Устройство ШАРУ по стойкости, прочности и устойчивости к воздействию климатических и механических факторов должна соответствовать ГОСТ Р 20.39.304-98 (группа 1.3) со следующими уточнениями:
пониженная температура среды – минус 50ºС;
повышенная температура среды – плюс 65ºС;
относительная влажность – 98 % при температуре плюс 35ºС;
синусоидальная вибрация: амплитуда ускорения – 2g, диапазон частот – от 5 до 200 Гц;
механический удар многократного действия: пиковое ускорение - 10g, длительность действия ударного ускорения – от 5 до 10 мс.
Ячейка должна быть работоспособна на высотах до 2000 м.
По стойкости к воздействию поражающих факторов ядерного взрыва ячейка соответствует ГОСТ 20.39.305-76 (группа 1.7 ст.ж. II и).
Исходя из требований технического задания, предъявляемых к разрабатываемому устройству, выбрана типовая конструкция.
Разработанное устройство входит в состав блока аналого-цифрового приемника. Блок содержит два канала обработки данных. В состав каждого канала входит свое отдельное устройство ШАРУ.
Конструкторская документация должна соответствовать общим правилам технологичности по ГОСТ 14.201-83.
Таким образом, проведен выбор конструкции устройства. Приведено обоснование применения типовой конструкции с одной МПП установленных размеров. МПП состоит из четырех слоев. Описаны условия стойкости, прочности и устойчивости устройства к воздействию климатических и механических факторов. В приложениях Ж и З приведена топология печатной платы ячейки.
7. Расчет надежности устройства
Требования по надежности
Требования по надежности, предъявляемые к системе ШАРУ:
средняя наработка на отказ по одному каналу, не менее 100000 ч.;
средний ресурс до капитального ремонта – 25000 ч.;
средний срок службы до капитального ремонта – 12 лет;
стабильная непрерывная работа – 72 ч.
Основные понятие и выражения
Надежность – это свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.
Объект – это техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Объектами могут быть различные системы и их элементы.
Элемент – это простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.
Система – это совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.
Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.
Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями:
Исправность – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).
Работоспособность – это состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных НТД.
Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.
Понятие исправностьшире, чем понятиеработоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.
Предельное состояние– это состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.
Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:
при неустранимом нарушении безопасности;
при неустранимом отклонении величин заданных параметров;
при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.
Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.
В связи с этим, объекты могут быть:
невосстанавливаемые (в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению);
восстанавливаемые (работоспособность может быть восстановлена, в том числе и путем замены).
К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.
В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.
Отказ– это событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Критерий отказа – это отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.
Для расчета надежности всего устройства провен расчет интенсивности отказов для каждого отдельного элемента, входящего в состав ячейки.
Для интегральных микросхем воспользуемся выражением:
λЭ = λб× КЭ × КПР × ККОРП × КСТ × КV;
для конденсаторов:
λЭ = λб× КЭ × КПР × КР × КС;
для резисторов:
λЭ = λб× КЭ × КПР × КР × КR × КМ × КСТАБ;
для розеток:
λЭ = λб× КЭ × КПР × КР × KKK × ККС;
для соединений:
λЭ = λб× КЭ;
для печатной платы:
λЭ = λб× КЭ;
для вилок:
λЭ = λб× КЭ × КПР × КР × KKK × ККС.
Условные обозначения, принятые в формулах:
λб – исходная (базовая) интенсивность отказов типа (группы) ЭРИ для усредненных режимов применения в аппаратуре (электрическая нагрузка, равная 0,4 от номинальной; температура окружающей среды tокр = 30ºС);
КЭ – коэффициент эксплуатации;
КПР – коэффициент приемки, учитывающий степень жесткости требований к контролю качества и правила приемки изделий;
КР (КТ) – коэффициент режима, учитывающий изменение λб в зависимости от электрической нагрузки и (или) температуры окружающей среды;
ККОРП – коэффициент, учитывающий тип корпуса резисторных микросхем;
КФ – коэффициент, учитывающий функциональное назначение прибора;
КСТ – коэффициент, учитывающий сложность ИС и температуры окружающей среды;
КС – коэффициент, учитывающий величину емкости конденсатора;
КV – коэффициент, учитывающий величину напряжения питания для интегральных микросхем;
Скачать реферат