Таблица 4.6. Клеящие материалы

Тип клея	Марка клея	Свойства
Фенолкаучуковый	ВК_32-200, ВК_3, ВК_4, ВК_13	Клеевые соединения теплостойки, хорошо выдерживают циклические нагрузки, обладают хорошей адгезией к металлам, благодаря эластичности пленки обеспечивается прочность соединения при неравномерном отрыве.
Фенолополивинилацеталевые	БФ_2, БФ_4	Применяют для склеивания металлов, пластмасс, керамики и других твердых материалов. Теплостойкость клеевых соединений невысокая, водостойкость удовлетворительная.
Фенолокремнийорганические	ВК_18, ВК_18М	Содержат в качестве наполнителей асбест, алюминиевый порошок и др. Клеи являются термостойкими, устойчивы к воде и тропическому климату, обладают хорошей вибростойкостью и длительной прочностью. Рабочая температура до 600 °С.
Клеи на основе эпоксидных смол, холодного отверждения	Л_4, ВК_9, КЛН_1, ВК_16, ЭПО	Отверждение клеев происходит при помощи отвердителей без выделения побочных продуктов, что почти не дает усадочных явлений в клеевой пленке. В результате полярности эпоксидные смолы обладают высокой адгезией ко всем материалам. Для всех эпоксидных клеев характерна хорошая механическая прочность, атмосферостойкость, устойчивость к топливу и минеральным маслам, высокие диэлектрические свойства.
Полиуретановые клеи горячего холодного отверждения	ПУ_2, ВК_5, ВК_11, лейконат	В состав клея входят полиэфиры, полиизоцианаты и наполнитель (цемент). При смешении компонентов, происходит химическая реакция, в результате которой клей затвердевает. Клеи обладают универсальной адгезией, хорошей вибростойкостью и прочностью при неравномерном отрыве, стойкостью к нефтяным топливам и маслам. Такие клеи токсичны.

Выбор защитных покрытий

Защитные покрытия предназначены для защиты изделия от вредного воздействия окружающей среды. По составу защитные покрытия подразделяют на лаки, эмали, грунты. В состав лака входит смола, пластификаторы, ускорители, стабилизаторы. Эмали состоят из лака и красителя. В состав грунта входят лак и краситель, обладающий защитными свойствами. Марки защитных покрытий представлены в таблице 4.7.

Таблица 4.7. Защитные покрытия

Марки	Основные свойства и назначение
Перхлорвиниловые эмали ХВ_124, ХВ_125, (серый, серебристый, красный)	Покрытия негорючие с удовлетворительной адгезией к металлу и дереву. Выдерживают температуру от -60 до +90 °С. Предназначены для покрытия загрунтованных поверхностей металлов. Подходят для использования в тропическом климате.
Меламиноалкидные эмали группы МЛ_12 (зеленый, белый, красный, синий, черный, серый, желтый)	Покрытия прочны, тверды хорошо полируются. Выдерживают температуру от -60 до +100 °С. Окраска предварительно загрунтованных металлических поверхностей. Подходят для использования в тропическом климате.
Лак 170 (бесцветный); Нитроцеллюлозные эмали: ЭМ_508 (защитно-зеленый), НЦ_25 (белый, кремовый, бежевый, зеленый, голубой, синий)	Покрытия полуглянцевые, прочные, обладают высокой декоративностью, полируются. Выдерживают температуру от -60 до +60 °С. Предназначены для покрытия загрунтованных металлических поверхностей. Для использования в умеренном климате.
Сополимервинилхлоридные эмали ХС_78 (темно-коричневый, красно-коричневый)	Покрытия твердые, прочные. Выдерживают температуру от -60 до +60 °С. Предназначены для антикоррозионных покрытий стали и алюминия при воздействии пресной и морской воды.
Глифталевая эмаль ГФ_820 (серебристый)	Выдерживает температуру от -60 до +300 °С. Неустойчива к действию кислот и щелочей, наносится без грунта.
Лак ЭП_9114	Электроизоляционный, двухкомпонентный лак, с малым содержанием растворителя предназначен для защиты печатных узлов, эксплуатируемых в интервале температур от -60 до + 25 єС в любом климатическом районе, в т. ч. и в условиях тропического климата.
Эмаль ЭП_992, ЭП_992Э, ЭП_992Р (красно-коричневая, салатная, кремовая, голубая)	Для покрытия деталей электрических машин, для окрашивания постоянных непроволочных резисторов и других радиодеталей. Покрытия эмалью ЭП_992Э отличаются повышенной эластичностью, стойкостью к термоциклированию.
Полиуретановый лак УР_231 (светло-коричневый)	Покрытие твердое, прочное, выдерживает температуру от -60 до +120 °С. Предназначен для защиты изделий из металлов и пластмасс. Обеспечивает повышенную электроизоляцию.
Грунтовка АК_070 (желтая)	Для грунтования деталей из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и стали углеродистой и нержавевеющей. Перекрываются материалами типа АК, ПФ, ГФ, ЭФ, ХВ, ХС, ФЛ и другими. Обеспечивают долговечность, противокоррозионную стойкость и водостойкость системы лакокрасочного покрытия.

• Исходя из приведенных данных, выбираются:
• - Лак ЭП_9114 - для покрытия печатного узла,
• - Лак УР_231 - для покрытия мест паек,
• - Грунтовка АК_070 - для покрытия металлических крышек элементов,
• - Эмаль ЭП_572 - для нанесения надписей.

Технологическая схема изготовления МПП:

- сенсибилизация и активация;

- химическое меднение;

- создание защитного рельефа;

- гальваническое меднение;

- гальваническое осаждение слоя стойкого при травлении;

- удаление резиста;

- травление;

- создание не металлизированных отверстий;

- нанесение маски для пайки;

- маркировка.

Описание конструкции модуля напряжений

Сборочный чертеж модуля напряжений МН-М представлен на чертеже ДП.6155.002СБ.

Конструктивно модуль МН-М состоит из двух плат: многослойной печатной платы и металлической печатной платы.

Сборочный чертеж многослойной печатной платы представлен на чертеже ДП.6155.003СБ. Размеры платы составляет 160х115 мм, толщина - 2 мм. Крепление ЭРЭ осуществляется с помощью винтов поз. 1, 61; клея поз. 62 и мастики поз. 46, 50. Изоляцию элементов от проводящих слоев обеспечивают прокладки поз. 52, 53 и подставки поз. 95, 96. Выводы припаиваются к контактным площадкам или в сквозные специальные отверстия. Плата крепится к металлической с помощью 4_х колонок, привинченными винтами, а также разъемом Х1 к коммутационной плате через.

Сборочный чертеж металлической платы представлен на чертеже ДП.6155.004СБ. Элементы повышенным тепловыделением привинчены к плате с помощью винтов с предварительным нанесением теплоотводящей пасты поз. 8. Остальные ЭРЭ приклеены мастикой поз. 5. Электромонтаж выполнен припоем. Электрическая связь между ЭРЭ обеспечивается и многослойной печатной платой проводами. Плата металлическая является задней крышкой пульта и привинчивается винтами к корпусу.

5. Разработка конструкции ПУИ

Составные части конструкции находятся в иерархической соподчиненности. В конструкциях можно выделить пять уровней:

- уровень 0 - интегральная микросхема;

- уровень I - ячейки, модули, типовые элементы замены;

- уровень II - панель, субблок, блок;

- уровень III - стойки, шкафы;

- уровень IV - система.

Модуль - структурная единица уровня I, представляет собой прямоугольную печатную плату, на которой с одной или с обеих сторон располагаются микросхемы. Закрепление модуля на блоке осуществляют с помощью штырей, перпендикулярных плоскости платы модуля и монтируемых или на самом модуле, или на базовой плате блока. Блок - конструктивная единица, представляющая собой совокупность функциональных ячеек, реализующая функции преобразования информации.

Небольшие бортовые конструкции монтируют непосредственно из модулей. В этом случае модули вместе со смонтированными на них микросхемами устанавливаются непосредственно на базовую плату, образуя блок, который затем помещают в корпус с разъемом.

ПУИ выполнен в виде конструктивно-законченного блока. Пульт состоит из корпуса с коммутационной платой и КФМ.

Соединение корпуса с КФМ производится при помощи электрических соединителей и узлов крепления. Для повышения ремонтопригодности конструкции должна быть предусмотрена доступность всех частей для осмотра и замены без предварительного удаления других частей конструкции.

Существует два основных типа конструкций блоков: кассетная и книжная конструкции. Блоки кассетной конструкции широко используются при создании бортовой аппаратуры. Преимущества кассетной конструкции в простом наращивании функциональных возможностей устройства.

В пульте принято вертикальное расположение модулей, которые устанавливаются с верхней стороны пульта. Данное расположение является выгодным с точки зрения кондуктивного метода охлаждения (при вертикальном расположении плат КФМ, теплый воздух беспрепятственно поднимается вверх и выходит из корпуса ПУИ через отверстия на корпусе). Модули врубаются в общую плату коммутации.

В корпусе размещены все электронные модули: МГ52, МВ62, МД52 и модуль вторичных напряжений МН-М. Под модулем (3) (КDM500) установлен модуль МН-П - обеспечивающий питание КDM500 и его подогрев до оптимальной температуры. В нижней части корпуса под коммутационной платой размещены фильтр радиопомех и модуль МИ74 с устройством установки PC Card. Место установки закрывается крышкой (7). С лицевой стороны на корпусе устанавливается МУ74 (1), имеющий окно, через которое виден модуль (3) (КDM500) и его рабочее поле с многоцветным изображением. В модуле управления имеется окно со светофильтрами (2), под которыми установлен датчик автоматической регулировки яркости свечения экрана модуля КDM500.

Модуль управления (1) имеет в своём составе клавиатуру, собранную на основе печатных плат и выпуклых мембран, обеспечивающих малые габариты. Рабочий ход клавиш не более 0,5 мм. При нажатии на клавишу и её перемещении ощущается упругое сопротивление и «щелчок». Усилие нажатия не превышает 11Н.

Приводные элементы клавиш имеют антибликовую обработку. Ночной подсвет надписей осуществляется светодиодами. Подключение к фидеру объекта осуществляется c помощью четырех соединителей типа ОНЦ-БС_2, размещённых на задней стенке корпуса, противоположной лицевой панели. Для подключения к корпусу самолёта (заземления) пульт имеет специальную клемму, установленную на одной поверхности с соединителями ОНЦ-БС_2.

Крышкой (4) закрывается место установки электронных модулей.

Цвет лицевых поверхностей модуля управления - серо-голубой, цвет корпуса и приводных элементов клавиш - чёрный.

Конструкция ПУИ должна соответствовать конструктивно-технологическим требованиям ГОСТ В 20.39.308-76, т. е. аппаратуру рекомендуется выполнять в виде моноблочной конструкции, конструкция аппаратуры должна быть ремонтопригодной, технологичной, должна обеспечивать взаимозаменяемость, в аппаратуре должна быть обеспечена помехозащищенность, для изготовления деталей должны быть использованы соответствующие материалы, при конструировании аппаратуры должны быть учтены антропометрические показатели человека-оператора.

Конструкция ПУИ должна обеспечивать его размещение на приборной доске кабины. Габаритные размеры должны быть 147 (±0,3) х229 (±0,3) х216 (max) мм. Макет пульта представлен на рисунке 5.1. Размеры пульта по лицевой панели: высота 228 мм; ширина 146 мм. Высота панели над монтажной поверхностью на объекте 18 мм. Ручка (5) ручной регулировки яркости свечения экрана выступает над панелью на 10 мм.

При эксплуатации ПУИ установка на амортизационное устройство не требуется.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 5.1 Макет пульта

1 - модуль управления, 2 - светофильтр датчика автоматической регулировки яркости, 3 - модуль KDM500, 4 - крышка, 5 - ручка регулировки яркости экрана, 6 - корпус, 7 - крышка

6. Расчетная часть

6.1 Расчет вибропрочности печатной платы

Частота собственных колебаний прямоугольной равномерно нагруженной платы для закрепления ее по 4 точкам рассчитывается по формуле:

, (6.1)

где b - длина пластины, см;

h - толщина пластины, см;

k - отношение длины меньшей стороны платы к длине ее большей стороны,

; (6.2)

n, m - число узловых линий колебаний платы;

= 2,24 *10^-3 кг/смі - плотность материала;

D - цилиндрическая жесткость платы,

, (6.3)

где Е=3,3 10⁶ Н/смІ - модуль упругости платы;

=0,279 - коэффициент Пуассона.

2,4 10³ Н см.

Гц.

Печатная плата должна обладать значительной усталостной долговечностью при воздействии вибраций, для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний платы удовлетворяла условию:

(6.4)

где J - коэффициент перегрузки в ед. g;

b - ширина пластины;

A - эмпирический коэффициент, значения которого зависят от значения частоты собственных колебаний и воздействий ускорений. При ускорении в пределах g от 3 до 10, значение A равно примерно 0,7 для плат с резонансными частотами 50…100 Гц, повышается до 1 для плат с частотой резонанса 100…400 Гц и до 1,4 - для плат с собственной частотой 400…700 Гц.

Гц.

Условие вибропрочности выполняется 198 Гц > 187 Гц. Вибропрочность платы обеспечена.

6.2 Тепловой расчет

Тепловой режим РЭА есть пространственно-временное распределение температуры в РЭА, соответствующее определенному пространственно-временному распределению тепловыделения в РЭА. Под заданным тепловым режимом в РЭА понимают такой тепловой режим, при котором температура каждого из элементов РЭА равна заданной или не выходит за пределы, указанные для этого элемента.

Существенное влияние на процессы теплообмена в аппаратах оказывает конструкция и размеры их корпусов, расположение частей, рассеиваемая мощность.

Точный анализ температурного состояния РЭА связан с большими трудностями, которые объясняются сложностью конструкции и происходящих в ней процессов, поэтому при изучении теплового режима РЭА применяют приближенное физико-математическое исследование и расчет теплоотвода в РЭА носит оценочный характер. Расчет производится для всего прибора.

1. Исходные данные

Разрабатываемый ПУИ представляет собой кассетную конструкцию с герметичным корпусом. Габаритные размеры пульта 0,147 х 0,229 х 0,216 м.

Состав пульта и рассеиваемые мощности:

- модуль KDM500 - 57Вт - только 85 % является полезной, а 15 % рассеивается в виде тепла, следовательно, рассеиваемая мощность будет составлять 8,55Вт;

- модуль МГ52 - 3Вт,

- модуль МВ62Б2 - 6Вт,

- модуль МД52 - 7Вт,

- модуль МУ74 - 2Вт,

- модуль МН-М - 7Вт,

- модуль МН-П - 3Вт,

- модуль МИ - 5Вт.

Наименее теплостойкий элемент экран он может выдержать температуру не более 85єС.

По НЛГС_3 - повышенная рабочая температура окружающей среды (на земле) - +55єС, среднеэксплуатационная температура (в полете) - +40єС.

Условия охлаждения - естественная конвекция.

2. Порядок расчета

2.1 Расчет температуры корпуса и нагретой зоны в наземных условиях

Рассчитывается поверхность корпуса блока:

(6.5)

где l₁ - высота блока;

l₂ - длнна блока;

l₃ - ширина блока.

Определяется условная поверхность нагретой зоны:

(6.6)

где К_з - коэффициент заполнения.

Нагретая зона аппарата представляет собой совокупность многих тел с дискретными источниками тепловой энергии. Тепловая модель будет иметь следующий вид:

Рис. 6.1 Тепловая модель ПУИ

Определяется удельная мощность, рассеиваемая корпусом блока:

(6.7)

где Р_з - мощность, рассеиваемая нагретой зоной.

Рассчитывается удельная мощность, рассеиваемая нагретой зоной:

(6.8)

Находим перегрев корпуса (коэффициент ₁) в зависимости от удельной мощности рассеиваемой корпусом блока, рисунке 6.2.

Рис. 6.2 График зависимости перегрева корпуса от удельной мощности от удельной мощности рассеиваемой корпусом блока.

По графику определяем ₁=20 К.



Рис. 6.3 График зависимости перегрева нагретой зоны от удельной мощности, рассеиваемой нагретой зоной

Находим коэффициент ₂ в зависимости от удельной мощности рассеиваемой нагретой зоной, рисунке 6.3.

По графику определяем ₂=23 К.

Определим температуру корпуса:

(6.9)

Определим температуру нагретой зоны:

(6.10)

2.2 Расчет температуры корпуса и нагретой зоны в условиях полета

Находим коэффициент К_н1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока, Н₁=350 мм. рт. ст.

. (6.11)

Находим коэффициент К_н2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока, Н₂=350 мм. рт. ст.

(6.12)

Определим перегрев корпуса:

. (6.13)

Рассчитаем перегрев нагретой зоны:

. (6.14)

К.

Определим температуру корпуса:

(6.15)

Определим температуру нагретой зоны:

(6.16)

Рассчитанные температуры лежат в интервале допустимых значений.

6.3 Расчет надежности

Данный расчет позволяет оценить правильность выбранных принципов разработки ПУИ (структуры, элементной базы, конструкции) в интересах обеспечения требуемого по ТЗ показателя надежности: средняя наработка на отказ - не менее 8000 часов.

Под отказом ПУИ понимается несоответствие требований ТЗ, приводящее к потере работоспособности.

Под повреждением понимается несоответствие ТЗ, не приводящее к потере работоспособности, обусловленное выходом из строя любого элемента и требующее восстановления при техническом обслуживании.

Анализ функционирования ПУИ показывает, что отказ цепей контроля в модуле МН-М, отказ цепи формирования вторичного напряжения для подогрева ЖК панели и подогрева лампы подсвета дисплейного модуля KDM50 в модуле МН-М и отказ датчика АРЯ в модуле МУ74 не приведет к отказу ПУИ в целом.

Модуль напряжений МН-М имеет цепь аппаратного контроля собственной исправности. Данная цепь контроля выдает интегральный сигнал исправности модуля по наличию всех номиналов вторичных напряжений. Отказ элементов цепи контроля работоспособности в модуле МН-М ни каким образом не повлияет на реализацию основных функций ПУИ, поэтому данные элементы учтены только в расчете показателя наработки на отказ в полете.

Модуль напряжений МН-П формирует вторичные напряжения для дисплейного модуля KDM50. Функция подогрева ЖК панели и подсвета реализуется лишь при низких температурах (условия холодного запуска) и в нормальных условиях эксплуатации реализовываться не будет, кроме этого при отсутствии подогрева в условиях холодного запуска может лишь незначительно понизиться яркость экрана ПУИ. В данном расчете принято, что отказ элементов данных цепей не ведет к отказу ПУИ, поэтому данные элементы учтены только в расчете показателя наработки на отказ в полете.

Модуль управления МУ74 имеет датчик автоматической регулировки яркости экрана (АРЯ). В данном расчете принято, что отказ датчика АРЯ не приведет к отказу ПУИ, т. к. оператор (экипаж) имеет возможность ручной регулировки яркости. Поэтому элементы датчика АРЯ учтены только в расчете показателя наработки на отказ в полете.

Таким образом, методика расчета Топ соответствует случаю нерезервированных изделий, при этом принимается предлагаемый справочниками 2 г) и 2 д) экспоненциальный закон распределения времени работы элементов до отказа, при котором параметр потока отказов лоп каждого из модулей ПУИ в целом определяются по формулам:

, (6.17)

где лэi - интенсивность отказов i_го элемента в условиях эксплуатации данного ПУИ;

Ni - число однотипных элементов с одинаковыми условиями эксплуатации;

m - число типов элементов рассчитываемого модуля, отказы которых приводят к отказу модуля и отказу ПУИ в целом.

L - число типов элементов рассчитываемого модуля, отказы которых приводят к отказу и повреждению как модуля, так и пульта в целом.

Второе слагаемое в формуле (6.17) учитывает интенсивность отказов паек и монтажа в целом (технологическая надежность), которая, в соответствии с данными статистики, принята равной 15 % от параметра потока отказов (или потока отказов и повреждений) элементов.

В соответствии со справочником АСРН расчетная интенсивность отказов отечественного элемента в конкретных условиях эксплуатации блока определяется по формуле:

лэi = лбi (лбсг) * П Кj, (6.18)

где лб (лбсг) - исходная базовая интенсивность отказов элемента при номинальной электрической нагрузке и температуре окружающей среды, равной +25^ОС, или для усредненных условий эксплуатации наземной стационарной аппаратуры;

Кj (j=1… n) - коэффициенты, учитывающие изменения интенсивности отказов от различных конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов (качество и степень освоения в производстве, вид технологии, тип и сложность корпуса, степень интеграции кристалла, электрическая нагрузка по многим параметрам и тепловые режимы, применение объекта в целом и место расположения изделия на объекте и др.).

Для применяемых в ПУИ импортных микросхем значение лэi определяется в соответствии со справочником MIL - HDBK_217F (США) по формуле

лэi = (C₁*Пт + C2*Пе) *Пq *Пl, (6.19)

где С1, С2 - исходные, аналогичные лб формулы (6.18), но применяемые раздельно для кристалла и корпуса;

Пi - коэффициенты, аналогичные Кj формулы (6.18) и относящиеся к микросхеме в целом (качество и степень освоения) или отдельно к кристаллу (тепловой режим в сочетании с видом технологии и электрическая нагрузка) и к корпусу (применение объекта по внешним воздействующим факторам). Для других типов импортных элементов формула определения интенсивности отказов аналогична формуле (6.17).

Наработка на отказ в полете ПУИ определяется как

, (6.20)

Результаты расчета.

Расчет показателей надежности элементов, узлов и ПУИ в целом проведен последовательно по формулам (6.17) - (6.20) приведенной выше методики, и результаты расчета представлены в табл. 6.1 - 6.2. Ниже указаны условия, при которых проведен расчет, а также особенности расчета отдельных элементов и модулей.

Расчет интенсивности отказов каждого из элементов в каждом из модулей проведен для внешних воздействующих факторов (коэффициенты К_Э и Р_E), соответствующих условиям группы применения 3.2 по ГОСТ В20.39.304-76.

Коэффициенты нагрузки для дискретных элементов, принятые в таблицах, соответствуют ожидаемым расчетным значениям.

Качество производства элементов (как отечественных, так и импортных) принято на уровне элементов с приемкой 5, при этом соответствующие коэффициенты К_ПР = Р_Q = 1.

Надежность (интенсивность отказов) цветной активно-матричной ЖК панели принята (см. Таблицу 6.1) по справочным данным фирмы «Korry» (см. документ 2 е)). Условия работы KDM500 в составе ПУИ (3.2 по ГОСТ В20.39.304-76) соответствуют условиям эксплуатации для которых получено значение Тс = 15000 ч. (лc = 66,67*10^-6 1/ч.)

Расчетные значения параметра потока отказов и наработки на отказ ПУИ соответственно составляют:

лоп = 118,44*10^-6 1/ч.,

Топ = 8445,9 ч.

Расчет показателей надежности (безотказности) ПУИ.

Группа аппаратуры 3.2 по ГОСТ В20.39.304-76

Среднеэксплуатационная температура для элементов ПУИ +40 ⁰С.

Таблица 6.1. Расчетные значения параметра потока отказов

Название модуля	Кол-во, N шт.	Интенсивность отказов одного изделия *10-6 1/ч.	Интенсивность отказов N изделий *N*10-6 1/ч.	Доля инт. отк.%
KDM500	1	66,67	66,67	56,31
МВ62	1	8,29	8,29	7,00
МД52	1	7,27	7,23	6,11
МГ52	1	6,35	6,35	5,36
МУ74	1	23,9	23,9	8,53
МН-М	1	10,9	10,9	9,21
МН-П	1	6,81	6,81	4,33
МИ74	1	2,96	2,96	2,50
корпус	1	0,77	0,77	0,65
Итого при отказе ПУИ	118,44	100

Таблица 6.2. Расчетные значения надежности модуля МН-М

Тип ЭРИ	Кол-во шт.	?б (бсг) 1/ч*10-8	Коэффициенты моделей	?э, 1/ч*10-7	?э*n, 1/ч*10-7	Доля инт. отк., %
Интегральные микросхемы
Н142ЕН19 *	5	3,70	Кпр = 1	Кэ = 1.7	Ккорп = 1	Кст =1.42		0,89	4,46	4,30
1114ЕУ3	1	3,70	Кпр = 1	Кэ = 1.7	Ккорп = 1	Кст =1.99		1,25	1,25	1,20
Полупроводниковые приборы
2Д288АС - ВС	1	10,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.0958	Kф = 1	Кs1 =0.7	0,27	0,27	0,26
1НТ251А2 *	1	3,40	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.24	Kф = 1.5	Кs1 =0.7	0,34	0,34	0,33
2С210Ж	1	0,32	Кпр = 1	Кэ = 5	Kр = 0.298			0,05	0,05	0,05
2Д522Б	2	5,50	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.0958	Kф = 1	Кs1 =0.7	0,15	0,3	0,28
2Д419А - В *	3	3,40	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.125	Kф = 1	Кs1 =0.7	0,12	0,36	0,34
IRF5210	2	1,20	Pq = 1	Pe = 13	Pt = 1.84	Pa = 1.5		4,30	8,60	8,29
2Т881А - Д	1	6,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.195	Kф = 1.5	Кs1 =0.7	0,49	0,49	0,47
2Т3108А - В *	1	1,60	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.212	Kф = 1.5	Кs1 =0.7	0,14	0,14	0,14
2Т3117А	1	7,40	Кпр = 1	Кэ = 5	Kр = 0.299	Kф = 1.5	Кs1 =0.7	1,16	1,16	1,12
2П762А - Н	1	8,60	Кпр = 1	Кэ = 3	Kр = 0.193	Kф = 1.5		0,75	0,75	0,72
2Т3108А - В	1	1,60	Кпр = 1	Кэ = 4	Kр = 0.212	Kф = 1.5	Кs1 =0.7	0,14	0,14	0,14
Статические преобразователи напряжений
СПН 15 05_В-I	1	67,60	Кпр = 1	Кэ = 1,7	Kр = 1	Kф = 1	Кs1 =1	11,50	11,50	11,08
СПН 27-05 06 Д	1	67,60	Кпр = 1	Кэ = 1,7	Kр = 1	Kф = 1	Кs1 =1	11,50	11,50	11,08
СПН 05 09 - В-I	1	67,60	Кпр = 1	Кэ = 1,7	Kр = 1	Kф = 1	Кs1 =1	11,50	11,50	11,08
СПН 03 05 - В-I	1	67,60	Кпр = 1	Кэ = 1,7	Kр = 1	Kф = 1	Кs1 =1	11,50	11,50	11,08
Оптоэлектронные полупроводниковые приборы
3ОТ126А, Б	2	6,00	Кпр = 1	Кэ = 6	Kр = 0.004			0,01	0,03	0,03
3ОТ126А, Б	1	6,00	Кпр = 1	Кэ = 6	Kр = 0.152			0,55	0,55	0,53
Резисторы
Р1-12	32	0,37	Pq = 1	Pe = 18	Pt = 1.16	Pp = 0.407	Ps = 0.793	0,25	8,00	7,71
Р1-12 *	14	0,37	Pq = 1	Pe = 18	Pt = 1.16	Pp = 0.407	Ps = 0.793	0,25	3,50	3,37
Р1-12	3	0,37	Pq = 1	Pe = 18	Pt = 1.16	Pp = 0.407	Ps = 1.1	0,34	1,04	1,00
Р1-12	1	0,37	Pq = 1	Pe = 18	Pt = 1.16	Pp = 0.423	Ps = 0.885	0,29	0,29	0,28
С2-33Н	3	6,50	Кпр = 1	Кэ = 6	Кp = 0.533	КR = 1	Кстаб = 1	1,45	4,36	4,20
СП3-19а	1	2,80	Кпр = 1	Кэ = 8	Кp = 0.856	КR = 1.6	Кs1 = 1	3,07	3,07	2,96
Конденсаторы
К52-9	1	2,60	Кпр = 1	Кэ = 5	Кp = 0.113	Кc = 1.01		0,09	0,09	0,09
К53-46	1	6,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.225	Кпс = 1		0,54	0,54	0,52
Конденсаторы
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0469	Кc = 0.855		0,05	0,05	0,05
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0469	Кc = 1.67		0,09	0,09	0,09
К53-46	1	6,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.216	Кпс = 1		0,52	0,52	0,50
К10-47а	4	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0587	Кc = 1.15		0,08	0,32	0,31
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.255	Кc = 1.67		0,51	0,51	0,49
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0587	Кc = 1.92		0,14	0,14	0,13
К53-46	1	6,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.493	Кпс = 1		1,18	1,18	1,14
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0905	Кc = 0.906		0,10	0,10	0,09
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0905	Кc = 1.15		0,13	0,13	0,12
К10-47в	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0905	Кc = 0.906		0,10	0,10	0,09
К10-17а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.152	Кc = 1.67		0,31	0,31	0,29
К53-28	5	1,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.493	Кпс = 1		0,20	0,99	0,95
К52-17	1	12,30	Кпр = 1	Кэ = 5	Кp = 0.717	Кc = 2.8		3,81	3,81	3,67
К52-17	2	12,30	Кпр = 1	Кэ = 5	Кp = 0.235	Кc = 2.67		1,23	2,46	2,37
К10-17в	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.0469	Кc = 1.33		0,07	0,07	0,07
К10-17в	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.407	Кc = 0.937		0,46	0,46	0,44
К10-47а	1	3,00	Кпр = 1	Кэ = 4	Кp = 0.407	Кc = 2.31		1,13	1,13	1,09
Трансформаторы
ТПР56	1	1,00	Кпр = 1	Кэ = 10	Кt = 2.39			2,39	2,39	2,30
Дроссели
Д13	1	0,14	Кпр = 1	Кэ = 24	Кp = 0.47			0,16	0,16	0,15
Установочные изделия
ВП1-2	1	2,00	Кпр = 1	Кэ = 8	Кt = 1.92			3,07	3,07	2,96
Соединители низкочастотные и радиочастотные
СНП59	1	0,10	Кпр = 1	Кэ = 3	Кp = 0.508	Кkc = 0.329	Кkk = 6.3	0,03	0,03	0,03
Итого (при отказе):	94,90
Итого (при отказе с монтажом 15 %):	109,00	100

элементы * - элементы цепей контроля работоспособности модуля МН-М.

• Выводы
• Расчет надежности проведен с помощью автоматизированного справочника АСРН, который позволяет реализовать концепцию CALS_технологий (непрерывной информационной поддержки жизненного цикла продукции) при выполнении ПОНр в части проведения расчетной оценки надежности.
• Полученное в данном расчете значение ожидаемой наработки на отказ в полете для пульта ПУИ составляет:
• Топ = 8445,9 часов.
• Данный показатель удовлетворяет требованиям ТЗ
• Топ ? 8000 часов.
• Расчетная интенсивность отказов элементов соответствует ожидаемым облегченным электрическим нагрузкам (Кн не более 0,2-0,5) и тепловым режимам (среднеэксплуатационная температура окружающей среды в ПУИ принята равной +40⁰С).
• Как видно из табл. 1, большая часть параметра потока отказов пульта приходится на параметр потока отказов дисплейного модуля KDM500 компании KORRY (49,4 %), т. к. данный модуль имеет сложный состав (включает в себя цветную активно-матричную ЖК панель, устройство подсвета, устройство подогрева ЖК панели и лампы подсвета и интерфейсное устройство).

7. Экономическая часть

Разработка изделия выполняется с коммерческой целью для косвенной реализации, имеет рыночный аналог. Необходимость разработки ПУИ обусловлена желанием улучшить качество индикации, точность навигации, снижение массогабаритных показателей по сравнению с существующими аналогами, в данном случае сравнение будет производиться с аналогом CDU7000. Характеристики CDU7000 рассмотрены в разделе 2.

Из-за специфики авиаприборостроения, производство ПУИ является мелкосерийным, ориентировано на реализацию нескольких экземпляров (опытных образцов). Будущий продукт рассчитан на отдельных заранее известных покупателей.

В данной главе рассмотрены следующие вопросы: расчет затрат на проектирование и расчет себестоимости ПУИ в целом, также представлен расчет показателей экономической эффективности конструкции ПУИ.

7.1 Расчет себестоимости изделия

Калькуляция себестоимости - расчет текущих затрат предприятия на единицу продукции, основан на прямом определении затрат по следующим статьям:

- затраты на сырье и материалы;

- затраты на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты;

- основная заработная плата рабочих;

- дополнительная заработная плата рабочих;

- отчисления в социальные внебюджетные фонды;

- расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;

- общецеховые расходы;

- затраты на электроэнергию;

- общепроизводственная себестоимость изделия;

- внепроизводственные расходы.

Расчеты затрат по статьям, расчет себестоимости изделия, полученные результаты сведены в таблицы 7.1 - 7.3.

Все модули входящие в пульт управления и индикации, кроме цветной активно-матричной ЖК панели KDM500 разработаны и производятся в ОКБ «Электроавтоматика», общие затраты на их покупку и комплектацию составляют 798385,76 руб. (Спок). Себестоимость всех модулей ОКБ «Электроавтоматика» и закупочная цена на модуль KDM500 приведена в таблице 7.1

Таблица 7.1. Стоимость материалов, покупных изделий, полуфабрикатов

№ п/п	Наименование материалов, покупных изделий, п/фабрикатов	Единицы измерен-ия	Кол-во	Цена единицы руб.	Сумма руб.
1.	Материалы
1.1	Припой ПОС_61	кг	0,07	370,00	25,90
1.2	Лак ЭП_9114	кг	0,02	120,00	2,40
1.3	Грунтовка АК_070	кг	0,02	60,78	1,22
1.4	Эмаль ЭП_572	кг	0,02	97,56	1,95
1.5	Клей ВК_9	кг	0,05	150,00	7,50
1.6	Мастика У_9М	кг	0,05	88,10	4,41
1.7	В95	кг	1	67,00	67,00
1.8	МПП**	шт.	0,72	3500,00	2304,00
1.9	Проволока	м	0,05	1,40	0,07
1.10	Провод МС16	м	0.55	67,20	36,96
1.11	Трубка	м	0,5	17,89	8,95
Итого:	2460,36
2.	Покупные изделия, п/фабрикаты
2.1	Резистор Р1-12*	шт.	48	2,00	96,00
2.2	Резистор СП3-19а2*	шт.	2	10,20	20,40
2.3	Резистор C2-33Н*	шт.	3	5,40	16,20
2.4	Конденсатор К10-17а*	шт.	11	3,00	33,00
2.5	Конденсатор К10-47а-Н30*	шт.	8	3,00	24,00
2.6	Конденсатор К10-47в-МПО*	шт.	1	3,00	3,00
2.7	Конденсатор К53-28*	шт.	5	5,20	26,00
2.8	Конденсатор К53-46*	шт.	3	5,20	15,60
2.9	Конденсатор К52-17*	шт.	3	5,20	15,60
2.10	Конденсатор К52-9*	шт.	1	5,20	5,20
2.11	Микросхема Н142ЕН19	шт.	5	162,00	810,00
2.12	Микросхема 1114ЕУ3	шт.	1	316,40	316,40
2.13	Диодная сборка 2Д288БС	шт.	1	110,00	110,00
2.14	Оптопара диодная 3ОТ129А	шт.	1	20,00	20,00
2.15	Оптопара транзисторная 3ОТ126А	шт.	2	22,00	44,00
2.16	Транзисторная матрица 1НТ251	шт.	1	36,00	36,00
2.17	Диод 2Д419Б	шт.	3	7,00	21,00
2.18	Диод 2Д522Б	шт.	2	7,00	14,00
2.19	Стабилитрон 2С210Ж	шт.	1	4,00	4,00
2.20	Транзистор 2П762Д	шт.	1	12,00	12,00
2.21	Транзистор 2Т881А	шт.	1	12,00	12,00
2.22	Транзистор 2Т3108А	шт.	2	12,00	24,00
2.23	Транзистор 2Т3117А	шт.	1	12,00	12,00
2.24	Транзистор IRF5210	шт.	2	12,00	24,00
2.25	Вилка СНП59-96*	шт.	1	39,00	39,00
2.26	Трансформатор ТПр56-27-200В	шт.	1	100,00	100,00
2.27	Катушка индуктивности	шт.	1	60,00	60,00
2.28	Дроссель ДМ13-11В	шт.	2	10,00	20,00
2.29	Модули питания СПН27*	шт.	5	1500,00	7500,00
2.30	Модуль напряжений МН-П	шт.	1	49300,00	49300,00
2.30	Модуль дисплейный KDM500	шт.	1	390000,00	390000,00
2.31	Модуль вычислительный МВ62	шт.	1	54100,00	54100,00
2.32	Модуль дискретный МД52	шт.	1	72500,00	72500,00
2.33	Модуль графический МГ52	шт.	1	42300,00	42300,00
2.34	Модуль управления МУ74	шт.	1	39500,00	39500,00
2.35	Модуль интерфейсный МИ74	шт.	1	24800,00	24800,00
2.36	Корпус			46000,00	46000,00
2.37	Прокладка	шт.	36	9,00	324,00
2.38	Рамка**	шт.	1	130,00	130,00
2.39	Планка**	шт.	1	34,00	34,00
2.40	Крепежные детали (винты, шайбы)*	кг	0,1	40,00	4,00
Суммарное значение покупных изделий, п/фабрикатов:	728425,4
Итого	730885,76
Итого, с учетом КТЗ = 1,03:	752812,33
Примечания: * - указана средняя цена для группы номиналов; ** - изготовление деталей выполняется по заказу на заводе.

• Таблица 7.2. Расчёт основной заработной платы рабочих

Вид операции	Кол-во рабочих	Трудоемкость операции на единицу изделия, час	Часовая тарифная ставка, руб.	Основная заработная плата рабочих, руб.
Заготовительные	1	5	30	150
Токарные работы	2	6	45	540
Фрезерные работы	2	10	60	1200
Координатно-расточные работы	2	15	60	1800
Лакокрасочные работы	1	10	30	300
Гальванические работы	1	8	40	320
Комплектовка	1	8	30	240
Сборка узлов	2	10	50	1000
Монтажные работы	2	15	50	1500
Сборка индикатора	1	10	50	500
Наладка	1	7	50	350
Итого:	7900

Таблица 7.3. Расчет себестоимости ПУИ

№	Статья	Норматив	Итого, руб.
1.	Затраты на сырье и материалы	-	752812,33
2.	Затраты на покупные изделия
3.	Затраты на электроэнергию	10 % от ст. 1 и 2	75281,233
4.	Основная заработная плата	-	7900
5.	Дополнительная заработная плата	20 % от ст. 4	1580
6.	Отчисления в социальные фонды	26 % от ст. 4 и 5	2464,8
7.	Эксплуатация оборудования	30 % от ст. 4 и 5	2844
8.	Общецеховые расходы	30 % от ст. 4, 5 и 7	3697,2
9.	Цеховая себестоимость	сумма ст. 1 - 8	846579,563
10.	Общепроизводственные расходы	10 % от ст. 9	84657,9563
11.	Производственная себестоимость	сумма ст. 9 и 10	931237,52
12.	Внепроизводственные расходы	4 % от ст. 11	37249,5
13.	Полная себестоимость изделия	сумма ст. 11 и 12	968487,02

7.2 Определение нормативной цены

Нормативная цена для объектов разработки рассчитывается по формуле:

(7.1)

где Сn - полная себестоимость изделия;

Н_П - условная норма прибыли (20 %);

r - поправка на предпринимательский риск (10 %).

Подставив все величины в формулу 7.5, получим Ц_НОРМ = 1259033,13 руб.

7.3 Определение экономических результатов

Прибыль от реализации единицы объекта разработки:

П_р = Ц_норм - Сn = 290546,11 руб.

Прибыль от реализации партии объекта разработки (мелкосерийное производство, партия - 2 шт.): 581092,22 руб.

Рентабельность объекта разработки:

Рр = Пр/Сn ·100 = 60 %.

Срок окупаемости затрат на разработку:

Ток = Ср / Пр = 64369,66/581092,22 = 0,11 лет.

Вывод: Разрабатываемый пульт управления и индикации имеет ряд преимуществ по сравнению с выбранным аналогом CDU7000 (в размере экрана и показателях качества индикации). CDU7000 уже выпускается, его цена составляет 1350000 рублей. По экономическим показателям видно, что цена на ПУИ ниже на 9 %, чем цена аналога. Экономия составляет 90967 рублей.

Заключение

В результате выполнения дипломного проекта разработана конструкция пульта управления и индикации.

Разработанный пульт управления и индикации отвечает всем требованиям технического задания. ПУИ оптимальным образом обеспечивает выполнение широкого круга задач, его характеристики во многом выигрывают по сравнению с существующими аналогами.

Конструкция пульта выполнена по блочному принципу, состоит из отдельных сборочных единиц (узлов), таким образом предусматривается доступность всех частей для осмотра и замены без предварительного удаления других частей конструкции, что обеспечивает высокую технологичность изготовления и обслуживания в эксплуатации.

Детально разработан модуль напряжений, являющийся неотъемлемой частью ПУИ. Основное предназначение модуля напряжений - формирование вторичных питающих напряжений. На основе принципиальной электрической схемы произведен выбор элементной базы модуля МН-М, разработана топология печатной платы при помощи САПР P-CAD 2001, и конструкция модуля МН-М. Обеспечена защита модуля МН от дестабилизирующих факторов, путем введения в конструкцию механизмов крепления, теплоотводов, применения современных защитных материалов.

Проведены расчеты вибропрочности печатной платы, теплового расчета и надежности пульта, подтверждающие правильность принятых конструкторских решений. Проведен экономический расчет затрат на разработку и себестоимости индикатора. Полученные экономические результаты подтверждают эффективность проведения разработки ПУИ. Рассмотрены вопросы охраны труда при разработке изделия.

Создан комплект конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД. Графическая часть выполнена при помощи системы автоматизированного проектирования AutoCAD 2002.

Литература

1. Марков И.С., Рыков И. А Технические решения в авиационном приборостроении. // Журнал «Компоненты и технологии» № 3'2005.

2. Л.Е. Баханов Развитие способов автоматизированного пилотирования истребителем. // Журнал «Авиакосмическое приборостроение» № 3·2003.

3. В.М. Петров, А.В. Воробьев, В.Е. Куликов Некоторые проблемы автоматизации управления полетом летательных аппаратов. // Журнал «Авиакосмическое приборостроение» № 4·2003.

4. Самарин А.И. SmartSwitch - кнопочные модули с программируемым матричным ЖКИ // Журнал «Электронные компоненты» № 7.2004

5. Матвеев Е.Н. Вертолетная система речевого управления. 1998.

6. Рыбников О.Н. Проблема учета ситуационной осведомленности при проектировании рабочего места летчика самолета. 1995.

7. Зиберов А.А. Куприянов А.В. Влияние нового информационного обеспечения экипажей транспортных ЛА на безопасность полетов 1995.

8. Меликова М.Б. Волк И.П. О принципе адаптивности в организации информационного обеспечения пилотов. // Вестник Московского Университета, сер. 14. Психология. 1995 № 2.

9. RocwellCollins.com

10. Honeywell.com

11. transas.com

12. Руководство по применению и программированию модуля МВ62Б2

13. Перечень ассоциации «Фонд УНИЭТ» по разработке «Номенклатуры высокотехнологичных ИЭТ, рекомендуемых к разработке в РФ и применению в аппаратуре двойного назначения». 2004 г.

14. Руководство по применению и программированию модуля МД52.

15. Sharp.com

16. gdcanada.com

17. nec.com

18. tannas.com

19. Korry.com

20. Дж. Фоли и А вон Дэн Основы интерактивной машинной графики. 1985 г.

21. Руководство по применению и программированию модуля МГ52.

22. Руководство по применению и программированию модуля МИ74.

23. Дульнев Г.Н. Тепловые режимы электронной аппаратуры. 2004 г.

Размещено на Allbest.ru