книги из ГПНТБ / Поне Ю.П. Расчет и конструирование аппаратуры проводной связи учеб. для техникумов

Копии предназначены для непосредственного использования при изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия.

Комплектность конструкторской документации. Под этим пони­ мают количество и перечень документов на изделие.

содержит все конструкторские документы, относящиеся к данному

Обязательная номенклатура конструкторских документов на каждом этапе проектирования изделия определена ГОСТ 2.102—68.

Правила учета, хранения и изменения конструкторской доку­ ментации. В соответствии с ГОСТ 2.501—68 все имеющиеся на предприятии подлинники, дубликаты и копии конструкторских документов должны быть учтены и храниться в отделах (ОТД) или бюро (БТД) технической документации и в группах рабочих ко­ пий (ГРК). Подлинники конструкторских документов хранятся поформатно, в порядке возрастания обозначений. Каждый под­ линник имеет свой инвентарный номер.

Внесение изменений в конструкторскую документацию рег­ ламентировано ГОСТ 2.503—68. Необходимость в изменении воз­ никает при обнаружении ошибки, после испытаний, по требованию заказчика или эксплуатации, при дооснащении технологического процесса новой оснасткой, механизмами и автоматами, при нахо­ ждении более экономичных конструктивных решений, при изме­ нении ГОСТ и ТУ на материалы и изделия.

о б и з м е н е н и и » . Его оформляют на кальке или любом другом материале, допускающем снятие копий; оно должно содержать все

ляющееся временным документом, погашаемым соответствующим «Извещением об изменении».

Принят следующий порядок внесения изменений в подлинники: ошибочное перечеркивают тонкой сплошной линией, а рядом чер­ ной тушью проставляют правильное. Если нет места для внесения исправлений или объем изменений очень велик, то изготавливают новый подлинник и ему присваивают новый инвентарный номер, старый же подлинник аннулируют.

10

§ 1.3 Методы конструирования

Связи в изделиях. В любой конструкции электротехнического изделия все детали взаимосвязаны. Эти связи бывают э л е к т р о ­

зависит от геометрического положения связанных между собой элементов и от свойств среды, в которой они находятся. Степень л и н е й н о й с в я з и зависит от материала линии и от рас­ стояния, на которое удалены друг от друга связанные элементы.

Механические связи в свою очередь подразделяются на ста­ тические, кинематические и динамические. В узлах со с т а т и ­ ч е с к и м и связями имеется стабильное равновесие действующих сил, обеспечивающее неизменность взаимного положения деталей. Так, в сварном каркасе статические связи настолько прочны, что не нарушаются даже при значительном воздействии внешних сил. В узлах с к и н е м а т и ч е с к и м и связями внешние воздей­ ствующие силы вызывают движение, однако, не влияют на его

ствующих нагрузок, примером чего служат пружинные меха­ низмы.

В аппаратуре связи изделия обычно имеют несколько связей, что и определяет трудность и сложность их правильной разра­ ботки. Чем больше связей имеет деталь или сборочная единица, тем подробнее должны быть рассмотрены варианты исполнения.

Правильному выбору механических связей способствуют два метода конструирования, применяемых в промышленности маши­ ностроительный и геометрический.

Машиностроительный метод. Этот метод применяют тогда, когда налицо: а) большие усилия взаимовоздействия деталей; б) большие площади их соприкосновения, по которым эти усилия воспринимаются; в) вероятность значительного износач и смятия отдельных участков поверхностей, а также перекоса деталей из-за больших усилий и износа.

Типичными примерами применения машиностроительного ме- - тода конструирования являются винтовое и заклепочное соедине­ ния, запрессовка, завальцовка, посадка с натягом и т. п. Пре­ имущества машиностроительного метода состоят в низкой стои­ мости и в приспособленности к большим нагрузкам, недостаток— в трудности обеспечить высокую точность положения и переме­ щения изделий.

Геометрический метод. Его применяют тогда, когда налицо: а) небольшие усилия; б) небольшие опорные площади, условно принимаемые за опорные точки; в) расположение этих точек

11

в соответствии с требованиями закона «шести точек»; в) замыкаю­ щие усилия, создаваемые пружинами, электромагнитными силами, силой тяжести или специальными эластичными прижимами; г) за­ мыкающие усилия, достаточные для того, чтобы обеспечить не­ изменность положения или движения, но недостаточные для того, чтобы деформировать поверхности в точках опоры.

Преимущество геометрического метода — в обеспечении высо­ кой точности и правильной геометрии расположения опорных то­ чек и замыкающего усилия, недостаток — в малых усилиях в опор­ ных местах из-за малых поверхностей соприкосновения.

При конструировании АПС применяют и тот и другой методы. Их умелое сочетание обеспечивает высокую точность изделий при

лельным трем взаимноперпендикулярным осям координат. Каждое тело может, совершая прямолинейные движения, од­

новременно вращаться вокруг каждой из осей координат, т. е. имеет еще три степени свободы вращения. Таким образом, любое тело имеет в общей сложности шесть степеней свободы. Поэтому для неподвижного закрепления тела относительно системы коор­ динат или любого другого тела необходимо (и достаточно) иметь шесть точек опоры.

Н а рис. 1.1 показана условная деталь, которая неподвижно зафиксирована шестью точками опоры, каждая из которых сни­ мает следующие степени свободы: точка 1 — прямолинейное дви­

Точки опоры должны располагаться по следующим правилам: а) каждая точка должна снимать одну степень свободы; б) на одной линии не должно быть более двух точек; в) в одной пло­ скости не должно быть более трех точек; г) точки опоры не должны быть расположены навстречу друг другу, так как перемещение

12

может быть заменена силой трения детали об остальные точки опоры. Если в какой-либо плоскости находится «лишняя» точка, то она только вносит неопределенность положения базируемой де­ тали. Например, введение четвертой точки опоры в плоскость вносит неопределенность положения, так как тело получает воз­ можность качаться, упираясь попеременно то на одни три точки,

замениться силами трения, и деталь будет ошибочно зафикси­ рована.

Правильный выбор точек опоры, их расположения, способа и направления замыкающего усилия особенно важен в точных уз­ лах приборов, в сборочных приспособлениях и при базировании детали в приспособлениях металлорежущих станков.

§ 1.4. Патентные вопросы

Основные понятия патентоведения. Основы советского зако­ нодательства по вопросам изобретательства были впервые опре­ делены в подписанном в 1919 г. В. И. Лениным декрете «Об изо­ бретениях». Декрет сохраняет за автором право на изобретение (что удостоверяется выдачей ему авторского свидетельства) и право на вознаграждение. Само же изобретение объявляется достоянием государства, которое заботится об его внедрении, полном использовани и правовой защите. Для повседневного решения этих во­ просов в стране создан Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР.

О т к р ы т и е м признается установление ранее неизвестной объективно существующей в природе закономерности. Открытием признается только такое решение научной задачи, которое обла­

И з о б р е т е н и е м признается отличающееся существенной новизной решение технической задачи в любой области народного хозяйства, культуры, здравоохранения и обороны страны, дающее положительный эффект.

Под т е х н и ч е с к о й з а д а ч е й понимают задачу, воз­ никающую в сфере практической деятельности и требующую для своего решения обязательного применения технических средств (например, создание новой конструкции, новой технологии или вещества).

экономический (денежный) эффект, так и снижение трудоемкости изготовления изделия, явное улучшение его качества и повышение

13

его надежности, облегчение условий эксплуатации, повышение безопасности производства и т. д.

Техническое решение (например, конструкция) патентоспособ­ но, если оно обладает существенной новизной и дает положитель­ ный эффект, т. е. на него можно выдать авторское свидетельство или патент.

П а т е н т предоставляет изобретателю или его правопреем­ нику исключительное право на использование изобретения. Па­ тент может быть продан или на его использование может быть вы­ дано разрешение (лицензия). В СССР патенты на изобретения испрашиваются только иностранцами и фирмами капиталистиче­ ских стран.

П р о м ы ш л е н н ы м о б р а з ц о м называют осуществляе­ мое промышленным способом новое художественное решение из­ делия, в котором достигнуто единство технических и эстетических качеств. Срок действия свидетельства на промышленный образец

зом оформленный и заявленный знак фирмы или предприятия, помещаемый непосредственно на само выпускаемое изделие или на рекламные издания и проспекты. Товарные знаки играют большую роль во внешней торговле, так как переносят на предлагаемые товары репутацию фирмы-изготовителя. Товарные знаки ведущих предприятий и фирм по производству аппаратуры связи показаны на рис. 1.2.

Защита приоритета. Одним из условий успешной торговли является защита страной-экспортером своего приоритета на тех­ нические решения, примененные в экспортируемых изделиях.

Как уже указывалось, патентоспособным может быть техни­ ческое решение, но не само изделие. Экспортируемые изделия со­ держат множество технических решений, каждое из которых должно быть защищено, если только оно не общеизвестно. Тех­ ническое решение считается общеизвестным: а) если оно ранее широко применялось в других изделиях; б) если сущность его раскрыта экспонированием на выставке или публикациями в от­ крытой печати; в) если срок действия патента на него уже истек.

Любое новое самостоятельное конструктивное решение должно быть немедленно проверено на возможность защиты его приори­ тета отечественным авторским свидетельством. Защита советского приоритета — дело государственной важности, а не только вопрос престижа отдельного изобретателя.

К выявлению патентоспособных решений приступают с самого начала разработки изделия, т. е. с технического предложения, и продолжают на всех дальнейших стадиях работы. Некоторые раз­ работки сводятся к претворению в жизнь ранее поданных изо­ бретений. Так, разработка станции АТСК 50/200 началась после изобретения ее блок-схемы, защищенной авторским свидетель-

14

ством № 203732, опубликованным в № 21 «Бюллетеня изобре­ тений» за 1967 г.

Проверка патентной чистоты. Изготовление или ввоз в страну изделий, нарушающих права патентообладателя, может привести к аресту товаров, взысканию штрафов и даже к аннулированию торговых соглашений. Во избежание этого экспортируемые то­ вары должны быть патенточистыми в стране-покупателе.

к)

ментация или какие-либо другие объекты экспорта, которые не подпадают в импортирующей стране под действующие там патенты. Патентную чистоту не следует смешивать с патентоспособностью, так как патентная чистота означает незатрагивание чужих па­ тентов, а патентоспособность указывает на возможность получения патента на данное техническое решение. Из этого следует, что ис­ пользование в изделии технического решения, защищенного со­ ветским авторским свидетельством или патентом, не исключает необходимости проверки патентной чистоты всего изделия, так как патентонечистыми по отношению к данной стране могут быть дру­ гие использованные в изделии технические решения.

15

При проверке патентной чистоты необходимо учитывать поло­ жения патентного законодательства относительно места и срока действия патента. Действие патента ограничено во времени в соот­ ветствии с законами данной страны (в СССР до 15 лет). Патент­ ная чистота ограничена и территориально, так как патент действует только в той стране, в которой он выдан. Проиллю­ стрируем это примером. Конструкция многократного коорди­ натного соединителя (МКС) была запатентована фирмой «Ericsson LM» в Швеции (№ 153269), а также в Англии, Франции, ФРГ и США. Выпускаемые в Советском Союзе координатные АТС типа АТСК 50/200, АТСК 100/2000, городские АТСК и др. имеют аналогичные по своей конструкции МКС, и поэтому не могут по­ ставляться в эти страны до истечения там срока действия патента. Однако для остальных стран они патенточисты и успешно туда экспортируются. Использование в конструкции изделия какоголибо национального авторского свидетельства положения дел не меняет. Так, выдача в СССР авторского свидетельства на ори­ гинальную конструкцию виброгашения выбирающего пальца МКС не обеспечивает советским координатным АТС, в которых этот

изобретении (номер, класс, название, автор, фирма-заявитель, дата приоритета, первый пункт патентной формулы и основной рисунок). В СССР такой бюллетень выходит под названием «Изо­ бретения, промышленные образцы, товарные знаки».

Проверку патентной чистоты необходимо вести с самого начала разработки изделия, и уже на первых этапах НИР и ОКР про­ водить патентный поиск, определяя уровень новлзны принимаемых технических решений. В случае необходимости намечаются пути обхода действующих патентов. Если в ходе поиска обнаружи­ ваются патенты на принципиально важные изобретения, могущие сыграть значительную роль в развитии данной отрасли техники, то технически и экономически обосновывается заявка на покупку лицензии. Если экспорт изделия не предполагается или импор­ тирующая страна еще неизвестна, то анализ проводится по стра­ нам, в которых эта отрасль техники наиболее развита. По про­ водной связи такими странами являются США, Швеция, ФРГ, Англия, а также Франция и Япония.

После окончания каждого этапа разработки изделия резуль­

о патентной чистоте изделия. Формуляр содержит сведения о па­ тентной чистоте всех основных сборочных единиц, покупных из­ делий и ответственных деталей, а также важных конструктивных и схемо-технических решений.

16

Глава 2

Внешние воздействия и защита от них

§ 2.1. Условия эксплуатации

Виды аппаратуры. Всю аппаратуру проводной связи подраз­ деляют в зависимости от условий эксплуатации на стационарную, передвижную, морскую, взрывобезопасную и специальную.

С т а ц и о н а р н а я аппаратура устанавливается в жилых или специальных помещениях, и потому работает при сравни­ тельно стабильных температуре и влажности, причем элементы этой аппаратуры практически не испытывают механических на­ грузок помимо собственного веса и вибраций от работы встроенных электромеханических устройств. Тем не менее при конструиро­ вании стационарной аппаратуры надо считаться с тем, что она должна выдерживать удары, вибрацию и качку при транспорти­ ровке ее на автомобилях, кораблях и по железной дороге к месту установки.

П е р е д в и ж н а я аппаратура предназначается для уста­ новки на различных средствах передвижения, в связи с чем в про­ цессе эксплуатации должна успешно противостоять значительным механическим нагрузкам и колебаниям температуры окружающей среды в широком диапазоне.

М о р с к а я аппаратура связи устанавливается на кораблях и должна нормально работать при значительной качке, вибра­ циях и ударах, а также при сильном коррозирующем воздействии

сивной, хорошо предохраненной от механических ударов и влаги.

повышенной надежностью и способностью противостоять механи­ ческим и климатическим воздействиям.

Основные эксплуатационные требования. Аппаратура провод­ ной связи должна отвечать следующим главным эксплуатационным требованиям:

1. Н а д е ж н о с т ь и з д е л и я — обеспечивается примене­ нием надежных элементов и правильных схемных решений.

покрытий, а также устранением возможности появления уста­ лостных напряжений и износа в результате перегрузки элементов схем.

3. П р о с т о т а о б с л у ж и в а н и я — характеризуется минимальным количеством управляющих и информирующих ор­ ганов.

2 Ю. П. Поне

эксплуатационных площадей, стоимость которых составляет до одной трети стоимости самой аппаратуры.

чительно дестабилизирующих работу аппаратуры. Эти факторы можно условно разбить на три группы:

1) в н е ш н и е (среда) — удары и вибрация, влажность, тем­ пература, загрязненность атмосферы, пыль, солнечная радиация,

струкции, качество изготовления, режим работы, износостойкость, старение;

3) с у б ъ е к т и в н ы е (обслуживание) — условия хране­ ния, условия работы оператора, квалификация и добросовест­ ность оператора, ремонтопригодность.

Цифровые значения внешних механических и климатических

18

Вредное действие таких внутренних факторов, как собственный вес изделий, выделение тепла и старение, проявляется и усили­ вается под воздействием внешних факторов, поэтому их следует рассматривать с учетом влияния окружающей среды.

§ 2.2. Механические воздействия и защита от них

Деформации. Если приложенное усилие превысит напряжение упругости данного материала, то в нем образуются остаточные деформации. Если приложенное усилие превысит предельную прочность материала, то деталь от перенапряжения сразу раз­ рушится.

Величину деформации / рассчитывают по формулам сопротив­ ления материалов; она зависит от места, направления и величины приложенной силы, геометрических размеров детали и свойств материала:

а) деформация растяжения и сжатия

характеризующий условия закрепления стержня; при консольном

ных направлениях усилия. Подставив эти величины в формулы (2.1) и (2.2) и приравняв их, получим:

Анализ уравнения (2.3) показывает, что при консольном за­ креплении стержня (рис. 2.1, а) равенство деформаций будет на­

возрастание / увеличивает перевес деформаций изгиба квадра­ тично.

При жестком закреплении стержня в обоих концах (рис. 2.1, б) равенство деформаций возникает при а = 0,25/. При а > 0,25/