Курсовая работа (т): Підсилювач потужності звукової частоти

9. Інтенсивність відмов всього ППЗЧ

з) розрахунки:

Розрахунок інтенсивності відмов блоку живлення за реальних умов експлуатації. Всі елементи пристрою поділимо на групи однотипних; в межах однієї групи j інтенсивність відмов елементів і середній час відновлення працездатного стану однакові для всіх ЕРЕ. Дані заносяться до таблиці 3.3.

Інтенсивність відмов блоку живлення з регулюванням без урахування категорії РЕА

; (3.24)

; (3.25)

Λ´min=4,57×10-6 [1/год];

; (3.26)

Λ´max=39 ×10-6 [1/год].

Значення поправочних коефіцієнтів для стаціонарної РЕА, вологості 60...70%, температури +(20...40)°С, нормального атмосферного тиску: К1=1,07; К2=1,0; К3=1,0. З їх урахуванням за формулою (3.35)

;

Λmin=1,07×1×1×4,57=4,89×10-6 [1/год];

;

Λmax=1,07×1×1×39=41,73×10-6 [1/год].

Розрахунки інших показників надійності:

Середнє напрацювання до відмови. Це математичне очікування середнього часу безвідмовної роботи. За формулою (3.29)ср.min=1/41, 73×10-6=23963,6 [год];ср.max=1/4,89×10-6=204499 [год].

Ймовірність безвідмовної роботи. Це ймовірність того, що на протязі часу t відмова не наступить. За формулою (3.27)

Pmax (t)=exp(-Λmin×t);

Pmin (t)=exp(-Λmax×t).

Після підстановки в формули відповідних значень і обчислень дані заносимо до таблиці 3.8.

Таблиця 3.2 - Залежність Р(t)

Процентне напрацювання до відмови, за формулою (3.30) Визначається цей критерій надійності для γ= 0,99

Т0,99min=23963,6 ×(1-0.99) =239,636 [год];

Т0,99mах=51,156×(1-0.99) =2044,99 [год].

Середній час відновлення працездатного стану за формулою (3.18)

Тв1=15,12/4,57=3,31 год];

Тв2= 71,1/4,57=15,56[год];

Тв3= 270/39=6,93[год];

Тв4= 737/39=18,9[год].

Значення Тв лежить в інтервалі часу від 3,31 год до 18,9год.

Коефіцієнт готовності за формулою (3.34)

kгmin=23963,6/(23963,6+18,9)=0,999212;гmах=204499/(204499+3,31)=0,9999838.

Обрана елементна база ППЗЧ, принцип і метод компоновки і побудови конструкції забезпечили вимоги до рівня надійності:

Т0,99min = 240год > 25год.

Висновок: обрана елементна база ППЗЧ, принцип і метод компоновки і побудови конструкції забезпечили вимоги до рівня надійності які вказані в технічному завданні.

3.6 Розрахунок теплових режимів РЕА

Методика оцінки теплових режимів блоку з герметичним корпусом в умовах природної повітряної конвекції коефіцієнтним методом з урахуванням узагальнених результатів експериментальних досліджень типових конструкцій РЕА.

3.6.1 Завдання

Виконати оцінку:

- середнього перегріву Vк перфорованого корпусу над температурою tс навколишнього середовища;

середнього перегріву Vз зони над температурою tс навколишнього середовища;

середнього перегріву Vп повітря в середині РЕА над температурою tс навколишнього середовища;

перегріву Vел поверхні одного теплонавантаженого ЕРЕ над температурою tс навколишнього середовища;

перегріву Vел1 оточуючого елемент середовища над температурою tс навколишнього середовища;

середньоповерхневої температури tк корпусу;

середньоповерхневої температури tз зони;

середньої температури tп повітря всередині РЕА;

температури нагріву tел теплонавантаженого ЕРЕ;

температури нагріву tел.с оточуючого теплонавантажений елемент середовища.

3.6.2 Вихідні дані

Дані для розрахунку:

1) довжина корпусу L1 =0,17м;

) ширина корпусу L2= 0,205м;

) висота корпусу h= 0,035м;

) сума об’ємів деталей всередині РЕА Vд=0,158×10-3 м3;

) виділена РЕА теплова потужність Р= 68 Вт;

6) теплова потужність, розсіювана мікросхемою Рел= 0,87 Вт ;

7) площа поверхні елемента Sел= 780×10-6 м2;

) температура навколишнього середовища tс=20, °С;

) атмосферний тиск зовні РЕА Н1= 1,2×105 Па;

) атмосферний тиск всередині РЕА Н2 =1,2×105 Па;

) діаметр отворів перфорації d= 0,005 м;

) кількість перфораційних отворів N=60 шт.

3.6.3 Розрахунки

Розрахунок температури корпусу

Поверхня корпусу РЕА

; (3.27)

[м2].

Питома потужність розсіювання РЕА

; (3.28)

[Вт/м2].

Перегрів перфорованого корпусу відносно навколишнього середовища, для нормальних умов експлуатації

νкн=0,1472Рпит.к-0,2962×10-3 Р2пит.к+0,3127×10-6 Р3пит.к; (2.29)

νкн=0,1472×708,3-0,2962×10-3×708,32+0,3127×10-6×708,33=155,34 [°С].

Коефіцієнт, який враховує зміну тиску навколишнього середовища відносно нормального

; (3.29)

.

Реальний перегрів корпусу відносно навколишнього середовища

; (3.30)

[°С].

Температура корпусу

tк=νк+tc; (3.31)

к=122,27 +20=142,27 [°С].

Розрахунок температури умовної нагрітої зони

Коефіцієнт заповнення об’єму корпусу РЕА

з=Vд/L1×L2×h; (3.32)

з=158×10-3/0,17×0,205×0,035=0,122.

Площа поверхні умовної нагрітої зони

; (3.33)

[м2].

Питома потужність розсіювання нагрітої зони

; (3.34)

 [Вт/м2].

Перегрів нагрітої зони при нормальному тиску всередині РЕА

νз.н=0,139Рз.пит-0,1223×10-3 Р2з.пит+0,0698×10-6 Р3з.пит; (3.35)

νз.н=0,139×680-0,1223×10-3 ×6802+0,0698×10-6 ×6803=60 [°С].

Коефіцієнт, який враховує зміну тиску всередині РЕА відносно нормальногоН2=0,80+1/(1025+3,8∙10-5×Н2); (3.36)Н2=0,80+1/(1,025+3,8∙10-5×1,1×105)=0,801.

Перегрів нагрітої зони при зовнішньому тиску, відмінному від нормального

; (3.37)

[°С].

Температура нагрітої зони

з=νз+tc; (3.38)

з=171+20=191[°С].

Розрахунок середньої температури повітря всередині РЕА

Перегрів повітря всередині РЕА

νп=0,5×(Vз+Vк); (3.39)

νп=0,5×(171+122,27)= 146,6[°С].

Середня температура повітря всередині РЕА

п=νп+tc; (3.40)

п=146,6+20=166,6 [°С].

Розрахунок температури поверхні теплонавантаженого елемента:

Питома потужність розсіювання елемента

Рел.пит= Рел /Sел; (3.41)

Рел.пит=0,87/0,000780=1115,385 [Вт/м2].

Перегрів поверхні елемента

νел=νз(0,75+0,25×Рел/Pз); (3.42)

νел=171×(0,75+0,25×1115,385/680)=71[°С].

Температура поверхні теплонавантаженого елемента

ел=νел+tc; (3.43)

ел=71+20=91[°С].

Розрахунок температури середовища, навколо елемента

Перегрів поверхні оточуючого елемент середовища

νел.с=νп(0,75+0,25×Рел.пит/Pз.пит); (3.44)

νел.с=146,6×(0,75+0,25×1115,385/680)=61 [°С].

Температура поверхні оточуючого елемент середовища

ел.с=νел.с+tc; (3.45)

ел.с=61 +20=81 [°С].

Розраховані середні температури нагріву корпусу, повітря в середині корпусу нагрітої зони, поверхні тепло навантаженого елемента і оточуючого цей елемент середовища знаходиться в межах допустимих значень, тому немає необхідності збільшувати площу перфорації чи змінювати вибрані способи охолодження.

3.7 Компоновка приладу

.7.1 Внутрішня компановка приладу

Після проведення розробки конструкції приладу та електричних розрахунків переконалися у вірності перевіреної внутрішньої компоновки.

Компоновка починається з розміщення органів керування на передній панелі пристрою. Одночасно з цим виконують розміщення керуємих вузлів - перемикачів, змінних резисторів на передній панелі та шасі. Органи керування, якими при експлуатації користуються рідко, зазвичай не мають ручок - їх розмішують всередині пристрою.

Паралельно з розміщенням керуємих вузлів та органів керування можна компанувати малогабаритні ЕРЕ схеми та функціональні вузли на модулях, з тим щоб забезпечити найбільш раціональне площі модуля.

Після закінчення компановки елементів на модулях переходять до компановки модулів і окремих крупногабаритних елементів, які необхідно розташувати безпосередньо на шасі приладу.

При виборі взаємного розташування окремих каскадів необхідно враховувати можливість появи паразитних зворотніх зв’язків між ними, що може порушити їх нормальну роботу.

Для захисту провідників від наводок їх розмішують в екрані з мідних луджених дротів у вигляді обмотки. При використанні таких провідників на високих частотах слід мати на увазі, що вони мають значну ємність (до 200 пФ/м проводу).

Слід звернути увагу на взаємне розташування деталей, що сильно нагріваються, та чутливих до збільшення температури елементів схеми. Таким чином непотрібно розміщувати германієві напівпровідникові прилади поруч з потужними резисторами, лампами та іншими джерелами нагріву. ЕРЕ, вузли та блоки, що сильно нагріваються встановлюють в найбільш холодній частині потоку охолоджуючого повітря, по можливості не створюють замкнених об’ємів, в яких відсутній рух повітряних мас.

При компоновці вузлів необхідно шукати таке взаємне розташування деталей, при якому одночасно в найбільшій мірі будуть виконуватись дві умови: мінімальні зворотні зв’язки і найбільш повне використання об’єму блока. Найкращій коефіцієнт заповнення блоку отримується тоді, коли всі крупногабаритні деталі мають однакову висоту та кратні інші розміри.

Необхідно слідувати до таких розташувань елементів конструкції, при якому забезпечується технологічність збірки та монтажу.

Оскільки прилад споживає певну потужність, обов’язковим буде виділення тепла, тому застосовується природна вентиляція. Природна вентиляція є доцільною. Вона відбувається за рахунок круглих отворів.

Кількість друкованих плат - 1. Дана друковані плата виготовлена з одностороннього склотекстоліту, товщиною 1,5 мм. Плата в середині пристрою має горизонтальну орієнтацію. Вона механічно закріплюється в корпусі через отвори в друкованій платі. Електричне приєднання плати виконується за допомогою провідників.

3.7.2 Зовнішня компоновка пристрою

Якість зовнішнього оформлення залежить від того, наскільки вдало засобами дизайну забезпечується єдність форми. Виріб, або його елементи можуть бути статичні, динамічні, мати різні декоративні елементи, кольорові рішення.

Основне художнє конструювання:

форма проста і виразна. Окремі частини підкреслюють головне призначення;

у зовнішній обробці відсутні невиправдані виступи, випадкові деталі - все те, що порушує цілісність форми: петлі, замки, транспортувальні деталі. Елементи кріплення знаходяться в середині приладу;

форма приладу симетрична, підкреслює естетичність, симетричність природних форм служить стимулом таких пошуків в техніці, в той же час це не є обов’язковим;

при розфарбовуванні професійної апаратури зазвичай використовують слідуючу розцвітку: медичну апаратуру фарбують в білий колір, морську в сірий, польову - в зелений. Іншу РЕА - різними світлими тонами.

В проектуємому приладі використовується біла фарба, декоративне оформлення.

Через задню стінку виведений шнур живлення довжиною 1 м з вилкою.

Написи на передній та задній панелі виконуються чорним кольором на білому фоні.

3.9 Техніко-економічний аналіз конструкції