Блок управления стабилизатора пременного напряжения

       Технологичной следует считать конструкцию, удовлетворяющую  с заданной надежностью технологическим и эксплуатационным требованиям при выбранном типе производства, изготавливаемую с применением прогрессивных технологических процессов, обеспечивающую наименьшие затраты на поиск неисправностей и ремонт при обслуживании.

       Технологичность конструкции можно оценивать  количественно и качественно. Качественная оценка в процессе проектирования предшествует количественной.

       При анализе конструкции рассматриваем требования к технологичности сборочных единиц и деталей.

       Чтобы обеспечить технологичность сборочной  единицы «Блок управления стабилизатора переменного напряжения» была выполнена компоновка из стандартных и унифицированных частей, обеспечив прямое функциональное назначение; была обеспечена простота сборки; максимально использована возможность механизации и автоматизации производства, особенно при монтаже; обеспечен свободный доступ к местам контроля и регулировки.

       Технологичность детали оценивается следующими требованиями:

• конструкция детали состоит из стандартных конструктивных  элементов;
• собирается из стандартных или унифицированных заготовок;
• размеры и поверхность детали имеют оптимальную прочность
• шероховатость;
• конструкция детали обеспечивает возможность применения типовых и стандартных технологических процессов изготовления;
• деталь проста по форме.

       Сборочная единица «Блок управления стабилизатора переменного напряжения» выполнена по электрической принципиальной схеме, имеет функциональную законченность.

       Компоновка  выполнена из стандартных комплектующих  ЭРИ промышленного изготовления, установленных на основании платы печатной.

       Проанализировав техническое задание и учитывая условия эксплуатации изделия «Блок управления стабилизатора переменного напряжения», а так же допускаемые значения воздействующих факторов по 4 группам жесткости в соответствии с ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. ОТУ», установил - плата должна соответствовать ГОСТ 23752-79 группа жесткости 1.

       Обеспечить  простоту сборки и уменьшить массогабариты конструкции, использовать возможность автоматизации и механизации в производстве при сборке и монтаже, мне поможет выбор печатного монтажа.

       При печатном монтаже электрические  соединения элементов электрического модуля выполнены с помощью печатных проводников. Печатный монтаж является групповым монтажом, что позволяет получить все соединения (электрические) за один технологический цикл, обеспечивая технологичность конструкции. Поэтому основным элементом конструкции была выбрана деталь: плата печатная.

       Применение  печатной платы позволило получить значительное повышение плотности межсоединений и возможность миниатюризации конструкции. Печатная плата гарантирует стабильную повторяемость электрических параметров от образца к образцу, отсутствие монтажных ошибок, высокую идентичность электрических и конструктивных параметров, повышает надежность и качество аппаратуры, уменьшает трудоемкость и себестоимость изделия, повышает производительность труда за счет использования механизированного и авторизированного оборудования при ее изготовлении по типовым технологическим процессам. Таким образом, технологичность конструкции обеспечивается.

       Используя государственные и отраслевые стандарты ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования», выполняю компоновку одним из выбранных методом. Выбираю габаритные размеры ЭРИ, установочные и присоединительные, определяю варианты установки на плату. Произвожу электрическое соединение ЭРИ печатными проводниками, условно изображая их в виде линий. Трассировку соединений на ПП выполняем в соответствии с требованиями ГОСТ 2.417-91 «Платы печатные. Правила оформления чертежей». Выбираю габаритные размеры и конфигурацию платы печатной, учитывая требования ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры».

       В результате компоновки получена печатная плата простой прямоугольной формы, минимальными для нашей схемы габаритными размерами (82,5×52,5 мм), размеры сторон кратны 2,5.

       Выбираем  толщину платы с учетом нагрузки по ГОСТ 23751- 86, она равна 2 мм. Выбираем материал для печатной платы по ГОСТ 10316-78 «Гетинакс и стеклотекстолит фольгированные. ТУ».

       При повышенной влажности и тепловых воздействиях целесообразно использовать более дорогой, но обладающий лучшими  эксплуатационными характеристиками стеклотекстолит фольгированный СФ-1-35-2.

       Эти материалы стандартизированы, имеют  промышленный выпуск и гарантию качества они недефицитны, недороги, имеют удовлетворительную обрабатываемость. Их применение повышают технологичность конструкции.

       По  конструктивным особенностям печатные платы с жестким основанием делятся на типы односторонние (ОПП), двухсторонние (ДПП) и многослойные (МПП). Выполняя компоновку, я сделал вывод, что применение ОПП вполне оправдано.

       Односторонние печатные платы имеют низкую стоимость, высокую надежность, компоненты устанавливаются на стороне платы, свободной от монтажа и корпуса ЭРИ не требуют дополнительной изоляции от платы (зазора или детали - прокладки), точность выполнения рисунка высокая, не требуется металлизация отверстий, и мы можем использовать химический метод изготовления ПП.

         Определил класс точности печатной платы. По точности выполнения элементов проводящего рисунка печатные платы делятся на 5 классов ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции». Выбрал класс точности 1, являющейся характерным для печатных плат с микросхемами. Плата средней насыщенности. Печатные платы 1 класса точности сравнительно просты в изготовлении, надежны в эксплуатации, имеют невысокую стоимость. Учитывая условия эксплуатации моей конструкции, печатный узел источника питания лаком не покрываем, что позволяет повысить ремонтопригодность конструкции и технологичность, снизить себестоимость.

       В случае использования проектируемого изделия в условиях повышенной влажности, для защиты внешних паяных соединений от коррозии применяем лак ЗП-730 В2.4, бесцветный, ГОСТ20824-81. Это покрытие обладает высокой стойкостью к атмосферным воздействиям. Габаритный размер печатного узла 82,5×52,5×2 мм.

       Проведённые исследования приводят к выводу о  том, что конструкция «Блока управления стабилизатора переменного напряжения» является технологичной, так как отвечает следующим требованиям:

• проста и целесообразна; 
• имеет прямое функциональное назначение;
• удовлетворяет требованиям миниатюризации;

       -класс  точности 2 (ГОСТ 23751-86), то есть точность изготовления средняя, возможно использование для получения ПП стандартного оборудования;

• в модуле максимально использованы нормализованные и стандартизованные изделия (ЭРИ), кроме детали печатной платы, которая является оригинальной;
• материал платы: фольгированный стеклотекстолит недорогой и недефицитный, выпускаемый промышленно, имеет удовлетворительную обрабатываемость;
• применение печатного монтажа увеличивает надежность конструкции; обеспечивает возможность серийного изготовления; применения механизированных и автоматизированных процессов производства, использования типовых ТП;
• размеры и поверхность печатной платы имеют оптимальную точность и шероховатость:

       h 14 — для габаритных размеров платы;

       Н 12 —для крепежных отверстий;

       R_z40 — для металлизированных отверстий и торцевых поверхностей;

       R_z80 — для не металлизированных отверстий и торцевых поверхностей

       Таким образом, на изготовление «Блока управления стабилизатора переменного напряжения» потребуется минимальное количество времени, труда и средств производства.

 

        3  Расчетная часть 

       3.1 Расчет надежности 
 

       Надёжность  – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации, технического обслуживания, ремонтов и транспортирования. Исходными данными для расчёта надёжности являются:

       - схема электрическая принципиальная  Э3;

       - перечень элементов;

       - климатические и механические  условия эксплуатации.

       Расчет  надежности можно производить на компьютере с использованием программы для расчета надежности: «Автоматизированная система расчета надежности» (АСРН). Она разработана на базе справочника «Надежность электрорадиоизделий» и позволяет рассчитывать суммарную интенсивность отказов модулей 1-го и 2-го уровней без резервирования, укомплектованных отечественными и импортными ЭРИ в режиме эксплуатации и хранения (только для отечественных ЭРИ) в составе подвижных и неподвижных объектов.

       Так как надежность - свойство изделия  выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. То надежность так же можно определить как физическое свойство изделия, которое зависит от количества и от качества входящих в него элементов, а так же от условий эксплуатации. Надежность характеризуется отказом.

       Отказ - нарушение работоспособности изделия. Отказы могут быть постепенные и  внезапные.

       Постепенный отказ - вызывается в постепенном  изменении параметров элементов схемы и конструкции.

       Внезапный отказ - проявляется в виде скачкообразного  изменения параметров радиоэлементов (РЭ).

       Все изделия подразделяются на восстанавливаемые  и невосстанавливаемые.

       В работе изделия существуют 3 периода.

       

                               Рисунок 3.1 – Периоды работы изделия 

       На  рисунке 3.1 показан график зависимости интенсивности отказов от времени эксплуатации.

       1 - период приработки, характеризуется  приработочными отказами.

       2 - период нормальной эксплуатации, характеризуется внезапными отказами.

       3 - период износа - внезапные и износовые  отказы.

       Понятие надежности включает в себя качественные и количественные характеристики.

       Качественные  характеристики:

       - безотказность - свойство изделия  непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки

       - ремонтопригодность - свойство изделия,  приспособленность к :

1. предупреждению возможных причин возникновения отказа
2. обнаружению причин возникшего отказа или повреждения
3. устранению последствий возникшего отказа или повреждения путем ремонта или технического обслуживания

       - долговечность - свойство изделия  сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (состояние при котором его дальнейшее применение или восстановление невозможно)

       - сохраняемость - сохранение работоспособности  при хранении и транспортировке.

       Количественные  характеристики:

       -интенсивность отказа ЭРЭ: l_i ;

       - вероятность безотказной работы: 

                         

  .  (3.1) 

       - средняя наработка на отказ: 

                          Т_ср. = 1/λ_∑.  (3.2) 

       - интенсивность отказа изделия:  

                          λ_∑ = λ₁ + λ₂ + ... + λ_n. (3.3)