Перевірочний розрахунок теплового режиму

 

Компоненти ЕВА функціонують в строго певному температурному діапазоні [ 5 ]. Відхід температури за вказані межі може привести до необоротних структурних змін компонентів. Температура впливає на електронні схеми, змінюючи параметри сигналів. При підвищеній температурі знижуються діелектричні властивості матеріалів, прискорюється корозія конструкційних матеріалів, контактів. При підвищеній температурі тверднуть і розтріскуються гумові деталі, підвищується крихкість матеріалів. Відмінність в коефіцієнтах лінійного розширення матеріалів може привести до руйнування залитих смолами конструкцій і, як наслідок, порушення електричних з'єднань, зміни характеру посадок, ослабленню кріплення і тому подібне

Нормальний температурний режим ЕВА називають такий режим, який при зміні в певних межах зовнішніх температурних дій забезпечує зміну параметрів і характеристик конструкції, схем, компонентів, матеріалів в межах, вказаних в ТУ. Висока надійність і тривалий термін служби ЕВА будуть гарантированни, якщо температура середовища усередині ЕВА нормальна (20-25 ) і змінюється не більше ніж на 2/год . Забезпечення нормального теплового режиму приводить до ускладнення конструкції, збільшення габаритів і маси, введення додаткового устаткування, витрат електричної енергії. Для підтримки нормального теплового режиму використовують природне охолоджування, примусове повітряне і водно-повітряне охолоджування, примусове охолоджування за допомогою рідкого холодоагенту і т. п. [ 7 ].

При природному охолоджуванні теплонагружені елементи охолоджуються за рахунок природної конвекції повітря, теплопровідності і випромінювання. Метод охолоджування, будучи найпростішим, вимагає підвищеної уваги конструктора до питань раціональної компоновки. При компоновці необхідно прагне до рівномірного розподілу потужності, що виділяється, за всім обсягом ЕА. Компоненти і ТЕЗ з великими тепловиділеннями необхідно розташовувати у верхній частині ЕА або поблизу стінок, критичні до перегріву компоненти і ТЕЗ - в нижній частині, захищати тепловими екранами.

Примусове повітряне охолоджування автономними вентиляторами і безпосередньою подачею повітря від центрального кондиціонера широко практикується в ЕА з тепловиділеннями не більше 0,5 . Недоліками повітряного охолоджування є: ускладнення конструкції, підвищена запилена, поява вібрацій в результаті роботи вентиляторів, нерівномірність розподілу повітря, що охолоджує, і так далі

Системи охолоджування, що залишилися, є ще складнішими і застосовуються в складних ЕА.

Для проектованої акустичної системи вибираємо природне охолоджування оскільки щільність теплового потоку від охолоджуваних поверхонь не перевищує 0,05 , коефіцієнт заповнення блоку дуже низький.

Тепловими розрахунками необхідно підтвердити правильність вибраного способу охолоджування, інакше потрібно вибрати ефективніший спосіб охолоджування. Існуючі методики теплових розрахунків електронної апаратури різноманітні, але в більшості з них компоненти спільно з конструктивними елементами, на які вони встановлені, моделюються умовно нагрітою зоною. Методика, по якій проводився розрахунок, має погрішність не більше ±10%. Розрахунок проводився на ЕОМ за допомогою програми «TEPLO». Початковими даними до розрахунку є:

ü розміри блоку;

ü температура навколишнього середовища;

ü потужність, що розсіюється в ДП;

ü дані про елементи, критичні до перегріву і так далі;

Результати розрахунку приведені в додатку A. По результатах можна зробити висновок про можливість застосування в проектованому виробі природного охолоджування, оскільки отримані результати повністю задовольняють технічному завданню.

 

Розрахунок надійності РЕА

 

Надійність РЕА – це властивість виконувати задані функції, зберігаючи експлуатаційні показники в допустимих межах протягом необхідного проміжку часу, і можливість відновлення функціонування, втрачена по тих або інших причинах.

У будь-який момент часу РЕА може знаходиться в справному або несправному стані. Якщо РЕА в даний момент часу задовольняє всім вимогам, встановленим як відносно основних параметрів, так і відносно другорядних параметрів, що характеризують зовнішній вигляд і зручність в експлуатації, то такий стан називають справним станом. Відповідно до цього визначення несправний стан – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу не задовольняє хоч би одній з цих вимог.

Працездатність – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу відповідає всім вимогам відносно основних параметрів, що характеризують нормальне протікання процесів.

Відмова – це подія, що полягає в повній або частковій втраті працездатності системи.

По характеру зміни параметрів до моменту виникнення відмови діляться на раптові - в результаті миттєвої зміни одного або декількох параметрів елементів і поступові - в результаті поступової зміни параметрів елементів до тих пір, поки значення одне з параметрів не вийде за деякі межі, що визначають нормальну роботу елементів.

По характеру усунення відмови ділять на стійких і таких, що самоусуваються. Для усунення стійких відмов необхідне його регулювання або заміна, а відмови, що самоусуваються, усуваються без втручання оператора.

По зовнішніх проявах відмови ділять на явних - виявляються при зовнішньому огляді і неявні – виявляються спеціальними методами контролю.

Поняття відмова дозволяє розглянути основні експлуатаційні властивості РЕА: безвідмовність, ремонтопридатність, довговічність, збереження.

Безвідмовність – властивість ЕА безперервно зберігати працездатність в заданих режимах і умовах експлуатації в течії заданого інтервалу часу. Під ремонтопридатністю розуміють властивість пристрою, що полягає в пристосуванні до попередження відмов, виявлення причин їх виникнення і усунення їх наслідків шляхом проведення ремонтів і технічного обслуговування. Довговічність характеризує властивість виробу зберігати працездатність до настання граничного стану. Під збереженням розуміють властивість виробу, зберігаючий значення параметрів при зберіганні і транспортуванні.

У справжньому проекті оцінюється структурна надійність проектованої акустичної системи. Структурна надійність РЕА - його результуюча надійність при відомій структурній схемі і відомих значеннях надійності всіх елементів, складових структурну схему. При цьому під елементами розуміється як інтегральні мікросхеми, резистори, конденсатори і тому подібне, що виконують певну функцію і включені в загальну електричну схему, так і елементи допоміжні, такі, що не входять в структурну схему: з'єднання паяні, роз'ємні, елементи кріплення і так далі

Розрахунок проводиться на ЕОМ за допомогою програми «NAD32». Початковими даними до розрахунку є дані про типи використовуваних елементів і їх кількість.

Результати розрахунку приведені в додатку Б. По результатах можна зробити висновок про те, що отримані дані задовільняють вимогам ТЗ на розробку. Час роботи до відмови виробу дорівнює 627652,625 годинам, а це приблизно складає 72 роки безперервної роботи. А при роботі пристрою тривалістю 10 років (окремо взятий розрахунок, що не входить в дипломний проект), вірогідність безвідмовної роботи дорівнює 87%, що дуже добре.