лекции / КТОП-лекции

Конструирование являясь составной частью процесса разработки САУ представл собой сложный комплекс взаимосвязанных работ при выполнении которых необх учет разносторонних требований конструкции, а также знания совр технологии, схемотехники, импульсн техн, сопр мат-лов и др.

Конструкция совр САУ-это комплекс различных по природе деталей, опред образом объединенных друг с другом электрически и механически и призванных выполнять заданные функции в заданных условиях и режимах эксплуатации. От правильного выбора этих деталей мат-лов из к-х они иготовл, прав их размещение, закрепл и объединения зависят важнейш хар-ки аппаратуры-быстродействие, надежность, потребляемая мощность итд.Функц сложность РЭА определяет ее аппаратную сложность и оценивается числом схемных и активных эл-тов.

С увелич аппаратурн сложности возникает противоречия цепочки взаимодействующих факторов: сложности, надежности, масса, энергопотребляемости, стоимости. Здесь важную роль играет конструктор, к-й путем создания и совершенствования новых методов конструирования, применения материалов и методов формы образования деталей и узлов, новых технологий изготовления, разрешает эти противоречия.

Классификация

РЭА:функциональное назначение(радиолокация, телевизионная, радиосвязь, проводная связь, телеграфная, звукозапис-я аппаратура, вычислительная, телемеханика, автоматич управл и регулирование, гидролокационная, навигационная, электротехническая, контрольноизмерительная, ультразвуковая); Условия эксплуатации(климатические, механические, радиационные);Схемотехн база; Конструкт база; Объекты размещения(стационарная, портативная, транспортная(бортовая:космическая и самолетная; наземная:автомобильная, железнодорожн, гусеничная).

Климатические факторы- изменение темп-ры и влажностиокруж среды; тепловой удар, увеличение или уменьш атмосферного давления; наличие потоков пыли, песка; присутствие активных веществ в окр среде; наличие солнечн облуч, грибковых образований, микроорганизмов и грызунов, дождь и брызги.

Действие климат факторов опред климатич зоной. Климатическая зона – участок пов-сти земли, на кот-м в течении 30-50 лет набл пост метеоролог усл. В гост стандарте зоны опредГОСТ15150 и буквами У-умеренная, ХЛ-холодная, Т-тропическая, ТР-тропич влажная, ТС-тропич сухая, М-умеренно холодн морская, ТМ-тропич морская, ОМ-для судов с неогранич районом плавания, О-все климат зоны на суше, В-для всех зон на море и на суше.

Усл эксплуатации зависят от того где размешена аппар-а 1-на открытом воздухе, 2-усл мало отлич от откр воздуха, 3-работа в неотапл помешении с есеств вентиляцией помещения, 4-закрыт отапливаемые вентилир-е помещения, 5-помешение с повышенной влажностью.

Механ факторы:воздействия вибрации, удары, линеные ускорения, аккустический удар, наличие невесомости.

К радиац факт-м отн космическую радиацию, ядерную радиацию от реакторов и атомн двигат, облучение потоками -фотонов, альфа частиц и др.К радиац факторам наиболее устойчивы металлы, из-за высокой концентр свободных зарядов.

Виброустойчивость опред способн устойчиво работать в усл вибрации.

Вибропрочность –способность противостоять разрушит возд вибрации в нераб сост и продолж нормально работать при вкл, после снятия вибрац нагруз.

Хар-р интенсивности воздейст факторов зависит от тактики использ и объекта размещения аппарат-ры.

Стационарн аппарат предназн для работы в опред наземном пункте.

Транспортируемая аппарат устанавл и эксплуатир-ся на автомобилях, В ж/д и гусеничн транспорт, морская и бортовая аппарат.

Портативная аппарат занимает промежуточн положение м/у стац и трансп.

Условия эксплуатац указыв в ТЗ, кот выдается в конструкт подразд на разраб-ку аппарат.

Усл эксплуатац здаются 2 способ: указанием группы эксплуат изд по соотв стандартам и перечисл действ-х факторов с указанием числ знач.Знания климатич и мез пар-ров возд на РЭА необх для расчета констр на прочность и жесткость, для выбора ЭРЭ.

Схемотехн база – РЭАоценивается № поколения, Покол РЭА= это совокупность функц-х конструктивных и технолог-х поколений опред-го вида изделия, разраб с использ новых НТ достижений в течении одного временного интервала.

По конструкт базе, под к-й понимается совокупность мех эл-тов конструкции РЭА, обеспеч мех прочность и защиту от доста-х возд, а также мех управл аппаратн устр-ми.

РЭА делится на : мех детали и узлы управления и несущие конструкции.

Мех дет и узлы управл служат для плавного и скачкообразн вращат и поступат перемещенияисполнит устр-в, к-е наз перестраивающие устр-ва(н-р перекл перем емкости, при измен подвижн частей таких эл-тов измен вх и вых )

Несущая конструкция-эл-т или совокупн эл-тов конструкции, предназнач для размещения сост частей аппаратуры и обеспеч их уст-ти к воздействиям дестаб факторов в заданных усл эксплуатации.

НК явл сложной мех сист, сост из большого кол-ва различн дет и эл-тов соед м/у собой разъемн и неразъемн соед. Она обеспеч необх полож ЭРЭ в простр, наличие опред электрич и магн связей м/у ними придает изделию товарный вид. К НК отн-ся печатные и монтажные платы, рамки, каркасы итд.

Методы стандартизации: преемственность; повторяемость; типизация; унификация(параметрический ряд:размероподобные, однотипные, типоразмерные; размероподобные: произвольно компановочные, кратноизменяющиеся).

Нормализация-метод внедрения в пределах предприятияобъединения или отрасли рационально ограничивающей разнообразие типа размеров, конструкций, мат-лов, полуфабрикатов и др норм общей применяемости.

Электромагнитная совместимость(эмс) это способность РЭА одновременно функц в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздейст на нее непреднамеренных радиопомех и не создавать недопустимых помех другим РЭА.

Непреднамеренная радиопомеха- рад-меха создаваемая источником искусств происхождения не предназначенная для нарушения функц РЭА.

Межсист-я непреднамеренная радиопомеха возникает м/у РЭА разных радиосистем.

Внутрисист – возникает м/у РЭА одной системы.

Электромагн помехи создают прежде всего передающие устр-ва РЭА, а также электротехн устр-ва и электронные приборы использ для научных исслед-й.

Параметрами РЭА влияющими на эмс явл ширина полосы радиочастот в неполосное побочное, комбинационное, интермодуляционное, паразитное радиоизлучение передатчиков.

Восприимчивыми к эмс явл приемные устр-ва, различные средства электронной автоматики и ВТ.

Параметрами РЭА искаженными электромагн помехой явл побочный канал приема, блокирование, частотная избирательность,перекрестное искажение. Помехи распростр по проводам и по эфиру. При компановке блоков, узлов и устройств необх знать:методы заземления, обоснование применения фильтров и их хар-ки, взаимное расположение и разнос блоков с учетом ориентации электромагн полей и их критичность с точки зрения электромагн совместимости, взаимное экранирование и изоляция.

При разработке РЭА необх правильно выбирать: металл и его сортамент; вид покрытия, секционность конструкции, методы установки и размещения узлов, а также правильно конструировать несущие конструкции и вентиляционные отверстия; элементы установки кнопок, переключ, тумблеров, индикаторов и др элементов выход-х на панель; способы установки и заземления кабелей и разъемов.

Надежность-св-во изделия сохранять во времени в установленных пределах все параметры характ-е способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, техн обслуж, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность состоит из сочетания св-в безотказност, долговечности, ремонтопригодности и охраняемости.

Безотказность- св-во изделия сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или нек-й наработки, под к-й понимается продолжительность или объем работы.

Все отказы делятся на внезапные и постоянные. Внезапные отказы хар-ся скачкообразным изменением значений одного или неск-х заданных параметров изделия, обусловл скрытыми технологическими, конструкторскими и др дефектами, устраняется заменой эл-тов или их ремонтом.

Постепенные отказы хар-ся постепенным изменением параметров, обусл-ся старением элементов, воздействиемокруж среды. Устраняется ремонтом, заменой или регулировкой.

К элементам для к-х преоблад явл внезапные отказы относятся интегральные схемы, ЭРЭ, элементы проводного монтажа, сварные и паяные соединения.

Долговечность- св-во изделия сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживанияи ремонта.

Работоспособное состояние – сост изделия при к-м все параметры характ-е способность выполнять заданные функции соответствует нормативно техн докум и конструкторск док-м.

Предельное сост – сост при к-м дальнейшее применение изделия по назначению недопустимо и нецелесообразно.

Ремонтопригодность – св-во изделия закл-ся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособности сост-я путем проведения техн обслуж ремонта.

Сохраняемость – св-во изделия сохранять показатели безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортировки.

Принципы компановки: Модульный метод компановки явл одним из общих принципов конструирования рэа. К частным принципам компоновки относятся пространственный (объемный) и поверхностный(планарный) методы компановки устройств и их частей.

Пространственный принцип компановки был реализован в блочном методе компановки устройств, характерном для РЭА первого поколнения. Главный недостаток принципа –полное отсутствие возможности автоматизации, конструированияи унификации изделий.

Поверхностный принцип закл-ся в функционально-узловом методе компановки характерен для РЭА 2-3го поколения. Осн его особенности в том, что все эл-ты конструкции можно разместить на одной плоскости, при соизмеримых высотах комплектующих изделий, при этом стало легче обеспечивать требования унификации и стандартизации модулей и автоматизировать процессы проектирования, конструирования и изготовления устройств. В аппаратуре 2го поколения большое число эл-тов самой разнообразной формы препятствовала автоматизации компановочных работ. Криволинейная форма большинства эл-тов плохо согласовывалась с прямоугольной формой поверхности монтажной плоскости модулей, что не позволяло эффективно использовать поверхность. Существенным недостатком компановки модулей апп-ры 2го поколения явл отсутствие регламентации, ориентирования эл-тов на пов-сти монтажной плоскости модуля, этому препятствовало разнообразие форм эл-тов модуля. Начиная с 3го поколения при разработке корпусов интегральных схем в основном отказались от использования эл-тов цилиндрической формы, приняв за основу прямоуголную. Существенным шагом в этом направлении явл введение координатной сетки, привязанной к сторонам печатной платы, формулировка требования установки одного из выводов эл-тов в точке пересечения коорд сетки стало первым шагом на пути автоматизации компановки РЭА. Спецификой компановки ячеек с применением ИС явл разделение платы на монтажную и технологическую зоны.При этом компановка эл-тов ячейки (за искл разъема) регламентировалось только монтажной зоной, технологическая зона сост из 4х краевых полей вокруг монтажной зоны, предназн для крепления печатной платы технологической оснастки при сборке, монтаже и контроле ячеек, а также для укрепления несущей конструкции (рамки) установки разъема с выводами или планки с контрольным гнездами. Если для модулей 2го поколения характерно произвольное расположение эл-тов, то специфика ячеек с применением ИС это выделение участка монтажной зоны, на к-й сконцентрированы преимущественно микросхемы, при этом привязка выводов корпусов Иск точкам пересечения коорд сетки ПП, привела к упорядочиванию расположения ИС в виде рядов и верт столбцов.Требования помехозащищенности ячеек приводит к необх введения фильтра цепей питания. Этот фильтр сост из резисторов и конденсаторов, поскольку цепи питания обычно выводятся на крайние выводы разъема ч/з концевые контакты эл-ты фильтра устанавливаются на местах крайних микросхем расположенных на пересечении крайних столбцов с рядом ближайших концевых контактов. Применение навесных РЭА в сочетании с ИС не дают полностью реализовать их преимущества, особенно резко этот недостаток стал проявляться по мере степени роста интеграции ИС.Для борьбы с этим недостатком навесные ЭРЭ стали упаковывать в микросборки корпуса к-х конструктивно и технологически согласуются с корпусамиИС высокой степени интеграции.

В аппаратуре 4го поколения при компановке ячеек однозначно использ разделение монтажной зоны на отдельные участки для компановки ИС и микросборок, а также появились конструкции ячеек и блоков с общей герметизацией, в к-х применяются безкорпусные микросборкив сочетании с безкорпусными ИС. Разделение монтажного пространства на зоны характерно не только для ячеек на ИС и МСБ, но также и для более высоких уровней компановки аппаратуры, таких как болк, прибор, шкаф.

Центральную часть конструкции сост зона ячеек, в к-й располагается пакет ячеек, выдвигаемый вправо при контроле и профилактике, с левой стороны блока предусмотрена зона комутации ячеек, где сосредоточены розетки разъемов, к-е впаиваются в объединительную ПП(кросс-плата). В задней части блока или в передней предусмотрена зона коммутации вых разъемов. Блоки устанавливают в шкафы, стойки, стеллажы.

Спецификой компановки ап-ры на ИС и МСБ явл строгая ориентация расположения всех эл-тов (с привязкой выводов ИС и МСБ в точкипересечения координатной сетки ПП) и разделение монтажной области на участки компановки эл-тов по принципу объединения в одной зоне однотипных эл-тов.