Основные размеры двигателя

1. Расчетная мощность:

Вт. (2.5.1.)

где о=0,8ч0,94

2. Машинная постоянная:

(2.5.2.)

где: Kщ=0,86ч0,96 - обмоточный коэффициент

б=0,64

Bд=0,25ч0,6 Тл - амплитуда индукции в воздушном зазоре

AS=60ч240 А/см - линейная нагрузка статора.

3. Диаметр расточки и расчетная длина пакета статора

мм (2.5.3.)

l₀=о·D_a=36,5 мм. (2.5.4.)

По ГОСТ 6636-60 D_a=42 мм; l₀=36 мм.

Материал - листовая электротехническая сталь марки Э12, толщиной 0,5 мм. (ГОСТ 802-58).

4. Полюсной шаг

мм (2.5.5.)

где 2p=4

Обмотки статора

5. Тип обмотки. Принимаем двухслойную обмотку с целым числом пазов, приходящихся на один полюс и фазу и сокращенным шагом.

6. Число пазов статора

 (2.5.6.)

где q₁=2 - число пазов, приходящихся на полюс и фазу

7. Шаг обмотки статора по пазам

- полюсной шаг по пазам (2.5.7.)

(2.5.8.)

где л=0,8ч0,85

8. Обмоточный коэффициент обмотки статора

(2.5.9.)

где:

- коэффициент распределения обмотки

- коэффициент сокращения шага обмотки

Выбор отношения потребляемой мощности управляющей обмоткой из сети Р_з [Вт] к потребляемой мощности главной обмотки Р₁:

(2.5.10.)

примем

Выбор индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки статора для управляющей обмотки.

 (2.5.11)

где: - амплитуда индукции в воздушном зазоре, создаваемая магнитодвижущей силой управляющей обмотки статора, Тл.

- действительная линейная нагрузка статора для управляющей обмотки, а/см.

Амплитуды полезных магнитных потоков в воздушном зазоре, создаваемые магнитодвижущей силой главной и управляющей обмоток статора

Вб (2.5.12)

Вб (2.5.13)

Число витков главной и управляющей обмоток статора.

(2.5.14)

где:В (2.5.15)

(2.5.16)

В (2.5.17)

13. Число проводников в пазах статора

; (2.5.18)

14. Предварительные значения потребляемых токов главной и управляющей обмоток статора при номинальной нагрузке двигателя.

А (2.5.19)

А (2.5.20)

15. Сечение и диаметр проводов обмоток статора

мм² (2.5.21)

- плотность тока = 35 а/мм²

мм²

По ГОСТ 2773-51 = 0,066 мм²

марка провода ПЭЛ

мм²; марка провода ПЭЛ

16. Площадь сечения паза статора.

мм² (2.5.22)

где =0,320,44 - коэффициент заполнения паза статора изолированным проводом.

17. Размеры пазов и зубцов статора.

Примем полузакрытые пазы трапециидальной формы с одинаковой толщиной зубца по высоте.

Минимальная допустимая толщина зубца статора:

мм. (2.5.23)

где - максимальная индукция в зубцах статора, может допускаться до 1,2 Тл.

t₁ - зубцовой шаг по окружности расточки статора

мм. (2.5.24)

Прорезь паза статора

* мм. (2.5.25)

мм; мм;

18. Площадь, занимаемая пазовой изоляцией.

мм² (2.5.26)

где - 0,30,5 мм - толщина пазовой изоляции из лакоткани МИС - 0,1 мм (ГОСТ 2214-46) и электрокартона ЭВ - 0,25 мм (ГОСТ 2824-56).

П - периметр паза, П=44 мм.

Площадь, занимаемая клином

мм²

Проверка технологического коэффициента заполнения части паза статора, занимаемой изолированным проводом.

, что вполне допустимо. (2.5.27)

19. Средняя длина проводника обмотки статора

мм (2.5.28)

для обмотки с сокращенным статором k=1,5.

20. Активные сопротивления главной и вспомогательной обмоток статора при 20^оС

ом (2.5.29)

ом. (2.5.30)

21. Активное сопротивление этих обмоток в нагретом состоянии при ^oC

ом; (2.5.31)

ом. (2.5.32)

где - температура нагрева обмотки статора, ^оС (2.5.33)

температура окружающей среды, ^оС

- превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды, ^оС.

ом. (2.5.34)

22. Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния обмотки статора:

а) для пазового потока рассеяния

Гн/см.

где 0 мм (2.5.35)

мм; 0 мм (2.5.36)

(2.5.37)

б) для потоков рассеяния вокруг лобовых частей обмотки статора

Гн/см. (2.5.38)

где мм. (2.5.39)

в) удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния между вершинами зубцов статора

Гн/см (2.5.40)

Полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния обмотки статора

Гн/см (2.5.41)

23. Индуктивное сопротивление цепи намагничивания, приведенное к числу витков главной обмотки статора

ом (2.5.42)

где - коэффициент воздушного зазора

- коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя

- длина одностороннего воздушного зазора между расточкой статора и ротором.

Обмотки ротора

24. Диаметр ротора

мм (2.5.43)

Материал - листовая электротехническая сталь марки Э44 толщиной 0,35 мм (ГОСТ 802-58).

25. Число пазов ротора с беличьей клеткой.

При выборе числа пазов ротора необходимо соблюдать следующие условия:

а) для уменьшения влияния тормозящих асинхронных моментов от зубцовых гармоник при вращении ротора.

б) для снижения влияния синхронных моментов от высших гармоник при пуске двигателя

, где g=1, 2, 3…

в) во избежание тормозящих синхронных моментов от высших гармоник при вращении ротора

г) для уменьшения одностороннего притяжения ротора к расточке статора и радиальных вибрационных сил

В итоге принимаем Z₂=14.

26. Токи стержня и короткозамыкающих колец ротора

А (2.5.44.)

где k=0,30,6; m₁=1.

А. (2.5.45.)

27. Сопротивление беличьей клетки ротора.

Активное сопротивление ротора, приведенное к главной обмотке статора, при рабочей температуре двигателе должно быть ; примем ом (при ом).

Материал для стержней - никелин, электропроводность м/оммм² при 20^оС.

Короткозамыкающие кольца выпускаются из красной меди с м/оммм² при 20^оС.

Коэффициенты увеличения сопротивлений никелина и меди при повышении температуры нагрева ротора до ^оС соответственно будут: .

Приведенное активное сопротивление ротора

(2.5.46)

следовательно: ом (2.5.47)

Размеры беличьей клетки ротора.

Поперечное сечение короткозамкнутого кольца

мм², где А/мм² - плотность тока (2.5.48)

Ширина кольца принята мм, тогда толщина кольца

 мм (2.5.49)

Активное сопротивление сегмента короткозамкнутого кольца между двумя стержнями:

(2.5.50)

где мм. (2.5.51)

Активное сопротивление стержня.

ом. (2.5.52)

Поперечное сечение стержня.

мм². (2.4.53)

Диаметр стержня ротора

мм. (2.5.54)

Плотность тока в стержне

А/мм², что вполне допустимо, т. к. А/мм²

(2.5.55)

28. Размеры пазов и зубцов ротора.

мм (2.5.56)

Проверка максимальной индукции в узком сечении зубца ротора.

Тл (2.5.57)

29. Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния беличьей клетки ротора.

а) для пазового потока рассеяния

Гн/см (2.5.58)

б) для потоков рассеяния между вершинами зубцов ротора

Гн/см (2.5.59)

в) для потоков рассеяния вокруг короткозамкнутых колец

Гн/см (2.5.60)

Тогда полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния беличьей клетки ротора.

 Гн/см. (2.5.61)

30. Индуктивное сопротивление беличьей клетки ротора, приведенное к числу витков главной обмотки статора.

ом. (2.5.62)

Магнитная система электродвигателя

31. Величина наружной поверхности корпуса двигателя, включая два подшипниковых щита.

мм² (2.5.63)

где Вт/см² - удельная тепловая нагрузка при превышении температуры поверхности корпуса над температурой окружающей среды.

32. Наружный диаметр корпуса двигателя.

мм, (2.5.64)

где 0 мм - длина корпуса. (2.5.65)

По ГОСТ 6636-60 0 мм; мм.

33. Наружный диаметр пакета стали статора.

мм, (2.5.66)

где - толщина корпуса двигателя.

34. Высота сердечника пакета статора.

мм. (2.5.67)

Проверка индукции в сердечнике статора

Тл, что вполне допустимо т. к. Тл.

35. Магнитодвижущая сила для воздушного зазора:

коэффициент воздушного зазора

, (2.5.68)

тогда магнитодвижущая сила для воздушного зазора

(2.5.69)

36. Магнитодвижущая сила для зубцов статора.

Тл, тогда (2.5.70)

магнитодвижущая сила для зубцов статора

, (2.5.71)

где для стали марки Э12.

37. Магнитодвижущая сила для сердечника статора:

индукция в сердечнике статора.

Тл; (2.5.72)

Средняя длина пути магнитного потока в сердечнике

мм, тогда (2.5.73)

магнитодвижущая сила для сердечника статора

, (2.5.74)

где для стали марки Э12.

38. Магнитодвижущая сила для зубцов ротора:

индукция по минимальному сечению зуба

Тл, тогда (2.5.75)

магнитодвижущая сила для зубцов ротора

, (2.5.76)

где для стали марки Э12.

39. Магнитодвижущая сила для сердечника ротора:

индукция в сердечнике ротора

 Тл, (2.5.77)

где мм - высота сердечника ротора (2.5.78.)

мм - диаметр вала. (2.5.79)

Средняя длина пути магнитного потока в роторе:

мм, тогда (2.5.80)

магнитодвижущая сила для сердечника ротора:

, (2.5.81)

где для стали марки Э12.

40. Общая магнитодвижущая сила холостого хода главной обмотки статора.

(2.5.82)

Коэффициент насыщения магнитной системы двигателя

(2.5.83)

Ток холостого хода электродвигателя

41. Реактивная составляющая тока холостого хода двигателя.

 А. (2.5.84)

42. Масса стали статора асинхронного двигателя.

а) масса зубцов статора

кг; (2.5.85)

б) масса сердечника статора

кг, (2.5.86)

где мм - диаметр окружности основания пазов статора.

43. Магнитные потери в активной стали.

Магнитные потери в зубцах статора

Вт (2.5.87)

Магнитные потери в сердечнике статора

Вт, (2.5.88)

где Вт/кг - удельные потери в стали марки Э12 - 0,5 мм при индуктивности 1 Тл и частоте 50 Гц по ГОСТ 802-58.

Общие магнитные потери в стали статора

Вт. (2.5.89)

44. Потери в меди обмотки статора при холостом ходе приближенно равны:

Вт. (2.5.90)

45. Электрические, магнитные и механические потери холостого хода двигателя

Вт. (2.5.91)

46. Активная составляющая тока холостого хода

А. (2.5.92)

47. Ток холостого хода двигателя

А. (2.5.93)

48. Активное сопротивление намагничивающего контура, эквивалентное магнитным потерям в стали статора

(2.5.94)

Потери и К.П.Д. двигателя

49. Потери в меди обмоток статора и ротора.

 Вт; (2.5.95)

, (2.5.96)

где Вт.

50. Магнитные потери в стали статора.

Вт из пункта 42.

51. Механические потери в двигателе:

потери на трение в подшипниках

Вт, (2.5.97)

где ; - скорость вращения ротора при нагрузке.

Масса ротора с беличьей клеткой

кг (2.5.98)

Потери на трение ротора в воздухе

Вт. (2.5.99)

Полные механические потери в двигателе

Вт. (2.5.100)

52. Общие потери в двигателе при нагрузке.

Вт, (2.5.101)

где - коэффициент, учитывающий добавочные потери в двигателе.

53. Потребляемая асинхронным двигателем активная мощность из сети.

Вт. (2.5.102)

По условию Вт.

Тепловой расчет двигателя.

Превышение температуры статора двигателя.

Удельные потери:

В меди обмотки статора: (2.5.103)

В стали статора: (2.5.104)

Трения: (2.5.105)

Междувитковая изоляция проводников в пазу:

мм (2.5.106)

где

Общая толщина изоляции от меди до стенки паза:

 мм, (2.5.107)

где _и=0,3 мм.-толщина пазовой изоляции и изоляции одной стороны проводника.

Результирующий коэффициент теплоотдачи наружной поверхности статора:

, (2.5.108)

где - коэффициент теплопроводности междувитковой изоляции проводов в пазу и пазовой изоляции.

Среднее превышение температуры обмотки статора над окружающей средой.

(2.5.109)

• 2.6 Расчет надежности

Свойство изделия, обеспечивающее его возможность выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки, называют надежностью системы. Для медицинской промышленности проблема надежности имеет большое значение. Во-первых выход из строя медицинской техники приводит к ее простою, а это ухудшает показатели системы массового обслуживания, в которой эта техника работает; во-вторых, возникает проблема квалифицированного ремонта, которую, учитывая специфику работы учреждений здравоохранения, решить не просто; в-третьих, неисправность медицинской техники может вызвать крайне нежелательные проблемы для пациента: врач может поставить неверный диагноз или нарушить требуемую дозировку терапевтического воздействия. Наконец, в ряде случаев, если устройство входит в систему жизнеобеспечения (например, наркозная или реанимационная техника), отказ в устройстве создает непосредственную угрозу жизни больного. Такой же результат наблюдается и в случае отказа, нарушающего электробезопасность устройства.

Правильный выбор и назначение показателей надежности зависят в основном от той функциональной задачи, которую выполняет изделие в лечебно - диагностическом процессе.

В данном разделе проводится расчет надежности блока управления аппарата искусственной вентиляции легких «Спирон-201».

Блок управления содержит следующие элементы: плата питания ИМ, плата питания ИС, плата ввода - вывода, плата управления индикацией, микроконтроллер, плата питания ВИП.

Коэффициенты нагрузки, интенсивности отказов и поправочные коэффициенты взяты из справочников [2,3,4] и сведены в таблицах 2.6.1, 2.6.2, 2.6.3.2.6.4, 2.6.5. Рабочая температура дается в соответствии с паспортными данными прибора по [1].

Для повышения вероятности безотказной работы соединителей и дорожек монтажных применено их дублирование. Следовательно, вероятность безотказной работы соединителей и дорожек монтажных рассчитывается по формулам:

P_п(t) = 1 - (1 - e^{-лс t})² (2.6.1)

P_Д(t) =1 - (1 - e^{-лД t})² (2.6.2)

Вероятность безотказной работы остальных элементов блока управления определяется уточненным средне - групповым методом по формуле:

, (2.6.3)

где _i- интенсивность отказа элемента;

P_{общ i}(t) = P_c(t)? P_д(t)?P(t) (2.6.4)

Вероятность безотказной работы всего блока управления рассчитывается по формуле:

P_у= P_{общ i}(t) (2.6.5)

Вероятность безотказной работы рассчитывается в течение заданной наработки на отказ и в течении средней интенсивности эксплуатации.

Рассчитаем вероятность безотказной работы платы питания ВИП (таблица 2.6.1)

_I=1,034510^-6

P_{общ. 1}(2000)= e^{- 2000}= e^-0,0021=0,997

P_{общ. 1}(8)= e^{- 8}= e^-0,00=0,99997

Рассчитаем вероятность безотказной работы платы ввода - вывода (таблица 2.6.2)

_I=26,5110^-6

P(2000)= e^{- 2000}= e^-0,053=0,988

P(8)= e^{- 8}= e^-0,00021=0,9997

P_п(2000)= 1 - (1-e^{-п 2000})=1 - (1 - e^-0,002)=0,99999

P_п(8)= 1 - (1-e^{-п 8)}=1 - (1 - e^-0,000008)=0,999999999

P_п(2000)= 1 - (1-e^{-д 2000})=1 - (1 - e^-0,003)=0,99999

P_д(8)= 1 - (1-e^{-д 8)}=1 - (1 - e^-0,000012)=0,99999998

Р_{общ. 2}(2000)= Р(2000)Р_д(2000)Р_п(2000)=0,9880,999990,99999=0,988

Р_{общ. 2}(8)= Р(8)Р_д(9)Р_п(8)=0,99970,9999999990,99999998=0,9996

2.6.3 Рассчитаем вероятность безотказной работы платы питания ИМ (таблица 2.6.3)

_I=2,77310^-6

P(2000)= e^{- 2000}= e^-0,00555=0,9988

P(8)= e^{- 8}= e^-0,000022=0,99999

P_п(2000)= 1 - (1-e^{-п 2000})=1 - (1 - e^-0,0005)=0,999999

P_п(8)= 1 - (1-e^{-п 8)}=1 - (1 - e^-0,000002)=1

P_д(2000)= 1 - (1-e^{-д 2000})=1 - (1 - e^-0,00093)=0,999999

P_д(8)= 1 - (1-e^{-д 8)}=1 - (1 - e^-0,0000037)=1

Р_общ.3(2000)= Р(2000)Р_д(2000)Р_п(2000)=0,99880,9999990,999999=0,998

Р_общ.3(8)= Р(8)Р_д(8)Р_п(8)=0,9999911=0,99999

Рассчитаем вероятность безотказной работы платы питания МС (таблица 2.6.4)

_I=15,7857*10^-6

P(2000)= e^{- 2000}= e^-0,0318=0,989

P(8)= e^{- 8}= e^-0,000127=0,9998

P_п(2000)= 1 - (1-e^{-п 2000})=1 - (1 - e^-0,00074)=0,999999

P_п(8)= 1 - (1-e^{-п 8)}=1 - (1 - e^-0,0000029)=1

P_п(2000)= 1 - (1-e^{-д 2000})=1 - (1 - e^-0,00138)=0,99999

P_д(8)= 1 - (1-e^{-д 8)}=1 - (1 - e^-0,0000055)=1

Р_общ.4(2000)= Р(2000)Р_д(2000)Р_п(2000)=0,9890,9999990,99999=0,98899

Р_общ.4(8)= Р(8)Р_д(9)Р_п(8)=0,999811=0,9998

Рассчитаем вероятность безотказной работы платы управления индикацией (таблица 2.6.5)

=_I =28,110^-6

• P(2000)= e^{- 2000}= e^-0,0562=0,98
• P(8)= e^{- 8}= e^-0,00022=0,9997
• P_п(2000)= 1 - (1-e^{-п 2000})=1 - (1 - e^-0,0014)=0,999999
• P_п(8)= 1 - (1-e^{-п 8)}=1 - (1 - e^-0,0000058)=1
• P_п(2000)= 1 - (1-e^{-д 2000})=1 - (1 - e^-0,0039)=0,99998
• P_д(8)= 1 - (1-e^{-д 8)}=1 - (1 - e^-0,00002)=1
• Р_общ.5(2000)= Р(2000)Р_д(2000)Р_п(2000)=0,980,9999990,99998=0,98
• Р_общ.5(8)= Р(8)Р_д(9)Р_п(8)=0,999711=0,9997
• Вероятность безотказной работы всего блока управления
• Р_у.(2000)=Р_общ.1(2000)Р_общ.2(2000) Р_общ.3(2000) Р_общ.4(2000)
• Р_общ.5(2000) Р_общ.6(2000),
• Р_у.(8)=Р_общ.1(8)Р_общ.2(8) Р_общ.3(8) Р_общ.4(8)
• Р_общ.5(8) Р_общ.6(8),
• где Р_общ.6(2000)=0,989 и
• Р_общ.6(8)=0,9998 - вероятность безотказной работы микроконтороллера.
• Р_у(8)= 0,99960,999970,999990,99980,99970,9998=0,9988
• Р_у(2000)=0,9970,9880,9980,988990,980,989=0,968

Полученная вероятность безотказной работы соответствует ГОСТу Р50444-92 для изделий класса А.

Определим среднюю наработку до отказа:

Т=1/_общ,

_общ.=88,56 - суммарный поток отказов.

Т=1/88,5610³=11290 часов.



Наименование и тип элемента	Обозначение по чертежу	Количество Ni	Интенсивность отказа при номинальном режиме 0i *10-6 1/ч	Режим работы	Поправочный Коэффициент Аi	Интенсивность отказов i-го элемента Аi * oi *10-6, 1/ч	Интенсивность отказа изделия Из-за элементов i-го типа Ni * Ai * oi * 10-6, 1/ч
				Коэф-т нагрузки Кн	Температура рабочая Т,о С
Микросхемы: К142ЕН9Е	D1	1	0,1	0,5	40	1	0,1	0,1
Резисторы: С2-33Н - 0,5-75 ОМ5% С2-33Н - 0,5-3 кОМ5% Конденсаторы: К50-24-63В-2200 мкФ К73-11-250В - 0,33 мкФ К50-24-63В-100мкФ Прибор выпрямительный КЦ402А Индикатор единичный АЛ307КМ Вилка РШ 2НМ-1-5 Пайка Провода	R1…R3 R4 С1 С2 С3 V1 V2 X1	3 1 1 1 1 1 1 1 24 18	0,04 0,04 0,135 0,035 0,135 0,02 0,2 0,01 0,004 0,015	0,5 0,5 0,9 0,9 0,9 0,5 0,8 1 1 1	40 40 40 40 40 40 40 40	2,5 2,5 0,9 0,9 0,9 0,6 1,19 1 1 1	0,1 0,1 0,1215 0,0315 0,1215 0,012 0,238 0,01 0,004 0,015	0.3 0,1 0,1215 0,0315 0,1215 0,012 0,238 0,01 0,096 0,27

Таблица 2.6.2. Плата ввода - вывода

Наименование и тип элемента	Обозначение по чертежу	Количество Ni	Интенсивность отказа при номинальном режиме 0i *10-6 1/ч	Режим работы	Поправочный Коэффициент Аi	Интенсивность отказов i-го элемента Аi * oi *10-6, 1/ч	Интенсивность отказа изделия Из-за элементов i-го типа Ni * Ai * oi * 10-6, 1/ч
				Коэф-т нагрузки Кн	Температура рабочая Т,о С
Микросхемы: КР1006ВИ1 КР544УД1В К555ЛН1 К155ЛП9 КР590КН6 К1113ПВ1А К555ЛН2 К155ЛП10 К155ЛП11 К555ЛАЗ	D2 D3, D4, D8 D1, D9, D10 D5, D11 D12 D13 D14, D17 D15 D16 D19… D22	1 3 3 2 1 1 2 1 1 4	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5	40	1	0,1	0,1 0,3 0,3 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,4
Резисторы: С2-33Н - 0,125-3 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-820Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,125-3,9кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-10кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-75кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-4,7кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125- 3,3 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-330Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-160 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-8,2 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,5-510 Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-560Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-240 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,5-2 Ом5%-А-Д СП5-22В-1Вт - 1,5 кОм10% СП5-22В-1Вт-10 кОм10% СП5-22В-1Вт - 1,0 кОм10% Конденсаторы: КМ-5б-Н90-0,033 мкФ КМ-5б-Н90-0,1 мкФ К53-14-32В-15 мкФ30% К53-14-25В-22 мкФ30% К50-16-50В-100 мкФ-В Диод полупроводниковый КД521В Транзистор КT1817В Транзистор КТ315В Транзистор КТ819В Индикатор единичный АЛ307Км Вилка СНП58-64/94х9В-23-2-0 Пайка Провода	R1, R2, R9, R10 R3, R19, R29R31, R33, R34, R36, R42, R46, R53…R55 R4, R5 R6, R8 R11, R12 R13..R15, R17, R18, R28, R77…R82 R20 R21…R26, R47…R52 R37 R38 R39 R65…R70 R89…R94 R71…R76, R95…R100 R82…R88 R7 R5, R16, R35, R40, R41 R27 С1 С2, С3, С5, С9…С20 С4 С21, С22 С23 V1, V2 V3 V10 V25…V30 V4…V9 V13…V18 X1, X2	4 13 2 2 2 12 1 12 1 1 1 12 12 7 1 5 1 1 15 1 2 1 2 1 1 6 12 2 260 104	0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,053 0,053 0,053 0,6 0,6 0,6 0,6 0,135 0,2 0,5 0,5 0,5 0,2 0,01 0,004 0,015	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,9 0,9 0,5 0,5 0,9 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1 1	40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40	2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 0,3 0,3 0,3 0,7 0,7 2 2 0,9 1,19 0,9 0,9 0,9 1,19 1 1 1	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0159 0,0159 0,0159 0,42 0,42 1,2 1,2 0,1215 0,238 0,45 0,45 0,45 0,238 0,01 0,004 0,015	0,4 0,13 0,2 0,2 0,2 0,12 0,1 0,12 0,1 0,1 0,1 0,12 0,12 0,7 0,0159 0,0795 0,0159 0,42 6,3 1,2 2,4 0,1215 0,476 1 1 6 2,856 0,02 1,04 1,56

_I=26,5110^-6

Таблица 2.6.3. Плата питания ИМ

Наименование и тип элемента	Обозначение по чертежу	Количество Ni	Интенсивность отказа при номинальном режиме 0i *10-6 1/ч	Режим работы	Поправочный Коэффициент Аi	Интенсивность отказов i-го элемента Аi * oi *10-6, 1/ч	Интенсивность отказа изделия Из-за элементов i-го типа Ni * Ai * oi * 10-6, 1/ч
				Коэф-т нагрузки Кн	Температура рабочая Т,о С
Микросхемы: КР142ЕН9Е КР142ЕН9Д	D1 D2	1 1	0,1 0,1	0,5 0,5	40 40	1 1	0,1 0,1	0,1 0,1
Резисторы: С5-16МВ-5Вт - 5,1 Ом1% С5-16МВ-2Вт - 0,1 Ом1% С5-33Н - 0,5-3,0 кОм5%-А-Д	R1, R2, R3, R4 R5, R6	2 2 2	0,04 0,04 0,04	0,5 0,5 0,5	40 40 40	0,1 0,1 0,1	0,004 0,004 0,004	0,008 0,008 0,008
Конденсаторы: К50-24-63В-2200 мкФ80 К73-11-250В - 0,33 мкФ10% К50-24-63В-100 мкФ	С1, С2 С3, С4 С5, С6	2 2 2	0,135 0,035 0,135	0,9 0,9 0,9	40 40 40	0,9 0,9 0,9	0,1215 0,0315 0,1215	0,243 0,063 0,243
Диод полупроводниковый КД227А Транзистор КТ818В Светодиод АЛ307КМ Вилка СНП58-64/94х-9В-23-2-0 Пайка Провода	V1…V8 V9…V12 V13,V14 X1, X2	8 4 2 2 64 31	0,2 0,5 0,2 0.01 0,004 0,015	0,8 0,8 0,8 1 1 1	40 40 40 40	1,19 0,9 1,19 1 1 1	0.238 0,45 0,238 0,01 0,004 0,015	1,904 1,8 0,476 0,02 0,256 0,465

_I=2,77310^-6

Таблица 2.6.4. ПЛАТА ПИТАНИЯ МС

Наименование и тип элемента	Обозначение по чертежу	Количество Ni	Интенсивность отказа при номинальном режиме 0i *10-6 1/ч	Режим работы	Поправочный Коэффициент Аi	Интенсивность отказов i-го элемента Аi * oi *10-6, 1/ч	Интенсивность отказа изделия Из-за элементов i-го типа Ni * Ai * oi * 10-6, 1/ч
				Коэф-т нагрузки Кн	Температура рабочая Т,о С
Микросхемы: КР142ЕН8Е КР142ЕН8Д КР142ЕН5А	D1, D3 D2, D5 D4	2 1 1	0,1 0,1 0,1	0,5 0,5 0,5	40	1	0,01	0,02 0,01 0,01
Резисторы: С2-33Н - 0,125-3 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-820Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,125-3,9кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-10кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-75кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-4,7кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-3,3 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,125-330Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-160 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-8,2 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,5-510 Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-560Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-240 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,5-2 Ом5%-А-Д СП5-22В-1Вт - 1,5 кОм10% СП5-22В-1Вт-10 кОм10% СП5-22В-1Вт - 1,0 кОм10% Диоды: Полупроводниковый КД227А Полупроводниковый КД209А Транзистор КТ818Б Светодиод АЛ307КМ Пайка Провода	R1, R2, R9, R10 R3, R19, R29…R31, R33, R34, R36, R42, R46, R53…R55 R4, R5 R6, R8 R11, R12 R13..R15, R17, R18, R28, R77…R82 R20 R21…R26, R47…R52 R37 R38 R39 R65…R70 R71…R76 R82…R88 R7 R5, R16, R35, R40, R41 R27 V1…V4 V5…V16 V17, V18 V19…V23	4 13 2 2 2 12 1 12 1 1 1 5 5 7 1 5 1 4 12 2 5 93 46	0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,053 0,053 0,053 0,2 0,2 0,5 0,2 0,004 0,015	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 1 1	40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40	2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 0,3 0,3 0,3 1,19 1,19 0,9 1,19 1 1	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0159 0,0159 0,0159 0,238 0,238 0,45 0,238 0,004 0,015	0,4 1,3 0,2 0,2 0,2 1,2 0,1 1,2 0,1 0,1 0,1 0,5 0,5 0,7 0,0159 0,0795 0,0159 0,952 2,856 0,9 1,19 0,372 0,69

_I=15,7857*10^-6

Таблица 2.6.5. Плата управления индикацией

Наименование и тип элемента	Обозначение по чертежу	Количество Ni	Интенсивность отказа при номинальном режиме 0i *10-6 1/ч	Режим работы	Поправочный Коэффициент Аi	Интенсивность отказов i-го элемента Аi * oi *10-6, 1/ч	Интенсивность отказа изделия Из-за элементов i-го типа Ni * Ai * oi * 10-6, 1/ч
				Коэф-т нагрузки Кн	Температура рабочая Т,о С
Микросхемы: К555ЛН1 К555ЛН2 К155ИД10	D1, D3, D5… D7 D2 D4	5 1 1	0,1 0,1 0,1	0,5 0,5 0,5	40	1	0,1	0,5 0,1 0,1
Резисторы: С2-33Н - 0,25-1,6 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-2,2 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-1,3 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-560 кОм5%-А-Д С2-33Н-2-300 Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-5,1 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-270 Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-470 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-220 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-1,2 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-300Ом5%-А-Д С2-33Н - 0,25-4,7 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-3,0 кОм5%-А-Д С2-33Н - 0,25-240 кОм5%-А-Д	R1 R2 R3 R4, R59 R5, R60 R6…R13 R14 R15…R17 R18…R24, R39…R42, R47…R50 R43…R46 R25…R31 R51…R54 R32…R38 R55…R58 R74…R84 R61…R71 R72, R73	1 1 1 2 2 8 1 3 15 4 11 22 11 2	0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5	40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40	2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5	0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1	0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,8 0,1 0,3 1,5 0,4 1,1 2,2 1,1 0,2
Конденсаторы: К53-14-32В - 15,0 мкФ30% К73-11а-250В - 10,33 мкФ10% К73-11а-630В - 0,022 мкФ10% К73-11а-250В - 1,0 мкФ10% КМ-5б-Н90-0.1 мкФ10%	С1 С2, С3 С4, С5 С6 С7…С13	1 2 2 1 7	0,6 0,035 0,035 0,035 0,6	0,56 0,9 0,9 0,9 0,9	40 40 40 40	2 0,9 0,9 0,9 0,7	1,2 0,0315 0,0315 0,0315 0,42	1,2 0,063 0,063 0,0315 2,94
Трансформатор Транзистор КТ819В Транзистор КТ605ЕМ Диод полупроводниковый КД424А Вилка СНП58-64/94х9В-23-2-Вилка Онп-ВС-39-16/40,5х62-В53 Пайка Провода	T1 V1, V2 V12…V37 V4…V8 X1, X2 X3, X4	1 2 26 5 2 2 184 130	0,025 0,56 0,5 0,2 0,01 0,01 0,004 0,015	1 0,8 0,8 0,8 1 1 1 1	40 40 40 40 40 40	5,2 0,9 0,9 1,19 1 1 1 1	0,13 0,504 0.504 0,238 0,01 0,01 0,004 0,015	0,13 1,008 13,1 1,19 0,02 0,02 0,736 1,95

=_I=28,110^-6

3. Технологическая часть

3.1 Разработка методики испытания микроконтроллера

3.1.1 Назначение и состав устройства для испытания

Устройство предназначено для статической и динамической проверки электрических плат построенных и разработанных для микропроцессорных систем.

Устройство состоит из корпуса, дна и крышки. На крышке расположена панель управления. На панели управления расположены светодиоды и органы управления.

В состав устройства входят три блока: блок ручного управления, блок индикации и блок формирования сигналов.

Рисунок 3.1 Блок-схема устройства для испытания

Блок ручного управления состоит из набора переключателей и кнопок, служащих для задачи дискретных сигналов на шине адреса и шине данных для подачи некоторых дискретных сигналов.

Блок индикации и блок формирования сигналов представляют собой печатные платы, которые закреплены на крышке при помощи стоек. На печатных платах установлены электронные компоненты, кнопки, переключатели и соединитель типа СНП 58-84/95x9Р-20-2-В, предназначенный для подключения тестируемых устройств.

Блок индикации представляет собой набор дискретных светодиодов. Он служит для отображения информации на шине адреса, шине данных и для отображения слово состояния микропроцессора.

Блок формирования сигналов служит для формирования сигнала записи и чтения и готовности общей шины.

Технические характеристики:

Среднее потребление находится в пределах 2,5 Вт

Питание блока осуществляется стабилизированным напряжением +5В

Габаритные размеры 182х296х76

3.2 Описание электрической схемы

В состав блока индикации входят регистр защелка и буферное устройство.

Регистр защелка реализован на триггерах D11, D12 и светодиодах VD1-VD8. Он служит для отображения слово состояния основного микропроцессора испытуемой платы.

Буферное устройство реализовано на микропроцессорах D13, D16 и светодиодах VD9-VD32. Оно служит для отображения состояния сигнала, наличия уровня логической «1» или логического «0» на шине адреса и шине данных.

Блок формирования сигналов реализован на триггерах D10, D19, D20, цифровых компараторах D3 - D6 и шинных формирователях D1, D2, D7, D8, D17, D18. Триггеры служат для формирования сигнала записи и чтения и готовности общей шины. Цифровые компараторы служат для сравнения цифровой комбинации заданной ручным управлением и сигналов на шине адреса. Шинные формирователи служат для переключения направления выдачи сигналов от переключателей на шине адреса и шине данных.

Блок ручного управления состоит из набора кнопок и переключателей.

Переключатели S16 - S31 служат для задания адреса на общей шине. Переключатели S8 - S15 служат для задачи данных (логических уровней сигналов данных) на шине данных.

Кнопка S4 служит для формирования сигнала «Cинхронизация».

Тумблеры S5 и S6 предназначены для переключения режимов записи и чтения.

Кнопка S7 служит для формирования импульса для пошагового управления.

Тумблер S3 служит для формирования сигнала готовности

Распайка соединителей пульта

3.3 Методика испытания устройства для испытания

Данное устройство может работать в двух режимах: статическом и динамическом.

3.3.1 Работа в динамическом режиме:

Для проверки функционирования дискретных выходов на сопроцессоре I8025 соединяем элементы испытания по схеме 3.3.1.

Схема соединения 3.3.1

В разъем Х10 вставляем ПЗУ1 с тестовой программой. Кнопка «Реж.» на устройстве испытания находится в отжатом состоянии. Это означает, что переключатели шины адреса «ПКША» и шины данных «ПКШД» отключены от шины адреса и шины данных соответственно.

После соединения устройства испытания с микроконтроллером по данной схеме включаем устройство в сеть. Затем переключаем тумблер в положение «Вкл.» В результате чего загораются три светодиода «+5В», «+12В», «-12В». Это означает что, стоящий в устройстве испытания блок питания преобразовал питание сети в +5В, +12В и -12В. При подаче напряжения сопроцессор I8025А микроконтроллера начинает работать по тестовой программе записанной в ПЗУ1. На индикаторах «ША» и «ШД», расположенных на устройстве испытания мы видим прохождение теста «Бегущая единица», т.е. последовательное загорание светодиодов от 0 до 15 на «ША», а затем светодиодов от 0 до 7 на «ШД». Следующий тест, который автоматически следует за первым, называется «Бегущий ноль», т.е. все светодиоды «ША» и светодиоды «ШД» горят, а затем поочередно начинают гаснуть. Прохождение тестов «Бегущая единица» и «Бегущий ноль» означает исправную работу сопроцессора I8025А

Для проверки функционирования дискретных выходов на микропроцессоре I8255А и правильности функционирования элементов микроконтроллера: I8080A, I8251A, I8253A соединяем элементы испытания по схеме 3.3.2.

Схема соединения 3.3.2

В разъем Х.5 вставляем постоянное запоминающее устройство ПЗУ1 с тестовой программой. Кнопка «Реж.» на устройстве испытания находится в отжатом состоянии. Далее, после подачи напряжения мы наблюдаем прохождение тестов «Бегущая единица» и «Бегущий ноль», как и в первом случае

Случай, когда эти тесты не прошли, будет рассмотрен в пункте 3.3.2.

Далее идет проверка I8259; I8253A(1); I8251A; I8253A(2).

В случае правильности прохождения теста загораются все светодиоды на «ША», а светодиоды на «ШД» мигают с интервалом 1 с. В случае ошибки, на светодиодах «ША» выставляется адрес элемента (см. табл. 3.3.1), в котором произошла ошибка, а на «ШД» выставляется код ошибки: 1Н - ошибка записи, 2Н - ошибка чтения.

Таблица 3.3.1

Наименование элемента	Адрес элемента
I8255A	1Н
I8251A	2Н
I8253A(1)	4Н
I8259	8Н
I8253A(2)	10Н
I8255A	11Н

После того, как произошла ошибка, и было определено где, мы собираем схему 3.3.3.

3.3.3 Схема соединения

Кнопка «Реж.» нажата. Это означает, что переключатели «ПКША» и «ПКШД» подключены к шинам. Тумблер «ЗП.» опущен вниз, т.е. установлен режим записи. С помощью переключателей «ПКШД» выставляем слово, которое записывается во внешнее устройство. Далее нажимаем кнопку «Л», которая отключает только переключатели «ПКШД» от шины данных, а тумблер «Чт.» опускаем вниз, т.е. устанавливаем режим чтения. В результате чего на светодиодах «ШД» высвечивается результат чтения.

3.3.2 Статический режим

В том случае если не прошли тесты «Бегущая единица» и «Бегущий ноль» собираем схему 3.3.4.

Схема соединения 3.3.4

В этом случае устройство испытания подключается к микропроцессору I8080А микроконтроллера с помощью кабеля с клипсой. При этом нужно отсоединить сигнал RDY (ножка 23) от цепи и присоединить сигнал готовность от устройства испытания через кабель. Переключатели «ПКШД» и «ПКША» нажаты. Тумблеры «Зп.» и «Чт.» подняты, т.е. режимы записи и чтения не используются.

После установки тестового ПЗУ2 и включении питания мы можем контролировать в пошаговом режиме выполнение тестовой программы микропроцессора I8080А. Кнопки «Гт.» и «Синх.» в нажатом положении.

При каждом нажатии кнопки «Ш» (шаг) выполняется один цикл команды. На светодиодах «ША» высвечивается адрес выполняемой команды, а на светодиодах «ШД» высвечивается код выполняемой команды. При этом на светодиодах «СС» (слова состояние) высвечивается код, который соответствует состоянию микропроцессора в данном цикле выполнения команд.

4. Экономическая часть

4.1 Экономическое обоснование модернизации блока управления аппарата искусственной вентиляции легких «Спирон - 201)

Целью данного расчета является выявление актуальности и целесообразности изготовления нового вида продукции, расчет выгоды от внедрения его в производство, а также определения преимуществ и возможных недостатков по сравнению с базовым образцом. В задачу расчета входит:

- определение всего объема затрат на изготовление и проектирование нового вида продукции, вычисление ориентировочной цены изделия и сравнение ее с базовой;

- расчет затрат, связанных с эксплуатацией нового оборудования;

- определение условно-годовой экономии.

4.2 Расчет капитальных затрат.

Затраты на разработку и изготовление нового образца изделия и внедрение его в производство определяют по формуле:

К_вн=З_пк+З_тех+З_ин+З_ко+З_ис+З_кд, (4.2.1)

где,

З_пк - затраты на проектирование и конструирование нового изделия;

З_ин - затраты на изготовление нового изделия;

З_тех - расходы на разработку технологических процессов;

З_ко - расходы на конструирование и изготовление техоснастки;

З_ис - расходы на испытания;

З_кд - расходы на корректировку технологической документации;

Затраты определим методом прямого счета. Этот метод предполагает подробный расчет всех составляющих затрат на разработку и изготовление нового изделия.

Затраты на конструкторскую разработку. Затраты на проектирование З_пк могут быть определены в соответствии с нормами времени и расценками на все виды проектно-конструкторских работ по формуле:

З_пк=Т_к Ч_с (4.2.2)

где,

Т_к - трудоемкость ПКР, чел./ч;

Ч_с - стоимость одного чел./руб.

Трудоемкость ПКР можно определить по формуле:

Т_к=t_kAK_kiK_ri, [чел./ч], (4.2.3)

где,

t_k-трудоемкость ПКР на определенный формат чертежа чел./ч

???????А - число чертежей (листов) соответствующего формата;

К_ki,К_ri-коэффициенты новизны и сложности.

Таблица 1. Коэффициенты для расчета трудоемкости конструкторских работ

Формат и характеристика чертежа	Число Чертежей А	Трудоемкость tki	Коэффициент конструктивной сложности Кki	Коэффициент графической сложности Кri
А1-микроконтроллер А1 - генератор вдоха	1 1	26,4 33,6	1 1,3	1,0 1,0

Т_к=26,411+33,61,31=70,08 чел./ч

Величина: Ч_с=125/(24*8)=0,65 руб.

Находим величину затрат на ПКР:

З_пк=70,080,65=45,552 руб.

4.2.1 Затраты на материалы и комплектующие изделия

Общая сумма затрат на основные материалы и покупные комплектующие изделия рассчитываются по формуле:

З_м=?q_закЦ_м+П_пи, [руб.] (4.2.4)

где,

q_зак - норма расхода соответствующего материала;

Ц_м - цена 1 кг. данного вида материала, руб.;

П_пи - стоимость покупных изделий, руб.

Расход и стоимость покупных изделий - в таблице 2.

Таблица 2. Расходы на покупные изделия

№	Наименование изделия	Количество	Цена, руб.	Общая стоимость, руб.	Стоимость транспортировки, руб.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14	Микропроцессоры: I8255A I8253A I8251A I8259 I8080A SN74LS240N SN74LS138N HM6516 I8257 I8243 SN74LS373N I8224 Тахогенератор Скоба Итого	2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	37 40 120 42 36 25 25 16 36 32 25 34 200 11	74 80 120 42 36 25 25 16 36 32 25 34 200 11 756	2,22 2,4 3,6 1,26 1,08 0,75 0,75 0,48 1,08 0,96 0,75 1,02 6 0,33 22,68

Находим величину затрат на материалы и комплектующие изделия:

З_м=774,68 руб.

Заработная плата основных производственных рабочих

Основная заработная плата рабочих, изготовляющих изделия и узлы, ведущих монтаж и сборку, настройку проектируемого и базового изделий определяется по укрупненным нормативам, исходя из фактических трудовых затрат. Общий размер основной заработной платы определяется по формуле:

З_з=?t_штЧ_сК_т, (5)

где,

t_шт - норма времени на операцию;

Ч_с - часовая ставка первого разряда, руб.;

К_т - тарифный коэффициент соответствующего разряда.

Расчет трудоемкости по деталям приведен в таблице 3.

Таблица 3. Перечень изготавливаемых деталей с операциями обработки

№	Изделие и наименование операции	Разряд работ	Тарифный коэффициент	Норма времени	Заработная плата, руб.
1	Общая сборка	3	1,29	10	17,63
Итого:	17,63
Цеховые накладные расходы (75%)	13,22
Общезаводские накладные расходы (150%)	26,445

Себестоимость изделия включает в себя стоимость основного материала и комплектующих изделий, основную заработную плату производственных рабочих и косвенные расходы, приходящиеся на единицу продукции. На основе произведенных выше расчетов составляем калькуляцию себестоимости изделия (Таб. 4)

Таблица 4. Калькуляция затрат на изделие

Наименование затрат	Сумма, руб. .
ПКР	45,552
Осн-ые материалы и покупн. идел-ия	774,68
Основная заработная плата	17,63
Цеховые расходы	13,22
Общезаводские расходы	26,445
Итого:	877,527
Внепроизводственные расходы составляют 5% от заводской себестоимости изделия: 877,527х 0,05=43,87635 руб.; Полная себестоимость: 877,527+43,87635=921,4 руб.

Плановая прибыль составляет 15% от полной себестоимости проектируемого изделия:

921,4 х 0,15= 138,21 руб.;

Ориентировочная цена проектируемого изделия составляет:

921,4+138,21+108320=109379,61

Полученная цена проектируемой установки К₂= 109379,61 руб. выше стоимости базовой, которая составляет: К₁= 108320 руб. на 1059,61 руб.

Данная модернизация блока управления проводится с целью повышения надежности. В данном случае надежность повысится в 1,5 раза, в результате чего средняя наработка на отказ повышается с 2000 ч. до 3000 ч.

Расчет затрат, связанных с эксплуатацией АИВЛ «Спирон - 201»

Эксплуатационные расходы включают в себя затраты на основные и вспомогательные материалы, заработную плату обслуживающего персонала, затраты на энергию, ремонт изделия, амортизационные отчисления, прочие расходы.

1) Заработная плата дежурного оператора определяется по формуле:

З_п=З_о+З_д+Н_ч, (6)

где,

З_о - основная зарплата;

З_д - дополнительная зарплата (30% от З_о)

Н_ч - начисления соцстраху (39% от суммы З_о и З_д).

а) основная зарплата дежурного оператора определяется по формуле:

З_о=К_т*Ч_тс*Ф_др*К_о*m (7)

где,

Ч_тс - часовая тарифная ставка первого разряда;

К_т - тарифный коэффициент соответствующего разряда;

Ф_др - действительный годовой фонд времени одного рабочего;

К_о - коэффициент учета нормы обслуживания;

m - количество смен;

Ф_др=(Д_г-Д_н)*t_с=(260-27)*8=1864 часов

Проектируемое изделие:

Ч_с=1,367; Ф_др=1864;

К_о=0,4; m=3; К_т=1,33;

З_о=1,367*1,33*1864*0,4*3*1=4066,74 руб.

б) находим величину дополнительной зарплаты:

З_д=4066,74*30%=1220,02 руб.

в) находим величину начислений соцстраху:

Н_ч=(4066,74+1220,02)*39%=2060,83 руб.

Находим величину заработной платы дежурного оператора:

З_п=4066,74+1220,02+2061,83=7348,59 руб.

2) Затраты на энергию определяются по формуле:

З_э=(N_qК_wС_э/60К) Ф_до, (8)

где,

N_q - установленная мощность, кВт;

К - коэффициент использования по времени;

С_э - стоимость 1 кВт/ч;

Ф_до - действительный фонд времени работы техники;

К_w - коэффициент использования мощности;

Ф_до=Д_г * m * t_с * r =260 * 3*8*0,95=5928 час

где

r=0,95 - коэффициент учитывающий время пребывания оборудования в ремонте;

З_э=(50,90,3/601) 5928=133,38 руб.

3) Затраты на ремонт составляют 5% от цены изделия:

Проектируемой - 109379,615%=5469 руб.,

базовой - 1083205%=5416 руб.

4) Величина амортизационных отчислений составляет 15% от стоимости изделия:

Проектируемая - З_а=109379,6115%=16407 руб.

Базовая - З_аб=10832015%=16248 руб.

5) Прочие расходы определяются по формуле:

З_пр=З_озп*(d/100), (9)

где,

З_озп - размер основной зарплаты;

d-процент прочих расходов.

З_пр=4066,82*(10/100)=406,68 руб.

Результаты, приведенных выше расчетов эксплутационных расходов по базовой и новой установкам, занесены в таблицу 7.

Таблица 7. Калькуляция затрат, связанных с эксплуатацией

Наименование затрат	Сумма, руб. Базовое Проектируемое
З/п дежурного оператора	7348,59	7348,59
Затраты на энергию	133,38	133,38
Затраты на ремонт	5416	5469
Величина амортизационных отчислений	16248	16407
Прочие расходы	406,68	406,68
ИТОГО	29552,65	29764,65

4.3.2 Расчет экономической эффективности АИВЛ «Спирон - 201»

Т.к. в данной модернизации имеются дополнительный капитальные затраты, определяется срок окупаемости их по следующей формуле.

Т_ок=(К₂-К₁)/(С₁-С₂),

Где К₁ и К₂ - соответственно капитальные вложения до и после внедрения новой техники

С₁ и С₂ - годовая себестоимость работы, до и после внедрения новой техники.

Т_ок=1,2 года

Расчет прибыли от производства модернизированной продукции

5. Безопасность разрабатываемого устройства

5.1 Анализ опасных вредных факторов АИВЛ (Спирон - 201)

Современная передовая техника неразрывно связана с электричеством. В последние годы созданы новые электроаппараты для медицины, целые диагностические и терапевтические комплексы, различные терапевтические материалы. Нарушение правил техники безопасности, недостаточная культура обслуживания могут вызвать поражение людей электрическим током.

Важным фактором безопасности в аппарате ИВЛ «Спирон-201», на который необходимо обратить внимание, является электробезопасность. Напряжения, применяемые в аппарате составляют от 10 до 220 В, поэтому есть реальная угроза получения электротравмы. Электротравмы возникают при прохождении электрического тока через тело человека или попадении последнего в сферу электрической дуги.

Практически условиями возникновения электротравм являются: прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (например, случайное или намеренное прикосновение к оголенным проводам, зажимам, токоведущим частям электромашин, ламповых патронов); прикосновение к конструктивным частям электросети и оборудования, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции (например, прикосновение к корпусу электродвигателя, имеющего замыкание на корпус); нахождение вблизи места замыкания на землю; прикосновение к металлическим частям аппарата, случайно оказавшимся под напряжением; короткое замыкание.

Степень опасности и возможность поражения электрическим током при соприкосновении с токоведущими частями, находящимися под напряжением, зависят от того, каким образом произошло включение человека под напряжение. Необходимо заметить, что даже напряжения в 36 В и менее могут вызвать смертельный исход в особых ситуациях. Причиной поражения в данном случае - возникновение электрической цепи через акупунктурные зоны. Известно, что акупунктурные точки являются своеобразной системой автоматического регулирования человека. Каждая отвечает за определенный физиологический процесс.

Акупунктурная зона на ладонях воздействует на функции дыхания, поэтому при поражении этой зоны у медсестры даже при небольшом напряжении возможна остановка дыхания.

5.2 Последствия воздействия вредных факторов на человека и окружающую среду

Действие электрического тока на человека сложно и многообразно: оно может быть термическим (ожог), механическим (разрыв тканей и костей), химическим (электролиз). Но самое главное - ток действует биологически, нарушая те процессы, с которыми связана жизнеспособность живой материи. В мышечной ткани, особенно при сокращении сердечной мышцы, в тканях центральной и периферической нервной системы и в других тканях возникают биотоки. При электропоражениях, когда электрические токи из приборов проникают в организм, нарушается биологическое равновесие и возникают патологические явления, приводящие к различным исходам.