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

Этот закон гласит, что вероятность исправной работы элементов, обладающих опасностью отказов К, убывает со временем по экспо­

ственно. Вероятность исправной работы элемента первого типа составит

Тогда вероятность исправной работы всей системы на основании

Тогда экспоненциальный закон надежности для системы прини­ мает вид

§3.3. Способы повышения надежности элементов

иаппаратуры

Надежность АПС и ее элементов обеспечивается разработкой рациональной схемы, созданием совершенной конструкции, пра­ вильным выбором и успешной реализацией технологического процесса изготовления и, наконец, соблюдением оговоренных условий эксплуатации.

К числу основных мероприятий, направленных на повышение надежности элементов, относятся: а) улучшение конструкции и технологии производства элементов для повышения их способ­ ности противостоять воздействиям климатических и механических факторов; б) внедрение в технологию производства элементов методов электрической тренировки для выявления образцов со скрытыми дефектами; в) облегчение режимов, а также климатиче­ ских и механических условий работы элементов (при проектиро-

60

вании аппаратуры) и периодическая проверка этих режимов и

почтение следует отдавать варианту с более высокой надеж­ ностью элементов);

в) снижение температуры внутри блоков, а также умень­ шение воздействия вибрационных и ударных нагрузок;

г) широкое использование унифицированных стандартизован­ ных узлов, проверенных и отработанных в условиях массового выпуска и обладающих высокой надежностью;

д) облегчение технического обслуживания и ремонта аппа­ ратуры в условиях эксплуатации, в частности обеспечение до­ ступности к отдельным элементам и блокам аппаратуры;

е) предоставление разработчикам возможно более полной информации об опыте эксплуатации ранее выпущенной аппа­ ратуры.

нических условий и другой документации на всех участках производства;

не превышали значений 0,5—0,8. Так, в наиболее надежной ЭЦВМ, «TRANSAC S-2000» соблюдены следующие коэффициенты нагрузки элементов: для конденсаторов — не более 0,1; для ре-

61

зисторов — не более 0,2; для диодов — не более 0,1; для мощных

дый элемент в отдельности). Отношение числа резервных элемен­

как правило, не резервируются ввиду трудностей, возникающих при осуществлении переключающей схемы.

Заложенную при проектировании и обеспеченную при про­ изводстве надежность необходимо возможно дольше сохранить в процессе эксплуатации. Для этого следует выполнять все меро­ приятия, предусмотренные технической документацией, бережно относиться к аппаратуре, предохранять ее от неблагоприятно действующих внешних факторов.

Изучение повреждений аппаратуры разных классов и назначе­ ний показало, что 43% их порождены ошибками при проектиро­ вании (недостатки схемы, неправильный выбор электрических величин,, неправильное применение элементов), 30% относятся к условиям эксплуатации (нагрузки и усилия, не соответствующие заданным, небрежное обслуживание, неправильный режим экс­ плуатации), 20% — к производству (нарушения технических, условий, использование недоброкачественного сырья и дефект­ ных полуфабрикатов). Остальные 7% повреждений вызваны про­ чими и неустановленными причинами.

§ 3.4. Конструктивная надежность

Когда говорят о конструктивной надежности аппаратуры про­ водной связи, имеют в виду надежность и прочность ее конструк­ тивных узлов, а также выбор для разрабатываемой аппаратуры

62

различных механических устройств (двигателей, сельсинов, ки­ нематических узлов). Низкая конструктивная надежность аппа­ ратуры проводной связи обычно является следствием таких при­ чин, как применение материалов, механическая, термическая и электрическая прочность которых не удовлетворяет заданным условиям эксплуатации, или как' размещение деталей на платах и в блоках без учета их температурных режимов. Наиболее типич­ ными примерами этого являются, например: а) размещение электролитического конденсатора или полупроводникового прибора рядом с деталями, выделяющими много тепла (мощные проволоч­ ные резисторы); б) размещение рамок с кнопками вблизи лампо­ вых рамок, в которых лампы на­ ходятся большей частью в рабо­ чем состоянии, что может вы­ звать чрезмерный нагрев и заеда­

очень тонких одножильных прово­ дов; г) небрежная пайка и близкое расположение токонесущих про­ водников в высоковольтных вы­ прямителях.

очередь надежностью крепления наиболее крупных деталей на печатных платах. Совершенно нельзя крепить эти детали только за выводы, с помощью паек. Каждая деталь должна быть укреп­ лена на плате специальной крепежной скобой, винтами, с помощью клея или любым другим способом, при котором ее электрические выводы не испытывают никакой механической нагрузки.

В заключение надо указать, что стремление во что бы то ни стало добиться максимальной надежности коммутационной аппа­ ратуры широкого использования бывает экономически не всегда оправдано, поскольку повышенная надежность требует, как правило, дополнительных затрат. Поэтому практически целесооб­ разнее стремиться не к максимальной, а к оптимальной надеж­ ности Р0пГ, при которой 5 — суммарные затраты на изделие, складывающиеся из затрат на разработку Sp, производство Sn и эксплуатацию 5Э , были бы наименьшими.

На рис. 3.4 показана зависимость S от вероятности безотказ­ ной работы Р (t).

63

Глава 4

Точность изделий и расчет размерных цепей

§ 4.1. Точность деталей

Изделия АПС состоят из множества различных деталей, каж­ дая из которых определяется большим количеством размеров. Соблюдение этих размеров обеспечивает точность изготовления аппаратуры, а, стало быть, и высокое качество средств связи. Чем точнее будут размеры деталей, формы поверхностей и их взаимное расположение, тем выше окажутся эксплуатационные параметры изделий, их надежность и долговечность. Вместе с тем

Таблица 4.1

Ряды нормальных размеров (по ГОСТ 6636—69)

64

стремление увеличить точность размеров приводит к повышению стоимости изделий и трудоемкости их изготовления.

Ряды нормальных размеров В целях уменьшения количества типоразмеров режущих и контрольно-измерительных инструмен­ тов все номинальные размеры должны выбираться из рядов нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636—69). Стандартом определены четыре основных ряда и один дополнительный ряд, которые частично (в интервале от 1 до 10 мм) приведены в табл. 4.1. Предпочтительнее пользоваться рядами с более крупной града­ цией. Отступления от нормальных рядов размеров допустимы только для технологических и междуоперационных размеров.

Выбор точности размеров. Допуски на основные конструктив­ ные размеры выбираются исходя из назначения детали и условий ее взаимодействия с другими деталями в сборочной единице. Выбор данной точности должен быть экономически оправдан, поскольку завышение точности может потребовать применения более трудоемких и дорогих способов обработки и контроля.

Стоимость механической обработки С обратно пропорцио­ нальна требуемой точности б (величине поля допуска на размер):

Анализ кривой показывает, что с особой осмотрительностью следует выбирать точность у классов выше 3-го, так как ужесто­ чение допуска даже на небольшую величину ах дает значительное возрастание стоимости обработки — на величину bv При низких же классах точности выигрыш в трудоемкости 62 от понижения точности незначителен, тогда как увеличение поля допуска на величину а2 может привести к значительному ухудшению рабо­ тоспособности или собираемости изделия.

чить данным методом обработки на станке, находящемся в хоро­ шем состоянии, не прибегая к специальным средствам или прие­ мам. Д о с т и ж и м о ю точность может обеспечить рабочий высокой квалификации на прецизионном станке с помощью вы­ сококачественных режущих и контрольных инструментов. Обычно достижимая точность на 1—2 класса выше экономической. Назна­ чать достижимую точность из-за ее высокой стоимости целесооб­ разно только в отдельных случаях, да и то лишь в индивидуаль­ ном и серийном производстве. Для изделий же массового про­ изводства правильнее перейти в данном случае на другой, более рациональный метод обработки.

В табл. 4.2 приведены ориентировочные данные о точности и

водства, где точность размера проверяется предельными калиб­ рами. Если нет специальных конструктивных требований, то все поле допуска ставится в сторону материала, т. е. «в плюс» для

Чем ниже Начальная неровность поверхности, тем меньшая сила необходима для перемещения детали в зазоре и тем меньше зона первичного износа трущихся поверхностей (рис. 4.2), по­ скольку скорость износа соприкасающихся поверхностей обратно пропорциональна изменению величин опорной поверхности. В со-

66

Таблица 4.2

Точность и чистота поверхности при различных способах обработки

единениях с натягом низкая чистота поверхности приводит к ослаб­ лению усилия сцепления деталей по сравнению с расчетом, так

Для механически обрабатываемых поверхностей с диаметром более 10 мм желательно назначать чистоту поверхности на один класс ниже, чем для малых поверхностей, рекомендуемые классы чистоты которых приведены в табл. 4.2.

На чертеже детали с металлическим или химическим покры­ тием проставляют, как правило, класс чистоты до покрытия детали.

Назначение посадок. Характер соединения двух сопрягаемых деталей определяется фактическими размерами этих деталей и допусками, в пределах которых размеры могут колебаться.

Система допусков и посадок, приведенная в ГОСТ 7713—62, позволяет конструктору заранее задать нужную точность изгото­ вления изделий для получения необходимого вида их сопряжения.

С к о л ь з я щ и е посадки С применяют чаще всего, так как они обеспечивают наименьший зазор, равный нулю, хорошо центрируют и дают малые перекосы. Посадки С и С 3 применяют для точных направляющих стержней, цилиндрических опор и прямолинейных направляющих при необходимости точного цен­ трирования. Их используют также в ответственных, часто раз­ нимаемых местах неподвижных соединений с дополнительным креплением (например,' в ловителях разъемов). Посадки С4 и С 6 применяют в направляющих и опорах с грубым центрированием,

68

а также в деталях, подлежащих склеиванию и п,айке (пример: монтажные отверстия печатных плат).

няют для точных сопряжений деталей, вращающихся со средней скоростью или передвигаемых от руки и требующих достаточно свободного хода при возможных термодеформациях. Посадки X s и Х4 , дающие значительные зазоры, применяют в условиях воз­ можного возникновения опасного перегрева или искривления

Рис. 4.3. К расчету зазора (а) и натяга (б)

направляющих. Их часто используют для ручек, дисков и других

садки, дающие большие зазоры, применяют при большой длине направляющих, а также при больших скоростях движения.

Посадки н а п р я ж е н и я Н и т у г у ю Т применяют для неподвижного крепления при точном центрировании (напри­ мер, подшипников, установочных штифтов, шестерен). Неподвиж­ ность гарантируется добавочным креплением. Посадки Т и Н

соединения, допускающего без добавочного крепления значитель­ ные осевые усилия.

При назначении посадок следует учитывать, что шерохова­ тость и другие отклонения формы приводят к тому, что контакт сопрягаемых поверхностей происходит только по наиболее вы­ соким вершинам, но затем, в процессе эксплуатации, характер посадки изменяется.

Расчет зазора и натяга. Наиболее вероятные значения зазора и натяга, а также возможные минимальные и максимальные зна­ чения их рассчитываются как величины замыкающего звена раз­ мерной цепи. На рис. 4.3 представлены исходные положения соединяемых деталей, причем весь допуск условно показан с одной стороны.

69