2.3.2 Расчет коэффициентов конструкции функциональной ячейки ншр для пайки пп

Определим коэффициент дезинтеграции площади печатной платы

q_S =S_ФЯ / S_∑ , _(2.29)

где S_∑ – суммарная площадь радиоэлементов, мм²,S_ФЯ –рассчитанная площадь печатной платы, мм², q_S - коэффициент дезинтеграции по площади.

q_S = 136 * 148 / 9628,52 = 2,09 _(2.30)

Рассчитаем коэффициент дезинтеграции объема

q_V = V_БЛ / V_ФЯ , _(2.31)

где V_БЛ – суммарный объем блока, мм³, V_ФЯ –рассчитанный объем функциональной ячейки, мм², q_V - коэффициент дезинтеграции объема.

q_V = 141*151*36 / 136*148*9,3 = 4,09 _(2.32)

2.4 Разработка конструкции блока управления ншр для пайки пп и выбор системы охлаждения

2.4.1 Выбор компоновочной схемы изделия и расчет массогабаритных характеристик блока управления ншр для пайки пп

Конструкция блока управления НШР для пайки ПП представляет собой металлический корпус с вынесенными на переднюю панель элементами коммутации. Задняя и передняя стенки выполнены одной деталью с крышкой. Корпус устройства состоит из четырех частей: основание, крышка корпуса, 2 боковые детали, выполняющие функцию радиаторов транзисторов. Печатная плата блока управления крепится к основанию корпуса 4-я винтами, транзисторы крепятся к боковым деталям с помощью винтов. Крышка корпуса, вместе с передней и задней панелью крепятся к основанию 4-мя винтами.

Конструкция представляет собой моноблок. Устройство блока управления выполнено в виде одной функциональной ячейки, при этом отсутствуют дополнительные соединительные элементы, которые необходимы в блоках разъемного или книжного типа.

Корпус блока целесообразно изготавливать из алюминиевых сплавов. Для уменьшения веса желательно применять сплавы с наименьшим удельным весом (плотностью), относительно недорогие и широко распространенные.

Произведем выбор материала конструкции по комплексному показателю качества, из следующих материалов: алюминий, дюралюминий Д16, сталь. Характеристики материалов сведены в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 – Характеристики материалов корпуса блока управления НШР пайки ПП

Материал	Плотность , г/см3	Коэффициент теплопроводности, , Вт/(м*ОС)	Степень черноты, 
Алюминий	2,7	200	0,25
Дюралюминий Д16	2,76	170	0,4
Сталь 20	7,82	45	0,8

Произведем выравнивание коэффициентов. Выбираем тенденцию повышения показателя качества конструкции при увеличении каждого из показателей. Чтобы привести все сравниваемые показатели материалов к тенденции повышения показателя качества при улучшении свойств материала необходимо взять обратную величину от плотности материала. Данные сведем в таблицу 2.9.

Таблица 2.9 – Выравнивание коэффициентов

Материал	Плотность 1/	Коэффициент теплопроводности, , Вт/(м ОС)	Степень черноты, 
Алюминий	0,37	200	0,25
Дюралюминий Д16	0,362	170	0,4
Сталь 20	0,128	45	0,8

Далее произведем нормирование коэффициентов. Нормирование дифференциальных параметров необходимо для исключения размерностей в сравниваемых показателях. Нормирование производится по формуле:

А_i^* = , (2.33)

где Аi - дифференциальный показатель i-того материала в столбце, А_max - максимальный дифференциальный показатель в столбце.

Данные после нормирования сведем в таблицу 2.10.

Таблица 2.10 – Данные после нормирования

Материал	Плотность	Коэффициент теплопроводности	Степень черноты
Алюминий	1	1	0,3125
Дюралюминий Д16	0,98	0,85	0,5
Сталь 20	0,128	0,225	1

Назначим весовые коэффициенты. Весовые коэффициенты назначаются каждому сравниваемому показателю в соответствии с его значимостью в сравниваемых параметрах. Весовые коэффициенты назначаются методом экспертных оценок и подчиняются правилу:

∑фi = 1, (2.34)

где фi - весовой коэффициент i–того дифференциального показателя.

Назначим весовые коэффициенты следующим образом:

ф1 = 0,2 ф2 = ф3 = 0,4, т.к. показатель массы имеет меньшее значение, чем все остальные.

Рассчитаем комплексный показателя качества.

Расчет проводится по формуле:

n

Q_i = ∑фi * А_i^* , (2.35)

i=1

где А_i^* - нормированное значение дифференциальных показателей конструкции, n – число сравниваемых параметров.

В результате расчета получаем

Q₁=0,2*1+0,4*1+0,4*0,3125 = 0,725 (2.36)

Q₂=0,2*0,98+0,4*0,85+0,4*0,5 = 0,736 (2.37)

Q₃=0,2*0,128+0,4*0,225+0,4*1 = 0,5156 (2.38)

Так как Q₁ < Q₂ > Q₃, то в качестве материала корпуса блока управления выбираем дюралюминий Д16. В связи с небольшой серийностью (50 штук в год), изготовление корпуса высокопроизводительным методом литья под давлением нецелесообразно, поскольку стоимость оснастки будет слишком велика. Изготовление корпуса следует производить методом фрезерования из листового сплава.

Рассчитаем массу корпуса и общую массу блока управления НШР для пайки ПП.

Масса корпуса складывается из массы всех его деталей. Зная их объем и плотность материала изготовления (дюралюминий Д16,  = 2,76 г/см³).

m_осн = ((0,9*15,1*0,1)*2+(0,9*13,9*0,1)*2+14,9*13,7*0,1)*2,76 = 70,7 г. (2.39)

m_{б.дет 1} = (2,4*13,9*0,2+1,1*13,9*0,1+(1,5*13,9*0,1-(2,9*1,3*0,1)*3))*

*2,76 = 25,25 г. (2.40)

m_{б.дет 2} =(2,4*13,9*0,2+1,1*13,9*0,1+(1,5*13,9*0,1-(2,9*1,3*0,1)*2-1,4*1,3*0,1))* *2,76=25,79 г. (2.41)

m_крышки = ((1,1*15,3*0,1+2,5*12,2*0,1)*2 + 12,2*14,1*0,1 + (2,2*3*0,1)*2 +

+ (2,3*2,2*0,1)*2 – 1,3*1,5*0,1) * 2,76 = 77,7 г. (2.42)

m_корп = m_осн+ m_{б.дет 1}+ m_{б.дет 2} m_крышки = 70,7 + 25,25 + 25,79 + 77,7 =

= 199,25 г. (2.42)

Общая масса блока управления НШР для пайки ПП

m_БУ = m_корп + m_платы = 199,25 + 489,2 = 688,42 г = 0,688 кг. (2.43)