0,398+0,032+0,096+ +0,043+0,054+0,428+0,15+0,75+0,01+0,15)*10-6 = 2,292*10-6 1/ч
3. Определяем среднее время наработки на отказ:
Тср = 1/блока = 1/2,292*10-6 = 436300,17ч.
4. Определяем вероятность безотказной работы в течении 10000 ч. (для нерезервированных систем):
Р(tр) = ехр(-блока*tр) = exp(-2,292*10-6 *10000)= exp-0.02292 = 0.9773=97,73%
Расчет ударопрочности печатной платы электронного узла.
Рассчитаем ударное воздействие на печатную плату при падении ее с некоторой высоты.
Исходные данные:
1.а1=11см = 0,11м; a2=14см = 0,14м – длина платы
2. b1=7см = 0,07м; b2=16см=0,16м – ширина платы
3. М1 = 0.3кг; М2 = 0.3 кг – масса платы
4. h1 = 1 мм = 0,001м; h2 = 1 мм = 0,001м – толщина платы
5. H = 2м – высота падения
Порядок расчета.
1. Определяем частоту собственных колебаний печатной платы, закрепленной в четырех точках:
где а и b
– длина и ширина пластины
D – цилиндрическая жесткость
М – масса пластины с элементами
где Е – модуль упругости (3,02*109 Н/м )
h – толщина пластины
- коэффициент Пуассона (0,22)
2. Определяем условную частоту ударного импульса:
Гц
где - длительность ударного импульса (0.5 с)
3. Определяем коэффициент передачи при ударе для полусинусоидального импульса:
где - коэффициент расстройки
4. Определяем ударное ускорение:
где Ну - амплитуда ускорения ударного импульса
5. Определяем максимальное относительное перемещение для полусинусоидального импульса:
6. Проверяем выполнение условия ударопрочности для элементов РЭА типа пластин:
где доп – допустимая стрела прогиба фольгированных материалов (22 мм)
0,000019<0,00121
0,00045<0,00154
Из данных выражений следует, что условие ударопрочности для элементов РЭА типа пластин выполняется верно.