4.5 Разработка конструкции блока.

Как было сказано выше, блок должен быть прямоугольной формы, разъемного типа с горизонтальным расположением ячеек (рис.4.6).

Несущей конструкцией шкафа является рама (поз.1), на которую устанавливаются: справа и слева боковые стенки (поз.2), а сзади, оставив место под разъемы, ставится панель (поз.3). На панели устанавливаются две крышки (поз.4), при снятии которых будет обеспечен доступ к коммутационной плате (поз.5). Сверху ставят крышку шкафа (поз.6). В боковых стенках шкафа имеется по 25 отверстий для принудительного охлаждения блока.

Т.к. по требованию Т.З. разъемы для адаптера должны быть типа ГРППЗ, для надежности соединения с коммутационной платой, поставим их (3 шт.) на печатные платы (плата коммутации 1 (поз.7) и плата коммутации 2 (поз.8)). На одой плате будет находиться 2 разъема, на другой – 1. Платы коммутации 1 и 2 соединяются с коммутационной платой, в нижней ее части, с задней стороны, также при помощи разъемов ГРПП3.

Над платами коммутации будет стоять короб (поз.9), сверху которого будут стоять вилки и розетки СНЦ 23 и вилка СР-50. Внутри короба будут проходить провода соединяющие вилки и розетки (СНЦ 23, СР-50) и коммутационную плату.

В состав блока входят шесть ФЯ: ячейка ПЗУ (поз.10), ячейка вычислителя (поз.11), ячейка литера-косеканса (поз.12), ячейка сервисных сигналов (поз.13), ячейка УСМ (поз.14), ячейка КФС (поз.15). Так как ячейка ПЗУ по требованию ТЗ должна выниматься без разборки блока, ее конструкция и способ крепления будет отличаться от остальных ФЯ. У нее отсутствует панель и она устанавливается на траверсу (поз.16), которая привинчивается к крышке шкафа. С одной стороны она вставляется в розетку ГРППЗ коммутационной платы, с другой прижимается к траверсе откидывающейся крышкой ПЗУ (поз.17), находящейся в вырезе крышки шкафа. Эти ФЯ закрываются крышкой, которая крепится спереди блока (поз.18).

Рисунок 4.6

Рассчитаем высоту блока:

мм

где - толщина рамы,

- зазор отведенный под платы коммутации,

- высота ФЯ (кроме ФЯ ПЗУ)

- ширина зазора между ФЯ,

- ширина зазора между верхней ФЯ и траверсой,

- высота траверсы,

мм - ширина крышки шкафа.

Длина блока мм уже была выбрана при расчете ФЯ УСМ.

Теперь рассчитаем ширину блока:

= 221 мм.

где мм – ширина площади отведенной под разъемы,

мм – толщина задней стенки блока,

мм – зазор между коммутационной платой и задней стенкой блока,

мм – сумма толщины коммутационной платы и высоты розетки ГРППЗ.

мм – расстояние от начала вилки ГРППЗ ячейки до внутреннего края панели ячейки,

мм – высота крышки.

Получили, что рассчитанные габариты блока 280мм×221мм×125мм укладываются в требуемые ТЗ 280мм×223мм×125мм.

5. Расчет показателей качества конструкции блока управления лучом

5.1. Расчет теплового режима блока

Системы с принудительным воздушным охлаждением подразделяются на приточные, вытяжные и приточно – вытяжные. В нашем случае система является приточной.

Теплообмен в таких системах осуществляется следующим образом: тепловой поток Р выделяемый элементами нагретой зоны разделяется на две составляющие. Одна из них отбирается потоком протекающего воздуха, другая часть потока передается на корпус излучением через воздушную прослойку (считаем, что воздушная прослойка прозрачна для излучения). Часть тепла передается с корпуса воздушному потоку, другая часть конвекцией и излучением в окружающее пространство. Поверхность корпуса считаем изотермической. Поверхность нагретой зоны также изотермическая. Известными при анализе теплового режима являются: размеры нагретой зоны и корпуса, температура воздуха на входе охлаждающей системы и объемный расход воздуха в системе охлаждения . К неизвестным относятся: температура корпуса , температура нагретой зоны , температура воздуха на выходе охлаждающей системы .

Тепловая схема системы показана на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1

где - тепловая проводимость от нагретой зоны к корпусу излучением;

- тепловая проводимость окружающей среды;

- тепловая проводимость от корпуса к воздушному потоку;

- тепловая проводимость воздушного потока;

- температура окружающей среды;

.

Порядок расчета теплового режима описан в [4] стр. 170 -178.

Исходными данными являются:

Р=50 Вт – мощность рассеиваемая в блоке;

Р = 9,7 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой КФС;

Р =10,1 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой УСМ;

Р =9,5 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой сервисных сигналов;

Р =10,3 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой литера-косеканса;

Р =10,4 Вт - мощность рассеиваемая ячейкой вычислителя;

Мощность ячейки ПЗУ не берем в расчет, т.к. на ней стоит одна микросхема, которая потребляет всего 0,01 Вт.

L =0,145 м и L = 0,0115 м – размеры корпуса блока, перпендикулярные направлению продува;

L = 0,24 м - размеры корпуса в направлении продува;

S = 0,235·0,13=0,03 м - площадь поверхности платы УСМ S = S = S = S = S - площади всех остальных плат.

К= 0,35 – коэффициент заполнения блока.

G= 0,00336 кг/с – массовый расход воздуха.

l = l = l = l = l =0 – расстояние в направлении движения воздуха от входного сечения до плат.

Т =313 К - температура охлаждающего воздуха на входе.

Расчет:

1.Определяем средний перегрев воздуха в блоке:

К

2. Определяем площадь поперечного в направлении продува сечения корпуса блока:

S= L · L = 0,145·0,115=0,0167 м

3. Находим m = 0,02 (рис.4.15 [2])

4. Находим m =6 (рис.4.16 [2])

5. Находим m =4,2 (рис.4.17 [2])

6. Находим m =1,15 (рис.4.18 [2])

7. Рассчитываем перегрев нагретой зоны:

К

8. Находим условную поверхность нагретой зоны:

S = 2·[ L · L +(L + L )· L ·К]=2·[0,145·0,115+(0,145+0,115)·0,24·0,35]=0,077 м

9. Находим удельную мощность нагретой зоны:

Вт/ м

10. Находим удельную мощность элементов (ФЯ):

=9,7 / 0,003= 323,3

=10,1 / 0,003= 336,7

=9,5 / 0,003= 316,7

=10,3 / 0,003= 343,3

=10,4 / 0,003= 346,7

11. Рассчитываем перегрев поверхности элементов (плат):

= 12,67 К ; = 12,74 К ; = 12,63 К ; = 12,78 К ; = 12,8 К

12. Рассчитываем перегрев окружающей элементы среды:

= 6,5 К ; = 6,54 К ; = 6,48 К ; = 6,56 К ; = 6,57 К

13.Определяем:

- температуру нагретой зоны Т = + Т = 28,98+313= 341,98 К (68,98 С)

- среднюю температуру воздуха в блоке Т = + Т = 7,44+313=320,44 К (44,7 С)

- температуру воздуха на выходе из блока Т = 2· + Т = 2·7,44+313=327,88 К (57,88 С)

- температуру поверхности элементов:

Т = + Т = 325,67 К (52,67 С)

Т = + Т = 325,74 К (52,74 С)

Т = + Т = 325,63 К (52,63 С)

Т = + Т = 325,78 К (52,78 С)

Т = + Т = 325,8 К (52,8 С)

- температуру воздуха у элементов:

Т = + Т = 319,5 К (46,5 С)

Т = + Т = 319,54 К (46,54 С)

Т = + Т = 319,48 К (46,48 С)

Т = + Т = 319,56 К (46,56 С)

Т = + Т = 319,57 К (46,57 С)

Из расчета видно, что температура в любой точке блока меньше предельно допустимой температуры t = 85 С наименее теплостойкого элемента, значит, в блоке, соблюдается нормальный тепловой режим.