Разработка конструкции

§ 2.7. Разработка конструкций электрических соединений на основе печатных плат

§ 2.7, Разработка конструкций электрических соединений на основе печатных плат...................................................................................................... 127

Проектная группа стадий. Проектную группу стадий обычно выполняют во время опытно-конструкторской работы (ОКР). Работа осуществляется под единым техническим и научным руководством в двух взаимосвязанных 'направлениях: по электрической схеме и по конструкции. Разработкой схем и принципа действия, включая макетирование и экспериментальную проверку электрических схем, заняты радиотехнические подразделения. Разработка конструкций, включая все исследования конструкции РЭА и составных частей, выполняется конструкторскими подразделениями. Исследования опытных образцов изделий проводятся совместно.

В процессе роста мощности и рабочего напряжения трансформаторов перед трансформаторостроением возник ряд проблем: повышение к. п. д., совершенствование системы охлаждения, разработка конструкций, устойчивых как в отношении перенапряжений при возникновении высоких напряжений в линии передач, так и механических усилий при внезапных коротких замыканиях. Путем примене-

Изучение процессов в изоляции при воздействии высоких напряжений, исследование и определение характеристик электрической прочности изоляции электрооборудования при различном характере воздействующего напряжения, изучение перенапряжений в электроустановках и разработка средств и методов защиты от перенапряжений, разработка конструкций изоляционных устройств высоковольтного электрооборудования, наконец разработка методов контроля и испытания изоляции составляют основное содержание отрасли электротехники, получившей название техника высоких напряжений.

Помимо конструктивного совершенствования и повышения мощности термоэлектрических генераторных установок с ядерными реакторами в Советском Союзе ведется разработка конструкций радиоизотопных генераторов. Для генерирования электрического тока в них используется тепло, образующееся при распаде радиоактивных изотопов кобальта, кюрия, полония и др. Они имеют небольшие габаритные размеры и надежно действуют в течение длительного времени без подзарядки (в зависимости от продолжительности периода полураспада соответствующих радиоактивных элементов) и по количеству энергии, вырабатываемой на 1 кг собственного веса, превосходят электрохимические батареи.

Разработка конструкций реактивных двигателей началась в СССР еще с 1929 г. в Ленинградской газодинамической лаборатории (ГДЛ) и затем в группах изучения реактивного движения (ГИРД), основанных в Ленинграде и Москве Центральным советом Осоавиахима9. В 1932 г. в МосГИРД

Первый отечественный турбовинтовой двигатель ТВ-2М был сконструирован в 1953 г. коллективом, возглавлявшимся А. Д. Швецовым и позднее руководимым П. А. Соловьевым. Летные испытания двигателя на экспериментальных самолетах и «летающих лабораториях» подтвердили возможность обеспечения высокой скорости и высоты полета и высокую экономичность работы силовой установки. Конструкторским коллективом А. Г. Ивченко был создан турбовинтовой двигатель АИ-20 с осевым десятиступенчатым компрессором, кольцевой камерой сгорания и трехступенчатой турбиной. Его взлетная мощность равна 4000 э. л. с., а удельный вес по взлетной мощности составил 0,27 кг/э. л. с., тогда как наименьший удельный вес поршневого двигателя М-63 — 0,464 кг/л. с. Ресурс турбовинтовых двигателей, при запуске в серийное производство не превышавший 200 рабочих часов, в результате совершенствования технологии и конструктивных улучшений был увеличен до нескольких тысяч часов. Началась разработка конструкций пассажирских самолетов с турбовинтовыми двигателями.

Разработка конструкций и освоение изготовления ртутных выпрямителей мощностью по току 900 А и напряжению 130 кВ открыли путь к созданию линий электропередачи напряжением до 800 кВ и передаваемой мощностью до 1 млн. кВт.

39. Кампайна Р., Роус Дою. Предварительная разработка конструкций и оценка характеристик солнечного термоэлектрического плоского генератора.— В кн. Энергетические установки для космических аппаратов. М., 1964, с. 131—147.

В настоящее время ведется разработка конструкций объемных постов управления, распределительных пунктов и т. п., которые будут изготовляться на заводах и доставляться на место установки в полностью собранном, готовом для включения в схему виде или частично разобранными на укрупненные два-три блока, легко стыкуемые между собой при установке на место. Все более широкое применение будут получать малогабаритные, полностью закрытые (герметизированные) РУ с изоляцией из эпоксидной смолы.

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ

Глава 5. Разработка конструкции............ 126

Система автоматизированного проектирования предусматривает соединение в одну систему всех стоящих при проектировании задач. При этом выходная информация одного этапа машинного проектирования является исходной для последующего с исключением ручных процедур преобразования информации. Можно САПРЭМ разбить на следующие отдельные относительно автономные подсистемы: расчетное и конструкторское проектирование, ведение чертежной документации в серийном производстве. Можно проследить следующие основные этапы системы проектирования. На основе математической модели электрической машины (а ею является методика расчета) осуществляются оптимизационные расчеты активной части машины. Далее проводятся поверочные расчеты, которые охватывают все технические характеристики электрической машины и предусматривают унификацию и доводку важнейших элементов и узлов машины. Поверочные расчеты проводятся в диалоговом режиме работы расчетчика с ЭВМ. Проектировщик задает исходные данные с помощью дисплея и на его экране получает информацию о результатах расчета. Параметры и характеристики, полученные в результате поверочных расчетов, используются для разработки конструкции. При этом используется пакет прикладных программ машинной графики. Автоматизация проектирования конструкции предусматривает воспроизведение отдельных элементов конструкции, которые на основе многолетнего опыта имеют отработанные формы и не претерпевают существенных изменений. Проектирование конструкции с применением ЭВМ содержит в основном те же этапы, которые имеются при «ручном» конструировании, а именно: разработку общего вида, сборочных единиц и деталей, окончательное оформление чертежей, спецификации и другой конструкторской документации. Для разработки общего вида электрической машины необходимо предварительно выбрать основные принципиальные конструктивные решения, а для проектирования элементов конструкции, создать математические модели этих элементов. С этой целью должны быть определены функциональные зависимости размеров элементов от главных размеров, высоты осей вращения электрической машины. Разработка конструкции включает в себя прочностные, виброакустические и другие расчеты. Изменение конструкции в процессе проектирования требует итерационного повторения поверочных расчетов.

3 Разработка конструкции (выполнение чертежей общих видов 30

Разработка конструкции электрических соединений РЭС осуществляется на основе системного подхода, который рассмотрим применительно к разработке конструкции печатной платы цифрового устройства. Эта задача особенно актуальна для одноплагных конструкций микроЭВМ, доля которых к 1995—2000 гг. составит 80...90% всех выпускаемых ЭВМ. Переход на одноплатные конструкции обусловлен достижениями в технологии (освоение выпуска БИС микропроцессоров и полупроводниковых ЗУ).

При выборе СОТР без использования систем автоматизированного проектирования предварительная их оценка может быть осуществлена по диаграмме, представленной на 3.14. Для этого необходимо определить условную поверхность охлаждаемой аппаратуры по формуле S = 2[/1/2 + (/1 + /2X3-^3]' гДе /i> /2* 'з — габаритные размеры аппаратуры", м; /^коэффициент заполнения, определяемый отношением суммарного объема элементов к полному объему Затем вычисляется удельная тепловая мощность g = P/S, где Р — в Вт; S—в м2. Откладывая по оси ординат допустимый перегрев, а по оси абсцисс — g, можно определить область, соответствующую тому или иному способу теплоотвода. Далее производится разработка конструкции РЭС и СОТР, составляется тепловая модель (определяются наиболее значимые способы теплоотвода для различных уровней иерархии), составляется тепловая схема РЭС и отдельных узлов (тепловые

К конструкторским з ад а ч а м, выполняемым на стадии рабочей документации, относится разработка конструкции устройства и входящих в него функциональных узлов, методики их испытаний и др.

Конструирование ИМС представляет собой сложный, многоэтапный процесс, тесно связанный с более общим процессом проектирования РЭА, для которой предназначаются разрабатываемые ИМС. Процесс проектирования РЭА на ИМС условно можно разбить на несколько этапов, важнейшими из которых являются: / — разработка и согласование технического задания (ТЗ) на изготовляемую аппаратуру; 2 — синтез функциональной схемы аппаратуры; 3 — обоснование выбора конкретных физических методов реализации функциональных преобразований; 4 — согласование оптимальных требований к сложности ИМС и других компонентов аппаратуры; 5 — синтез принципиальных электрических схем ИМС, отдельных узлов РЭА и электрических соединений компонентов РЭА; 6 — разработка конструкции ИМС и узлов РЭА; 7 — разработка и обоснование выбора, технологических методов изготовления ИМС и узлов РЭА; 8 — разработка конструкции РЭА в целом; 9 — разработка технологии изготовления РЭА; 10 — разработка методики измерений и испытаний ИМС и РЭА.

Система автоматизированного проектирования предусматривает соединение в одну систему всех стоящих при проектировании задач. При этом выходная информация одного этапа машинного проектирования является исходной для последующего с исключением ручных процедур преобразования - информации. Можно САПРЭМ разбить на следующие отдельные относительно автономные подсистемы: расчетное и конструкторское проектирование, ведение чертежной документации в серийном производстве. Можно проследить следующие основные этапы системы ,проекти-рования. На основе математической модели электрической машины (а ею является методика расчета) осуществляются оптимиза-•ционные расчеты активной части машины. Далее проводятся поверочные расчеты, которые охватывают все технические характеристики электрической машины и предусматривают унификацию и доводку важнейших элементов и узлов машины. Поверочные расчеты проводятся в диалоговом режиме работы расчетчика с ЭВМ. Проектировщик задает исходные данные с помощью дисплея и на его экране получает информацию о результатах расчета. Параметры и характеристики, полученные в результате поверочных расчетов, используются для разработки конструкции. При этом используется пакет прикладных программ машинной графики. Автоматизация проектирования конструкции предусматривает воспроизведение отдельных элементов конструкции, котог рые на основе многолетнего опыта имеют отработанные формы и не претерпевают существенных изменений. Проектирование конструкции с применением ЭВЛ? содержит в основном те же этапы, которые имеются при «ручном> конструировании, а именно: разработку общего вида, сборочных единиц и деталей, окончательное оформление чертежей, спецификации и другой конструкторской документации. Для разработки общего вида электрической ма"-шины необходимо предварительно выбрать основные принципиальные конструктивные решения, а для проектирования элементов конструкции, создать математические модели этих элементов. С .этой целью должны быть определены функциональные зависимости размеров элементов от главных размеров, высоты осей вращения электрической машины. Разработка конструкции включает в себя прочностные, виброакустические и другие расчеты. Изменение конструкции в процессе проектирования требует итерационного повторения поверочных расчетов.

Эти устройства представляют собой сложный комплекс электромеханических и электронных узлов, проектирование и изготовление которых требует большой технической и технологической культуры. Основными вопросами, от уровня решения которых зависят характеристики внешних ЗУ, являются: разработка конструкции, выбор материала и технологии изготовления магнитного носителя, проектирование магнитных головок, проектирование механизма поддержания зазора между головками и носителем, разработка электронных схем записи и считывания информации. Кроме того, возникает ряд специфических проблем при конструировании отдельных видов внешних ЗУ.

2) разработка конструкции;