Расчет эксплуатационных характеристик

Основным критерием, определяющим пригодность аппаратуры к промышленному выпуску, является технологичность конструкции.

Технологичность определяется по формуле:

,                                               (3.4)

где Кi – расчетный частный показатель, соответствующего класса блока; φi – весовой коэффициент; i – порядковый номер показателя; n – количество показателей.

Для того, чтобы определить комплексный показатель технологичности, необходимо определить каждый частный показатель.

Коэффициент применения микросхем и микросборок определяется по формуле:

,                                         (3.5)

где Hэ.мс – общее число дискретных элементов, замененных микросхемами и установленных на микросборках в РЭС;

Ниэт – общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы (к ИЭТ относят резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, реле и другие элементы).

К_м.с.= =0,134

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₁ = 1.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа определяется по формуле:

,                                               (3.6)

где Нм.м – количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным или механизированным способом (для блоков на печатных платах механизация относится к установке ИЭТ и последующей пайке волной припоя);

Нм – общее количество монтажных соединений, определяемое для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ по количеству выводов.

𝐾м.м =  = 0,640

 

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₂ = 1.

 

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу определяется по формуле:

,                                           (3.7)

где Нм.п.ИЭТ – количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью полуавтоматов и автоматов; в число их включаются ИЭТ, не требующие специальной подготовки (патроны, реле, разъемы и т.д.);

Нп.ИЭТ – общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации.

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₃ = 0,8.

Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля определяется по формуле:

,                                           (3.8)

где На.р.к – число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах; Нр.к – общее количество операций контроля и настройки.

Две операции: визуальный контроль и электрический являются обязательными. Если в конструкции имеются регулировочные элементы, то количество операций регулировки увеличивается пропорционально числу этих элементов.

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₄ = 0,5.

Коэффициент повторяемости ИЭТ определяется по формуле:

,                                (3.9)

где Hт.ор.ИЭТ – количество типоразмеров ИЭТ в изделии, к которым относится ИЭТ, разработанные и изготовленные впервые по техническим условиям (типоразмер определяется компоновочным размером и стандартом на элемент);

Hт.ИЭТ – общее количество типоразмеров на элемент.

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₅ = 0,3.

Коэффициент применения типовых технологических процессов определяется по формуле:

,                                (3.10)

где Дт.п и Ет.п – число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с применением типовых и групповых технологических процессов; Д и Е – общее число деталей и сборочных единиц в РЭС, кроме крепежа (винтов, гаек, шайб).

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₆ = 0,2.

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей определяется по формуле:

,                                                (3.11)где Dп – детали, изготовленные по прогрессивному ТП (штамповка, прессование из пластмасс, литье и т.д.);

   D – общее количество деталей.

Для данного коэффициента весовой коэффициент ₇ = 0,1.

Определяем технологичность подставив в формулу (3.4) значения частных показателей технологичности.

Расчет уровня технологичности устройства определяется по формуле:

,                                               (3.12)

где К – комплексный показатель технологичности;  

Кн – нормативный показатель технологичности.

Выбираем К_Н = 0,5 из ряда допустимых значений для электронного устройства.

Соотношение комплексного показателя технологичности к нормативному больше единицы, следовательно, индикатор светового излучения является технологичным.

Прикидочный расчет надежности позволяет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности изделия. Этот расчет используется при проверке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническом задании, при сравнительной оценке надежности отдельных вариантов выполнения изделия на ранних стадиях разработки.

Значение суммарной интенсивности отказов λΣ рассчитывается по формуле:

λ_Σ =  λ₀j · n j,                                       (3.13)

где λ₀j – среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов j-й группы, найденное с использованием справочников, j = 1, …, k, 1/ч;

nj – количество элементов в j-й группе, j = 1, …, k, шт;

k – число сформированных групп однотипных элементов, шт.

Интенсивность отказов элементов берется для периода нормальной работы. В таблице 3.2 приведены значения интенсивности отказов элементов, используемых в индикаторе светового излучения

 

Таблица 3.2 – Интенсивность отказов элементов

Элемент	Интенсивность отказов λ0j, 10^-6, 1/ч	Кол-во элементов nj, шт.	Интенсивность отказов λ0j · nj, 10^-6, 1/ч
Микросхема MCP6022-I/SN	0,023	2	0,046
Микросхема NOA1211	0,023	1	0,023
Микросхема MCP73831T-2ATI	0,023	1	0,023
Микросхема MCP1700-3002E/TT	0,023	1	0,023
Микросхема STM32F050F4P	0,038	1	0,038
Диод 1N539	0,07	2	0,14
Светодиод L-13ID	0,14	2	0,28
Датчик SFH229	1,5	1	1,5
Датчик GUVA-S12SD	1,6	1	1,6
Дисплей HX 1230	0,038	1	0,038
Катушка MLZ2012	0,05	2	0,1
Конденсатор CC0805	0,005	14	0,07
Резистор CR0805	0,07	17	1,19
Транзистор IRLML6401	0,46	1	0,46
Кварцевый резонатор HC-49SM	0,34	1	0,34
Разъем USB	0,01	1	0,01

Окончание таблицы 3.2

Кнопка	1,2	3	3,6
Печатная плата	0,1	1	0,1
Пайка	0,01	134	1,34
Итого:	-	-	10,921

 

С использованием обобщенного эксплуатационного коэффициента выполняется приближенный учет электрического режима и условий эксплуатации элементов. Суммарную интенсивность отказов элементов с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяется по формуле:

Λ = λ_Σ · Кэ,                                        (3.14)

где Кэ – обобщенный эксплуатационный коэффициент, выбираемый по таблицам в зависимости от вида устройства или условий его эксплуатации.

 

Выбираем Кэ = 5, так как индикатор светового излучения относится к наземным возимым радиоэлектронным устройствам.

Λ = 10,921·10  · 5 = 54,605·10 1/ч.

По общепринятым формулам для экспоненциального закона надежности вычисляются другие показатели надежности:

а) наработка на отказ:

                                                (3.15)

б) вероятность безотказной работы за заданное время:

.                                       (3.16)

Строим график зависимости безотказной работы от времени. Для его построения t выбираем произвольно, а в зависимости от t делаем расчет Р(t).

Данные для построения графика зависимости P(t):

t = 0 P(t) = 1              t = 14400 P(t) = 0,647

   t = 3600 P(t) = 0,896          t = 18000 P(t) = 0,520

   t = 7200 P(t) = 0,804          t = 18313,34 P(t) = 0,367

   t = 10800 P(t) = 0,721

На рисунке 3.4 представлен график зависимости безотказной работы индикатора светового излучения.

Рисунок 3.4 – График зависимости безотказной работы