Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты
Принципы построения цифровых генераторов звуковых частот. Зоны для выполнения операций и размещения органов управления. Описание электрической принципиальной схемы процессорного блока. Выбор и обоснование технологии печатной платы, класса точности.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.06.2009 |
Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ау =151,67=25,05 м/с2.
4) Определим максимальное относительное перемещение:
для полусинуса:
,
Zmax=2,5*10-8 м.
для прямоугольника:
Zmax=5,9*10-7 м.
5) Проверим выполнение условия ударопрочности:
для ЭРЭ ударное ускорение меньше допустимого (по справочнику), т.е.:
ау < аудоп=150 м/с2;
для элементов РЭА типа пластин необходимо выполнение условия:
Zmax < доп *l2,где l - стрела прогиба на длине 1м. Допустимая стрела прогиба (доп) для фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм должна быть не более 11 мм.
Zmax =5,9*10-7 м < 3,564*10-4 м,
таким образом, условие вибропрочности для печатной платы выполняется;
для печатных плат с ЭРЭ должно выполняться условие:
Zmax <0,003В, где В - размер стороны параллельно которой расположены элементы;
Zmax =5,9*10-7 м <5,4*10-4 м - условие выполняется.
Вывод:
Условия ударопрочности для данного печатного узла выполняются, поэтому изменения конструкции РЭА и применения специальных амортизаторов не требуется.
2.12 Оценка уровня качества
Термин "уровень качества продукции", учитывающий все аспекты этого уровня, определяется в ГОСТ 15467-79, в соответствии с которым качество продукции представляется совокупностью свойств продукции и способностью удовлетворять определенным потребностям в зависимости от ее назначения. При оценке уровня качества разработанного устройства необходимо относительное сравнение с другими аналогичными существующими образцами.
При оценке качества изделия пользуются показателями качества - количественными характеристиками одного или нескольких свойств образца. Причем, рекомендуется объединять однородные показатели качества и рассматривать их по следующим группам:
показатели назначения;
показатели надежности;
показатели технологичности;
эргономические показатели;
эстетические показатели;
показатели стандартизации и унификации;
патентно-правовые показатели;
экономические показатели;
показатели безопасности;
показатели экологичности.
Для оценки уровня качества разрабатываемого устройства мы используем лишь некоторые из представленных показателей.
2.12.1 Оценка уровня технологичности конструкции изделия
Произведём оценку технологичности на основе использования частных и комплексного показателей. Состав относительных частных показателей и значения коэффициентов значимости определяется классом, к которому относиться разрабатываемое изделие.
Данное изделие относится к классу электронных блоков, поэтому для него используются следующие показатели:
Коэффициент использования микросхем:
Hмс =23 шт. - общее количество микросхем и микросборок в изделии;
Hэрэ= 79 шт.- общее количество ЭРЭ;
==0,23.
2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:
Hам =497 шт. - количество монтажных соединений, которые могут быть осуществлены механизированным или автоматизированным способом;
Hм =523 шт. - общее количество монтажных соединений;
==0,95.
3) Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:
Hмп эрэ =79 шт. - количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может быть осуществлена механизированным или автоматизированным способом;
==1.
4) Коэффициент автоматизации и механизации операций контроля и настройки:
Hмкн =2 шт. - количество операций контроля и настройки, которые могут быть осуществлены механизированным или автоматизированным способом;
Hкн =3 шт. - общее количество операций контроля и настройки;
Kмкн===0,66.
5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ:
Hт эрэ =15 шт. - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии;
==0,81.
6) Коэффициент применяемости ЭРЭ:
Hт ор эрэ =5 шт.- количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии;
==0,89.
7) Коэффициент прогрессивности формообразования:
Dпр =4 шт.- количество деталей, полученных прогрессивным методом;
D =8 шт.- общее количество деталей;
==0,5.
8) Комплексный показатель технологичности, определяемый на основе частных:
==0,70
где Ki - рассчитанное значение показателя; i - весовой коэффициент значимости для каждого показателя (табличное значение); S =7- количество относительных частных показателей.
9) Оценим уровень технологичности конструкции:
Ку=К/Кн; Кн=0,5 -для электронных блоков;
Ку=0,70/0,5=1,4.
Вывод:
Данный печатный узел можно считать технологичным, т.к. комплексный показатель технологичности (К=0,70) превышает предельное нормативное значение для соответствующего класса блоков (Кнэ=0,5).
2.12.2 Расчет уровня качества
Произведём оценку уровня качества по следующим группам показателей:
показатели назначения;
показатели надежности;
показатели технологичности;
эргономико-эстетические показатели.
Для каждой из групп рассчитаем свой коэффициент уровня качества:
,
где Di и Вi - значения параметров соответственно разрабатываемого и базового изделий. Поскольку технические решения и принципы функционирования изделий, найденных в процессе патентного поиска не публикуются производителя, из-за того что данные сведения являются коммерческой тайной, в качестве базового будем использовать изделие аналогичное проектируемому, но с примением другой элементной базы. Определим коэффициент уровня качества для показателей назначения :
Таблица 2.12.2.1
Технический уровень и качество продукции
№ |
Назначение |
Численное значение показателя |
|||||
Базовый |
Проектир. |
gi |
mi |
gi mi |
|||
1 |
Диапазон генерируемых частот |
10 |
20 |
2 |
0,3 |
0,4 |
|
2 |
Масса, кг |
3 |
1,5 |
2 |
0,2 |
0,48 |
|
3 |
Объем, дм3 |
5,43 |
3,744 |
1,45 |
0,2 |
0,46 |
|
4 |
Потребляемая мощность, Вт |
40 |
30 |
1,33 |
0,15 |
0,3 |
|
5 |
Уровень миниатюризации |
11,5 |
26,8 |
2,33 |
0,15 |
0,35 |
|
Q1 ==1,839.
Определим коэффициент уровня качества для показателей надёжности:
Используемым показателем надежности является рассчитанное среднее время наработки на отказ:
ТсрБаз=3000 ч; ТсрРаз=8351 ч; m=1;
g=2,78; Q2 =2,78.
Определим коэффициент уровня качества для показателей технологичности:
Для оценки используем комплексные показатели технологичности базового и проектируемого вариантов.
Кбаз=0,5; Кразр=0,70; m=1;
g=1,4; Q3 =1,4.
Определим коэффициент уровня качества для эргономико-эстетических показателей:
Для этого произведём оценку базового и разрабатываемого вариантов изделия по пятибальной шкале. При оценке будем учитывать оригинальность исполнения устройства, удобство при обслуживании в процессе эксплуатации и ремонте, соответствие образцам современной техники. Результаты оценки приведены в таблице 2.12.2.2.
Таблица 2.12.2.2
Эргономико-эстетические показатели
Варианты |
Значения показателей |
||||
Базовый |
Данный |
g |
m |
g m |
|
4 |
5 |
1,25 |
1 |
1,25 |
|
Q4 =1,25.
Рассчитаем общий уровень качества разрабатываемого изделия:
,
где М1=0,2; М2=0,2; М3=0,3; М4=0,3 - весовые коэффициенты;
Qкомпл=1,8390,2+2,780,2+1,40,3+1,250,3=1,71.
Уровень качества изделия по сравнению с базовым:
S= Q0 -1=1,71 -1=0,71.
Проектируемое изделие не уступает базовому аналогу и соответствует современным требованиям к уровню качества.
Полученные значения показателей надёжности полностью удовлетворяют требованиям ТЗ. Оценка экономических показателей будет рассмотрена в технико-экономическом разделе расчетно-пояснительной записки.
2.13 Разработка технологического процесса сборки блока
Произведём разработку технологического процесса сборки блока. Информационной основой при разработке технологического процесса является типовой технологический процесс. Он разрабатывается для изготовления в конкретных производственных условиях типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками. На основе типовых технологических процессов составляются рабочие технологические процессы.
Соответственно типовому технологическому процессу сборки РЭА (ОСТ 4Г0.054.088) для разрабатываемой конструкции блока можно выделить следующие операции:
1) Подготовка деталей к сборке;
2) Маркировка деталей и установочных элементов;
3) Сборка несущего основания;
4) Установка деталей и элементов на несущее основание;
5) Контроль качества сборки;
6) Подготовка проводов, сборка жгутов и кабелей;
7) Электромонтаж блока;
8) Настройка;
9) Установка закрытий;
10) Контроль правильности функционирования;
11) Маркировка;
14) Упаковка блока в тару.
Содержание и последовательность технологических операций определим на основе анализа типового технологического процесса и операций, обеспечивающих выполнение предъявляемых требований. В результате получаем технологический процесс, состоящий из следующих операций:
1.Комплектовочная - комплектация сборочной единицы материалами, деталями;
2.Контрольная - визуальный контроль сборочных элементов на отсутствие повреждений и соответствие чертежу;
3.Контрольная - контроль печатных плат;
4.Сборочная - установка элементов и узлов блока на несущее основание согласно сборочному чертежу;
5.Подготовительная - нарезка проводов в размер, их зачистка и лужение;
6.Маркировочная - маркировка проводов согласно электромонтажному чертежу;
7.Монтажная - монтаж элементов блока согласно электромонтажному чертежу;
8.Лакокрасочная - влагозащита паяных соединений проводного монтажа.
9.Контрольная - проверка качества электромонтажа;
10.Сборочная - установка печатных узлов в корпус блока;
11.Сборочная - установка панелей и закрытий;
12.Контрольная - контроль работоспособности блока;
13.Маркировочная - маркировка блока;
14.Упаковочная - упаковка блока в тару.
Рабочий технологический процесс сборки блока нацелен на максимальное сокращение количества операций и переходов (учитывая тенденцию к переходу к малооперационной технологии), сокращение их длительности и трудоемкости. Применение контрольных операций позволяет значительно сократить количество брака при сборке блока. Операции по контролю производятся после наиболее ответственных операций и практически не влияют на длительность всего технологического процесса.
Инструмент и типовую тех-нологическую оснастку для сборочных работ выберем в соответствии с ОСТ 4Г0.060.010. - ОСТ 4Г0.060.056.
Операционные каты разработанного технологического процесса сборки блока приведёны в приложении.
3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1 Выбор и обоснование базового варианта
Поскольку информация о технологических и экономических параметрах подобных изделий техники тщательно скрывается (данная информация является коммерческой тайной), в качестве базового варианта необходимо выбрать один из вариантов разрабатываемой системы измерений. В качестве такого варианта примем вариант, в котором используется другая элементная база. В базовом варианте будут использованы ЦАП и АЦП фирмы Analog Device AD1859 и AD1879 соответственно.
Расчет себестоимости базового варианта будем производить параллельно с расчетом себестоимости проектируемого изделия.
3.2 Расчет себестоимости блока измерителя
Расчет себестоимости проектируемого радиоэлектронного изделия осуществляется на конечной стадии проектирования. К этому моменту имеется значительной частью исходных данных, необходимых для точного расчета себестоимости (известны принципиальная схема, элементная база, создана спецификация на покупные изделия, разработаны технологические процессы по некоторым видам работ и деталям). Поэтому для определения себестоимости проектируемого изделия должен быть использован точный метод расчета.
К моменту расчета мы обладаем следующими исходными данными:
-спецификация на покупные изделия
-схема электрическая принципиальная
-элементная база
рабочий технологический процесс
Поэтому для определения себестоимости проектируемого изделия должен быть использован точный метод расчета.
В промышленности применяют различные методы калькулирования (точного расчета):
- прямой
- расчетно-аналитический
- параметрический
- комбинированный
- попередельный
Наибольшее распространение получил расчетно-аналитический метод. Этот метод должен быть использован для расчета себестоимости интерфейсной платы по статьям калькуляции.
По существующей классификации затрат должен быть принят следующий состав статьи калькуляции:
1. Материалы
2. Возвратные отходы (вычитаются)
3. Покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги, кооперирующихся предприятий
4. Основная заработная плата производственных рабочих (включая премии из фонда заработной платы)
5. Дополнительная заработная плата производственных рабочих
6. Отчисления на социальное страхование из заработной платы производственных рабочих
7. Расходы на подготовку и освоение производства
8. Износ инструментов и приспособлений целевого назначения и специальные расходы
9. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
10. Общепроизводственные расходы
11. Общехозяйственные расходы
12. Прочие производственные расходы
13. Внепроизводственные расходы
Материалы
Затраты на основные материалы, расходуемые на изготовление деталей собственного производства, а также вспомогательные материалы, которые используются в процессе изготовления системы измерений для технологических целей (например формовка, пайка, удаление флюса и т.п.). Сюда же можно включить стоимость изделий общепромышленного назначения. Стоимость материалов рассчитывается прямым путем, исходя из норм расхода и стоимости единицы этих материалов. Результаты расчета стоимости материалов сведены в таблицу 3.2.1.
Таблица 3.2.1
Стоимость материалов
Наименование |
Кол. детал. на изд. |
Наименование материалов |
Марка, типоразм. ГОСТ |
Ед. изм. |
Норма расхода |
Цена за ед. изделия руб. |
Стоимость матер-в на изд., руб. |
||
на деталь |
на изделие |
||||||||
Плата |
1. |
Стеклотек- Столит |
СФ-2-35 ГОСТ 10316-78 |
м2 |
0,0624 |
0,0624 |
70 |
4,37 |
|
13 |
Провод |
МГТФЛ 0,35 |
М |
2 |
1,95 |
3,9 |
|||
497 паек |
Припой |
ПОС 61 ГОСТ 21930-76 |
кг |
0,06 |
411 |
24,68 |
|||
Канифоль сосновая А |
ГОСТ 19113-73 |
кг |
0,005 |
74,1 |
0,37 |
||||
Спирт марки А |
ГОСТ 17299-71 |
л |
0,025 |
17,7 |
0,44 |
||||
Лак |
УР 231 ТУ 10-863-76 |
кг |
0,015 |
58,5 |
0,88 |
||||
200 |
Краска маркировочная |
ТУ 10-1043-79 |
кг |
0,006 |
11,7 |
0,07 |
|||
Бензин |
БР 1 ГОСТ 443-76 |
кг |
0,025 |
2,1 |
0,06 |
||||
Кисть №2 |
ТУ 172849-69 |
шт |
0,25 |
15 |
3,75 |
||||
Марля |
м |
0,02 |
8,4 |
0,17 |
|||||
Итого: |
38,59 |
||||||||
Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%: |
39,85 |
||||||||
Возвратные отходы
Возвратные отходы включаются в стоимость остатков сырья и материалов, образующихся в процессе превращения исходного материала в готовую продукцию, если они полностью или частично утратили потребительские качества исходного материала и в силу этого не могут использоваться по прямому назначению.
Стоимость возвратных отходов определяется как произведение из количества на установленные по прейскурантам цены. Примем количество отходов 10% от количества исходных материалов. Тогда их стоимость составит 39,85*0,1= 3,99.
Покупные комплектующие, полуфабрикаты и услуги кооперирующих предприятий.
В данную статью включаются затраты на приобретение готовых изделий и полуфабрикатов, требующих дополнительных затрат труда на их обработку или сборку при выпуске продукции.
Затраты на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты рассчитываются прямым путём, исходя из норм их расходов и действующих оптовых цен. В соответствии со спецификацией на проектируемое устройство цифровой обработки сигналов покупные изделия, используемые для его изготовления приведены в табл. 3.2.2.
Таблица 3.2.2
Стоимость покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов
Наименование |
Технич. обозначение и характеристика |
Норма расхода на изделие, шт. |
Цена за единицу, руб. |
Сумма на изделие, руб. |
|
Корпус |
Bopla |
1 |
1520 |
1520 |
|
Конденсаторы |
К10 |
27 |
3,7 |
99,9 |
|
Конденсаторы |
К50 |
2 |
1,5 |
3 |
|
Резисторы |
С2-29В |
20 |
3,2 |
64 |
|
Резисторы |
СПЗ-19а |
2 |
3,7 |
7,4 |
|
Микросхемы |
MAX475CPD ADM705AN QO105BIC TMS320C31 74S161J 74LS04 AM27C256 74LS138J AS7S128K32 TL16C550CFN ADM242AN CS4390 74LS194A AD7112 CS5360 |
2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 |
56 32 51,2 1248 12 9 68 10 60 96 64 416 2 320 640 |
112 32 51,2 1248 12 9 68 10 60 96 64 416 2 640 640 |
|
Реле |
DIP0,51A72 |
6 |
2,2 |
8,8 |
|
Разъём |
4HEADER CON3 DB9 |
1 2 1 |
3 0,4 4,5 |
3 0,8 4,5 |
|
Кварц |
РК-379М |
1 |
80 |
80 |
|
Итого: СПИ=5251,6 руб
К данной сумме необходимо добавить транспортно-заготовительные расходы в размере 3,5%
Получаем: 5435,41 руб.
Стоимости материалов и покупных изделий базового варианта приведены в таблицах 3.2.3 и 3.2.4
Таблица 3.2.3
Стоимость материалов
Наименование |
Кол. детал. на изд. |
Наимено- вание материалов |
Марка, типоразм. ГОСТ |
Ед. изм. |
Норма расхода |
Цена за ед. изделия руб. |
Стоимость матер-в на изд., руб. |
||
на деталь |
на изделие |
||||||||
Плата |
1. |
Стеклотек- Столит |
СФ-2-35 ГОСТ 10316-78 |
м2 |
0,0624 |
0,0624 |
70 |
4,37 |
|
13 |
Провод |
МГТФЛ 0,35 |
М |
2 |
1,95 |
3,9 |
|||
497 паек |
Припой |
ПОС 61 ГОСТ 21930-76 |
кг |
0,06 |
411 |
24,68 |
|||
Канифоль сосновая А |
ГОСТ 19113-73 |
кг |
0,005 |
74,1 |
0,37 |
||||
Спирт марки А |
ГОСТ 17299-71 |
л |
0,025 |
17,7 |
0,44 |
||||
Лак |
УР 231 ТУ 10-863-76 |
кг |
0,015 |
58,5 |
0,88 |
||||
200 |
Краска маркировочная |
ТУ 10-1043-79 |
кг |
0,006 |
11,7 |
0,07 |
|||
Бензин |
БР 1 ГОСТ 443-76 |
кг |
0,025 |
2,1 |
0,06 |
||||
Кисть №2 |
ТУ 172849-69 |
шт |
0,25 |
15 |
3,75 |
||||
Марля |
м |
0,02 |
8,4 |
0,17 |
|||||
Итого: |
38,59 |
||||||||
Итого с учетом транспортно-заготовительных расходов 3%: |
39,85 |
||||||||
Возвратные отходы: 39,85*0,1= 3,99.
Таблица 3.2.2
Стоимость покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов
Наименование |
Технич. обозначение и характеристика |
Норма расхода на изделие, шт. |
Цена за единицу, руб. |
Сумма на изделие, руб. |
|
Корпус |
Bopla |
1 |
1520 |
1520 |
|
Конденсаторы |
К10 |
27 |
3,7 |
99,9 |
|
Конденсаторы |
К50 |
2 |
1,5 |
3 |
|
Резисторы |
С2-29В |
20 |
3,2 |
64 |
|
Резисторы |
СПЗ-19а |
2 |
3,7 |
7,4 |
|
Микросхемы |
MAX475CPD ADM705AN QO105BIC TMS320C31 74S161J 74LS04 AM27C256 74LS138J AS7S128K32 TL16C550CFN ADM242AN AD1859 74LS194A AD7112 AD1879 |
2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 |
56 32 51,2 1248 12 9 68 10 60 96 64 2560 2 320 1120 |
112 32 51,2 1248 12 9 68 10 60 96 64 2560 2 640 1120 |
|
Реле |
DIP0,5-1A72 |
6 |
2,2 |
8,8 |
|
Разъём |
4HEADER CON3 DB9 |
1 2 1 |
3 0,4 4,5 |
3 0,8 4,5 |
|
Кварц |
РК-379М |
1 |
80 |
80 |
|
Итого: СПИ=7875,6 руб
К данной сумме необходимо добавить транспортно-заготовительные расходы в размере 3,5%
Получаем: 8151,13
Основная заработная плата рабочих
Поскольку в дипломном проекте разрабатываются технологические процессы только на сборочно-монтажные работы, трудоемкость определяется укрупненно путем использования метода удельных весов (структурного).
Пооперационный расчет трудоемкости по сборочно-монтажным работам сведен в таблицы 3.2.5 и 3.2.6
Сборка и монтаж печатного узла Таблица 3.2.5
Операция |
Норматив времени, мин |
||
Проектируемый вариант |
Базовый вариант |
||
Комплектовочная Расконсервация ПП Формовка выводов Установка ЭРЭ Пайка волной припоя Промывочная Продувка Лакокрасочная Сушильная Маркировочная |
10 1 20 30 0,5 1 5 10 60 30 |
10 1 20 30 0,5 1 5 10 60 30 |
|
Итого |
167,5 |
167,5 |
|
Орг.-техн. Обслуживание, отвых, естеств. Надобности(9,6%) |
167,5*0.096=16.08 |
167,5*0.096=16.08 |
|
Итого: |
183,6 |
183,6 |
|
Сборка блока Таблица 3.2.6
Операция |
Норматив времени, мин |
||
Проектируемый вариант |
Базовый вариант |
||
Комплектовочная Подготовка проводов Маркировочная Установка узлов на несущем основании Установка панелей и закрытий |
10 7 15 8 10 |
10 7 15 8 10 |
|
Итого |
50 |
50 |
|
Орг.-техн. Обслуживание, отвых, естеств. Надобности(9,6%) |
4,8 |
4,8 |
|
Итого: |
54,8 |
54,8 |
|
Поскольку базовый вариант отличается от проектируемого изделия только наличием АЦП и ЦАП производства другой фирмы, следовательно заработная плата рабочих в базовом и проектируемом варианте будет одинакова. Используя данные предприятий по подобным изделиям, установим процентные соотношения различных видов работ.
Эти данные приведены в таблице 3.2.7
Таблица 3.2.7
Виды работ |
Процентное соотношение |
Трудоемкость определенная по нормативам, нормо-ч |
Трудоемкость, рассчитанная по процентному соотношению, нормо-ч |
|
Слесарные Гальваника Сборочно-монтажные Сверлильные Фрезерные Фотохимические Регулировочные |
2 4 65 5 1 3 20 |
3,98 |
0,12 0,25 3,98 0,3 0,06 0,18 1,22 |
|
Итого: |
100 |
6,12 |
||
Расчет основной заработной платы рабочих сведен в таблицу 3.2.8
Таблица 3.2.8
Виды работ |
Трудоемкость нормо-ч. |
Средний разряд работ |
Тарифная ставка за час работы, р. |
Зарплата, р. |
|
Слесарные Гальваника Сборочно-монтажные Сверлильные Фрезерные Фотохимические Регулировочные |
0,12 0,25 3,98 0,3 0,06 0,18 1,22 |
3 4 4 3 3 4 5 |
8,91 8,91 8,91 8,91 8,91 8,91 11,44 |
1,06 2,22 35,46 2,67 0,53 1,6 13,95 |
|
Итого по тарифу: |
57,50 |
||||
Доплаты 20% |
11,50 |
||||
Итого основная зарплата |
69,00 |
||||
Таким образом, основная заработная плата производственных рабочих для базового и проектируемого вариантов составляет 69,00руб. на изделие.
Дополнительная заработная плата
Дополнительная заработная плата устанавливается в пределах 8ми - 10ти процентов от основной.
Для базового и проектируемого изделия она составляет 6,9.
Единый социальный налог
Единый социальный налог составляет 35,6% от основной и дополнительной зарплаты.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
(69,00+6,9*0,356=27,02 руб.
Износ инструментов и приспособлений целевого назначения и специальные расходы
Так как проектируемое изделие (измеритель параметров каналов звуковой частоты) относится к радиоизмерительной аппаратуре. Следовательно направление техники будет: аппаратура радиоизмерительная и дозиметрическая. В данном направлении техники при мелкосерийном производстве расходы на возмещение износа инструментов и приспособлений целевого назначения и специальные расходы составляют 53% от основной зарплаты:
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*0,53= 36,57руб.
Расходы на подготовку и освоение производства
Для единичного производства составляют 60% от основной заработной платы.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*0,6= 41,4 руб.
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования
Берем 50% от основной заработной платы производственных рабочих.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*0,5=34,5 руб.
Общепроизводственные расходы
Для радиоизмерительных систем составляют 132% от основной заработной платы производственных рабочих.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*1,32= 91,8 руб.
Общехозяйственные расходы
Для радиоизмерительных систем составляют 78% от основной заработной платы производственных рабочих.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*0,78= 53,82 руб.
Прочие производственные расходы
Для радиоизмерительной аппаратуры при единичном производстве составляет 15% от основной заработной платы.
Для базового и проектируемого изделия она составляет:
69,00*0,15= 10,35 руб.
Внепроизводственные расходы
Составляют 7,5% от производственной себестоимости.
Для базового: 5850,61*0,075= 438,8 руб.
Для проектируемого: 8566,33*0,075= 642,47 руб.
Результаты расчета себестоимости сведены в таблицу 3.2.9
Калькуляция себестоимости проектируемого изделия Таблица 3.2.9
Наименование статей калькуляции |
Затраты |
||||
Базовый вариант |
Проектир. вариант |
||||
р |
% к итогу |
р |
% к итогу |
||
Материалы |
39,85 |
0,6361 |
39,85 |
0,4339 |
|
Возвратные отходы |
3,99 |
0,06369 |
3,99 |
0,0434 |
|
Покупные комплектующие, полуфабрикаты и услуги |
5435,41 |
86,7716 |
8151,13 |
88,7589 |
|
Основная заработная плата рабочих |
69,00 |
1,0335 |
69,00 |
0,7049 |
|
Дополнительная заработная плата |
6,9 |
0,1032 |
6,9 |
0,0704 |
|
Единый социальный налог |
27,02 |
0,4046 |
27,02 |
0,276 |
|
Расходы на подготовку и освоение производства |
41,4 |
0,62 |
41,4 |
0,4229 |
|
Износ инструментов и приспособлений и специальные расходы |
36,57 |
0,5477 |
36,57 |
0,3736 |
|
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования |
34,5 |
0,5167 |
34,5 |
0,3524 |
|
Общепроизводственные расходы |
91,8 |
1,3642 |
91,8 |
0,9305 |
|
Общехозяйственные расходы |
53,82 |
0,806 |
53,82 |
0,5497 |
|
Прочие производственные расходы |
10,35 |
0,155 |
10,35 |
0,106 |
|
Итого производственная себестоимость |
5850,61 |
93,0233 |
8566,33 |
93,0232 |
|
Внепроизводственные расходы |
438,8 |
6,9766 |
642,47 |
6,9766 |
|
Итого полная себестоимость |
6289,41 |
100 |
9208,8 |
100 |
|
Оптовая цена проектируемого устройства
Вычисляется по формуле:
где С - себестоимость прибора
R= 40% - рентабельность
Базовый вариант Цо= 12892,33 руб.
Проектируемый вариант Цо= 8805,17 руб.
3.3. Расчет годовых эксплуатационных затрат
Эксплуатационные расходы - это расходы, связанные с эксплуатацией прибора (устройства) в сфере потребления. В состав эксплуатационных расходов включаются:
заработная плата обслуживающего персонала;
амортизация прибора;
затраты на текущий ремонт;
стоимость потребляемой электроэнергии.
Определим заработную плату обслуживающего персонала.
Персонал состоит из специалистов по обслуживанию данного устройства. Заработная плата обслуживающего персонала одинакова для проектируемого и базового изделия:
Сз=[Ч*Кз*Fп*Ти(1+Кп)](1+Кс), где
Ч - число специалистов (примем Ч=1);
Kз - коэффициент занятости специалистами обслуживанием данного устройства, примем Кз=0,9, т.к. данное измерительное устройство во время работы постоянно требует внимания человека.
Fп- годовой фонд времени работы платы.
,где
Dp=240 дней (рабочих) в году;
d=8 - продолжительность работы платы в течении одной смены;
Kсм=1 - коэффициент сменности;
f=0,005 - коэффициент потерь времени на ремонт;
Kи=1 - коэффициент целесообразного использования платы;
Fп=[240*8*1(1-0,005)]*1=1910 час.
Ти=9,4 руб. - часовая заработная плата специалиста по обслуживанию;
Кп=0,2 - коэффициент премии;
Кс=0,356 - коэффициент отчисления на социальные нужды;
Сз=[1*0,9*1910*9,4(1+0,2)](1+0,356)=26298,78 руб.
2) Определим величину амортизационных отчислений.
Величина амортизационных отчислений вычисляется по формуле:
,
где: НР - норма амортизации в процентах, НР=1,7% (по приложению);
Цо - оптовая цена прибора,
kдм - коэффициент, учитывающий затраты на доставку и монтаж прибора, .
Для проектируемого устройства:
Цо=8805,17 руб.;
Ск=8805,17(1+0,1) 0,017=164,65 руб.
Для базового варианта:
Цо=12892,33 руб.;
Ск=241,08 руб.
3) Затраты на текущий ремонт включают стоимость выходящих из строя в течение года радиодеталей и узлов, заработную плату ремонтных рабочих и стоимость материалов, связанных с текущим ремонтом. Принимаются в расчёте 3 % от балансовой стоимости прибора.
; ;
Для проектируемого устройства:
Ср=8805,17(1+0,1) 0,03=290,57 руб.;
Для базового варианта:
Ср=12892,33 (1+0,1) 0,03=425,45 руб.
4) Стоимость потребляемой электроэнергии.
Сэ=МFпCкВт*час;
М=6 Вт - мощность потребления устройства (0,006 кВт);
CкВт=0,8 руб. - стоимость кВт*ч энергии.
Для проектируемого устройства:
Сэ=0,006*1910*0,80=9,17 руб.;
Для базового варианта:
Сэ=0,0072*1910*0,80=11,00 руб.
Результаты произведенных расчётов представлены в таблице 3.3.1.
Таблица 3.3.1
Годовые эксплуатационные расходы потребителя
Наименование затрат |
Сумма затрат, руб. |
||
Проектируемое изделие |
Базовый вариант |
||
Зарплата обслуж. персонала |
26298,78 |
26298,78 |
|
Амортизационные отчисления |
164,65 |
241,08 |
|
Затраты на тех. ремонт |
290,57 |
425,45 |
|
Стоимость пот. электроэнергии |
9,17 |
11,00 |
|
Итого: |
26763,17 |
26976,31 |
|
Годовые эксплуатационные затраты на проектируемое изделие имеют меньшее значение чем эксплуатационные затраты для базового варианта. Большую часть эксплуатационных затрат составляет заработная плата обслуживающего персонала
3.4 Расчет годового экономического эффекта
Решение о целесообразности создания и внедрения проектируемого изделия принимается на основе экономического эффекта, определяемого на годовой объем производства в расчётном году. Годовой экономический эффект от внедрения представляет собой суммарную экономию средств, полученную в сфере производства и эксплуатации. Величина годового экономического эффекта может быть определена следующим образом:
где: З1, З2 - приведённые затраты соответственно по базовому и проектируемому изделию, руб.,,(где: К - удельные капитальные затраты изготовителя при производстве прибора), в данном случае можно затраты приравнять к оптовым ценам;
И1, И2 - эксплуатационные расходы по базовому и проектируемому варианту соответственно;
С - себестоимость прибора, руб.;
Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, Ен=0,15;
В1, В2 - годовой объём работ соответственно базового и проектируемого приборов;
- коэффициент приведения вариантов в сопоставимый вид по производительности. В нашем случае данный коэффициент равняется 1;
p1, p2 - доли отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление соответственно базового и проектируемого устройства, определяются как величины обратные срокам службы в годах,
р1 = 0,2; р2 = 0,2;
А2 - годовой объём выпуска нового прибора в расчётном году. С учетом особенностей применения данного устройства, в условиях единичного производства объем выпуска примем равным 10 шт.
З1=12892,33 руб.;
З2=8805,17 руб.
46961,31 руб.
Таким образом, при годовом объеме выпуска 10 штук экономический эффект от внедрения составит около 46961,31 руб.
3.5.1 Сводная таблица технико-экономических показателей
Технико-экономические показатели Таблица 3.5.1
Наименование показателя |
Единицы измерения |
Вариант |
||
Базовый |
Проектируемый |
|||
Диапазон частот Шаг перестройки Точность измерения Потребляемая мощность Среднее время наработки на отказ Габариты Комплексный показатель технологичности Оптовая цена Себестоимость изделия Годовой экономический эффект (на 10 шт.) |
Гц Гц дБ Вт Час. Мм Руб. Руб. Руб. |
20-20000 1 0,1 7,2 8351 290х259х60 0,7 12892 9208 |
20-20000 1 0,1 7,2 8351 290х259х60 0,7 8805 6289 46961 |
|
4 РАЗДЕЛ ОХРАНЫ ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
4.1 Анализ и нормирование опасных и вредных производственных факторов
Анализ опасных и вредных производственных факторов (ОВПФ) производится для выбранного технологического процесса, в данном случае - это процесс сборки и монтажа электронного блока. В ходе данных работ возможны физическое, химическое и психологическое воздействия ОВПФ.
В данном разделе приведены разработанные мероприятия, снижающие ОВПФ до нормативных требований безопасности жизнедеятельности и экологии. Основные ОВПФ для данного технологического процесса приведены в таблице 4.1.1
Таблица 4.1.1
Анализ ОВПФ
Наименование операции |
Тип оборудования |
Вид ОВПФ |
Среда загрязнения |
ПДКрз мг/м3 |
ПДКсс мг/м3 |
ПДКмр мг/м3 |
Меропр. по сниж. ОВПФ |
|||
Р3 |
С3 |
|||||||||
1 |
Подготовительная |
Ванна М3650-2904 АМ4016-0000 |
Канифоль сосновая Спирт этиловый |
Атмосфера |
1000 |
5 |
5 |
Местная вентиляция |
Фильтр механический |
|
2 |
Лужение |
Установка ГГ-1621 |
Свинец |
0,01 |
0,0003 |
- |
||||
3 |
Пайка |
Групповой паяльник |
Свинец |
0,01 |
0,0003 |
- |
||||
4 |
Монтажная |
Полуавтомат для пайки МГТ-401 |
Свинец |
0,01 |
0,0003 |
- |
||||
5 |
Удаление остатков флюса |
Установка ОМ34.017 |
Спирт этиловый |
1000 |
5 |
5 |
||||
6 |
Маркирование |
Краска МКЭЧ |
Красочная пыль, бензин, растворитель |
5 100 |
- 1,5 |
- 5 |
||||
7 |
Лакокрасочная |
Установка ГГ-1760 |
Ацетон |
200 |
0,35 |
0,35 |
||||
Наиболее опасным из перечисленных факторов являются пары свинца, образующиеся при пайке. Чтобы снизить концентрацию свинца в воздухе на рабочем месте необходимо снабдить его местным вентиляционным отсосом. Для исключения загрязнения окружающей среды откачиваемым воздухом, содержащим пары свинца, необходимо использовать сменные регенерируемые фильтры, предотвращающие попадание вредных веществ за пределы предприятия в атмосферу.
Кроме того, при несоблюдении правил техники безопасности (ТБ) и технологического процесса, на некоторых операциях может возникнуть дополнительная опасность вредного воздействия:
1) При пайке и лужении возникает опасность теплового ожога и поражения электрическим током. Опасность поражения электрическим током устраняется применением паяльника ПНТ-36-40 с рабочим напряжением 36 вольт. В качестве защиты от химических ОВПФ (см. табл. 4.1.1) необходимо использовать местную вентиляцию. Целесообразной в данном случае является полная автоматизация процесса.
2) Промывка паяных соединений спиртом и покрытие лаком, маркировка и сушка. Для устранения влияния вредных испарений используется вытяжной шкаф типа ШВ2-НЖ и сушильный шкаф типа ШВС-1 с вытяжной вентиляцией.
3) Операция разделки проводов и формирование жгута. На данной операции может использоваться электрообжигалка и вследствие этого появляется опасность теплового ожога, поражения электрическим током и загрязнения атмосферы. Меры защиты: использование щита для защиты рук от ожога, применение заземления источника питания и надежной изоляции электропроводов, вентиляция.
4) Влагозащита проводного монтажа и паяных соединений. ОВПФ - вредные пары лака (УР-23).Мероприятием по защите является использование шкафа ШВ 2 - НЖ.
5) Установка печатных узлов в корпус блока. На данном этапе, а так же на операциях сборки корпуса, возможно травмирование сборочным инструментом и принадлежностями. Для предотвращения этого необходимо использовать исправный инструмент, приспособления и индивидуальные средства защиты (перчатки, спецодежду и т.п.).
6) Проверка правильности функционирования и регулировка блока. ОВПФ - опасность поражения электрическим током. Для предотвращения опасности поражения электрическим током необходимо применять низковольтные источники питания и приборы с гальванической развязкой, а так же заземление и электропровода с надежной изоляцией.
При регулировке блока и проверке правильности функционирования отдельных узлов используется микропроцессорная система на базе ПЭВМ со специализированным программным обеспечением. Вследствие этого возможно влияние на оператора опасных и вредных факторов, связанных с работой на ПЭВМ. ОВПФ, которые могут воздействовать на оператора ПЭВМ, связаны, во-первых, с техническими характеристиками и работой ЭВМ (шум, электромагнитное излучение, разрешающая способность монитора и др.), а также с видом используемой программы. Во-вторых, они связаны с неблагоприятными условиями среды, в которой работает оператор (неправильное освещение, запыленность воздуха и др.).
Одним из важных факторов является электромагнитное излучение системных блоков и мониторов компьютеров. Дисплеи с экраном на жидких кристаллах и подобные им, сейчас еще довольно дороги, поэтому пока в основном используются мониторы с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ).
Электронно-лучевые трубки являются источниками электромагнитных излучений весьма широкого диапазона частот. Порождаемое ЭЛТ низкочастотное, высокочастотное, инфракрасное, видимое световое, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения требуют специального анализа и специфических защитных мероприятий. Основными источниками электромагнитных полей в НЧ и ВЧ диапазонах являются:
экран монитора (электростатические поля);
питающие провода и системный блок (частота 50 Гц);
система строчной развертки;
система кадровой развертки.
Предельно допустимые уровни (ПДУ) электрического и магнитного полей приведены в таблице 4.1.2
Таблица 4.1.2
Поле |
ТСО-95 |
MPR II (СанПиН № 2.2.2.542-96) |
|
Электростатическое (экран) |
Поверхностный потенциал не более 500 В |
Поверхностный потенциалне более 500 В |
|
Е5 Гц - 2 кГц2 кГц - 400 кГц |
10 В/м*1 В/м* |
25 В/м**2,5 В/м** |
|
В (Н)5 Гц - 2 кГц2 кГц - 400 кГц |
250 нТл (200 мА/м)*25 нТл (20 мА/м)* |
250 нТл (200 мА/м)**25 нТл (20 мА/м)** |
|
* на 30 см от центра экрана, 50 см вокруг монитора;
** на 50 см вокруг монитора
Генераторы строчной и кадровой разверток излучают на гармониках, что позволяет говорить об излучении в диапазонах 0 - 50 Гц и 15 - 380 кГц. Наиболее сильные уровни излучений наблюдаются от верхней и боковых стенок мониторов, причем зона превышения гигиенических стандартов может простираться до 2,5 метров.
Операции сборки корпуса, установки печатных плат в корпус блока, визуального контроля правильности установки печатных узлов и окончательной сборки блока, при соблюдении правил ТБ и технологического процесса (в соответствии с ГОСТ 12.3.002-75 “Процессы производственные”), не должны представлять опасности для персонала и окружающей среды.
Поскольку устройство обладает небольшими массогабаритными показателями и на данном участке производства осуществляется лишь сборка, изготовление и установка печатных узлов, то физические ОВПФ связанные с массой и габаритами можно исключить.
Для уменьшения влияния психофизиологических ОВПФ, необходима правильная комплексная организация режимов работы и отдыха, периодический медицинский контроль, правильная организация рабочих мест и автоматизация опасных и вредных технологических процессов.
Мероприятия, рекомендации и устройства, направленные на устранение или снижение ОВПФ, будут рассмотрены ниже в последующих пунктах раздела.
4.2 Разработка рекомендаций, мероприятий, устройств и систем безопасности жизнедеятельности
4.2.1 Мероприятия по обеспечению безопасности и безвредности объекта проектирования
При производстве любого изделия возникает достаточно большой спектр ОВПФ, зависящий о технологии, организации, применяемых материалов и т.д. Однако, при правильной организации производства и контроле за состоянием окружающей среды количество возникающих ОВПФ уменьшается. Весь технологический процесс должен быть построен в соответствии с ГОСТ 12.3.002-75 «Процессы производственные. Общие требования безопасности».
Провести анализ всех возможных проявлений ОВПФ не представляется возможным в рамках данной работы, поэтому ограничимся рекомендациями по устранению некоторых наиболее опасных на данном производстве ОВПФ. Кроме того, в связи со всё возрастающим использованием ЭВМ в производственных процессах, становится актуальным вопрос о безопасности работ с применением ПЭВМ.
При организации работ на ПЭВМ необходимо учитывать особенность данного процесса. Режимы труда и отдыха при работе с ПЭВМ должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности.
Виды трудовой деятельности разделяются на три группы:
группа А - работа по считыванию информации с экрана ПЭВМ с предварительным запросом;
группа Б - работа по вводу информации;
группа В - творческая работа в режиме диалога с ЭВМ.
Время регламентированных перерывов в течение рабочий смены следует устанавливать в зависимости от ее продолжительности и категории тяжести (см. табл. 4.2.1.1).
Таблица 4.2.1.1
Категория работы |
Уровень нагрузки за рабочую смену |
Суммарное время регламентированных перерывов, мин. |
||||
группа А, количество знаков |
группа Б, количество знаков |
группа В, час |
при 8-ми часовой смене |
при 12-ти часовой смене |
||
I |
до 20000 |
до 15000 |
до 2 |
30 |
70 |
|
II |
до 40000 |
до 30000 |
до 4 |
50 |
90 |
|
III |
до 60000 |
до 40000 |
до 6 |
70 |
120 |
|
Продолжительность непрерывной работы на ПЭВМ без перерыва не должна превышать 2 часов.
На данном предприятии при 8- часовой рабочей смене производятся работы группы В. Суммарное время регламентированных перерывов в работе можно принять равным 70 минутам.
Во время перерывов необходимо для снятия напряжения и усталости применять рекомендованные СанПиН комплексы физических упражнений.
При организации работ необходимо учитывать следующие требования:
1) Площадь на одно рабочее место для взрослых операторов должна составлять не менее 6 кв.м., а объем - не менее 20 куб.м.
2) Схемы размещения рабочих мест должны учитывать расстояния между рабочими столами: в направлении тыла одного монитора и экраном другого должно быть не менее 2 м, между боковыми поверхностями мониторов - не менее 1,2 м.
3) Экран монитора должен находиться от глаз на расстоянии 60 -70 см, но не менее 50 см.
4) При выполнении основной работы во всех помещениях с ПЭВМ уровень шума не должен превышать 50 дБА. В помещениях инженерно-технического персонала уровень шума не должен превышать 60 дБА. На рабочих местах в помещениях с принтерами, АЦПУ и пр. уровень шума не должен превышать 75 дБА.
5) Естественное освещение должно обеспечивать КЕО не ниже 1,2 в зонах с устойчивым снежным покровом, и ни ниже 1,5 на остальной территории.
6) Искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения. Освещенность на поверхности стола с клавиатурой и рабочими документами должна быть в пределах 300 - 500 лк.
7) Коэффициент пульсации люминесцентных ламп не должен превышать 5 %.
Параметры микроклимата в помещениях с ПЭВМ и ВДТ (видеодисплейными терминалами), а так же эргономические параметры рабочих мест и визуальные эргономические параметры ВДТ, должны соответствовать СанПиН № 2.2.2.542-96.
4.2.2 Организация рабочего места
При обеспечении безопасности производства одну из основных ролей играет организация рабочих мест персонала.
Все операции сборки должны производится на верстаке, разработанном на основе стандартов ГОСТ 122032-78 и ГОСТ 1222061-81, устанавливающих общие эргономические требования к рабочим местам при выполнении работ в положении сидя. Выполнение этих требований, связанных с правильной организацией рабочего места приводит к устранению или снижению вредных психофизиологических факторов.
Рабочее место для выполнения работ сидя организуется при легкой работе, не требующей свободного передвижения работающего.
Конструкцией рабочего места должно быть обеспечено выполнение трудовых операций в пределах зоны досягаемости моторного поля.
Выполнение трудовых операций, которые производятся наиболее часто должно быть обеспечено в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля, приведенных на рис.4.2.2.1
Конструкцией производственного оборудования и рабочего времени должно быть обеспечено оптимальное положение работающего, которое достигается регулированием высоты рабочей поверхности и сиденья. В нашем случае - сборочно-монтажных работ высота рабочей поверхности должна составлять 870 мм. В качестве сиденья используется подъемно-поворотный стул с регулируемой по высоте и углу наклона спинкой типа 2-89А-Г.
При работе двумя руками органы управления и рабочий инструмент размещают таким образом, чтобы не было перекрещивания рук. На рабочей поверхности в горизонтальной плоскости они располагаются с учетом следующих требований:
- очень часто используемые и наиболее важные инструменты и органы управления должны быть расположены в зоне 1 на рис.4.2.2.1
часто используемые и менее важные не допускается располагать за пределами зоны 2 рис.4.2.2.1
Рисунок 4.2.2.1 Зоны для выполнения операций и размещения органов управления
- редко используемые инструменты и органы управления не допускается располагать за пределами зоны 3 (рис.4.2.2.1)
1 - Зона для размещения наиболее важных и очень часто используемых органов управления (оптимальная зона моторного поля).
2 - Зона для размещения часто используемых органов управления (зона легкой досягаемости моторного поля).
3 - Зона для размещения редко используемых органов управления (зона досягаемости моторного поля).
Средства отображения информации располагаются в вертикальной плоскости под углом 300 от нормальной линии взгляда и в горизонтальной плоскости под углом 300.
В соответствии с требованиями ГОСТа внутренняя планировка рабочего места сборщика монтажника выглядит следующим образом (рис.4.2.2.2):
Рис.4.2.2.2. 1- собираемое изделие, 2 - отвертка, 3 -пинцет, 4 - скальпель, 5 - плоскогубцы, 6 - паяльник с припоем, 7 - баночка с флюсом и кисточка, 8 - вытяжная вентиляция, 9 - лоток с деталями, 10 - стул.
4.2.3 Расчет защитного заземления
Одним из опасных факторов, которые могут воздействовать на человека, является электрический ток. Число травм, вызванных электрическим током, невелико (составляет 0,1-1% от общего числа несчастных случаев на производстве), но из общего числа смертельных несчастных случаев 10-20% происходит в результате поражения электрическим током. В мире от действия электрического тока погибает ежегодно до 25 тыс. человек. Поэтому вопросам электробезопасности следует уделять большое внимание.
Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает механическое, термическое, электролитическое и биологическое действие.
Опасность поражения электрическим током может возникнуть при проведении работ, связанных с использованием промышленных электрических сетей для питания электроприемников и при проведении пусконаладочных работ и обслуживании объектов, функционирование которых связано с высоким напряжением.
При питании электроприемников (электроприемник - любой агрегат, прибор, станок и т. д.) от промышленных электрических сетей причинами электропоражений может явиться случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением, или к конструктивным частям электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции.
При оценке опасности прикосновения человека одновременно к двум точкам электрической цепи принимают что, сопротивление человека электрическому току является чисто активным с величиной этого сопротивления равным 1000 Ом (Rч = 1 кОм).
Защитные меры в электроустановках можно условно разделить на технические средства безопасности, которые применяются непосредственно в электроприемниках и меры безопасности эксплуатации производственных электрических сетей.
К техническим средствам безопасности, применяемых в электроприемниках, относятся системы блокировок, обеспечивающие отключение питания электроприемников если не закрыта опасная зона, концевые выключатели, экраны, предохранители, предельные автоматы, схемы защитного отключения, двойная изоляция и т. п. Конкретные технические решения о защитных мерах в электроприемниках должны приниматься на этапах их проектирования на основе тщательного анализа факторов опасности поражения электрическим током.
Существует много разнообразных технических средств, обеспечивающих безопасность электроприемников.
При эксплуатации электрических производственных сетей из всех средств коллективной защиты наибольшее распространение получили: защитное заземление, защитное зануление и защитное отключение.
Защитное заземление применяется в сетях переменного тока с изолированной нейтралью и с напряжением до 1000 В. Оно заключается в соединении нетоковедущих металлических частей электроустановок с землей. Заземление подключают к электроприемнику посредством заземляющего проводника, поэтому при конструировании оборудования и приборов, которые должны питаться от сетей переменного тока, должны предусматриваться болты, клеммы или винты для заземления. Основным элементом защитного заземления является заземляющее устройство.
Расчет заземляющего устройства
Для расчета заземляющего устройства необходимы следующие данные:
- сопротивление заземляющего устройства Rз, требуемое по нормам ПУЭ;
- удельное сопротивление грунта;
- длина, диаметр и глубина расположения в грунте искусственных заземлителей;
- повышающий коэффициент kп.
В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства Rз должно быть не более 4 Ом. Для мощности источников электроэнергии до 100 кВА Rз 10 Ом, а при токах замыкания на землю более 500 А Rз 0,5 Ом.
Удельное сопротивление грунта зависит от характера грунта и его влажности. Данные об удельном сопротивлении для некоторых видов грунта и их влажности приведены в табл. 4.2.3.1
Таблица 4.2.3.1
Удельное сопротивление грунта
Вид грунта |
Удельное сопротивление грунта , см10-4 |
Удельное сопротивление грунта при влажности 10-20% к массе грунта , см10-4 |
|
Песок |
4 - 7 |
7 |
|
Каменистый грунт |
1,5 - 4 |
3 |
|
Суглинок |
0,4 - 1,5 |
1,0 |
|
Садовая земля |
0,2 - 0,6 |
0,4 |
|
Глина |
0,08 - 0,7 |
0,4 |
|
Чернозем |
0,09 - 5,3 |
2,0 |
|
Торф |
0,1 - 0,3 |
0,2 |
|
На практике опытным путем замеряют заземление одиночного заземлителя, а по нему рассчитывают удельное сопротивление грунта.
Для постоянных заземляющих устройств в качестве искусственных заземлителей используют стальные (газопроводные) трубы диаметром 40-60 мм или стержни из уголковой стали, забиваемые вертикально в грунт. Если вместо труб используют заземлители из уголковой стали, то для расчетов применяют так называемый эквивалентный диаметр dэ = 0,95 * b, где b - ширина стороны уголка.
Наиболее часто при устройстве искусственного заземления применяют вертикальные заземлители, которые забивают на расстоянии h = 0,5 - 0,8 м от поверхности земли. На рис. 4.2.3.1 приведена схема установки в земле вертикального одиночного трубчатого заземлителя.
При таком расположении заземлителей удается в течение всего года иметь наиболее устойчивое значение сопротивления заземляющего устройства, чем, например, при расположении в горизонтальном направлении заземлителей.
Диаметр трубы и глубину ее забивки выбирают в зависимости от характера грунта, руководствуясь экономическими соображениями. Влияние длины и глубины цилиндрического заземлителя показано на рис. 4.2.3.2 (грунт песчаный 50%-ной влажности).
Влияние диаметра заземлителя на сопротивление растеканию тока меньше, чем влияние, оказываемое глубиной забивки.
Повышающий коэффициент kп - это коэффициент, учитывающий глубину забивки одиночных заземлителей и влажность грунта, в среднем он может быть принят как kп = 1,5.
По удельному сопротивлению грунта и повышающему коэффициенту kп находится расчетное удельное сопротивление грунта расч = kп , Омсм.
Сопротивление растеканию одиночного заземлителя можно вычислить по формуле
R1 =
где расч - расчетное удельное сопротивление грунта, Омсм; l, d - длина и диаметр трубы одиночного заземлителя, см; t = l/2 + h, см (см. рис. 4.2.3.3); h - глубина заложения трубы.
Приближенное число заземлителей n' = R1 / Rдоп, где Rдоп - нормируемое значение заземляющего устройства.
При определении фактического сопротивления растеканию тока для соединительной полосы между одиночными заземлителями необходимо учитывать коэффициент использования полосы п.с., так как между соединительной полосой и трубами происходит взаимное экранирование.
Одиночные заземлители в групповом заземлителе могут быть расположены в ряд (рис. 4.2.3.3,а) или по контуру, как показано на рис. 4.2.3.3,б.
Коэффициенты использования тр вертикальных стержневых заземлителей, расположенных в ряд или по контуру, можно определить из табл. 4.2.3.2.
Таблица 4.2.3.2
Коэффициент использования тр = f (n, a/l)
Число |
Отношение расстояний между заземлителями к их длине (а/l) |
||||||
заземли- |
Размещение заземлителей |
||||||
телей, |
в ряд |
по контуру |
|||||
шт. |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
|
2 |
0,85 |
0,91 |
0,94 |
||||
4 |
0,73 |
0,83 |
0,89 |
0,69 |
0,78 |
0,85 |
|
6 |
0,65 |
0,77 |
0,85 |
0,61 |
0,73 |
0,80 |
|
10 |
0,59 |
0,74 |
0,81 |
0,55 |
0,68 |
0,76 |
|
20 |
0,48 |
0,67 |
0,76 |
0,42 |
0,63 |
0,71 |
|
40 |
0,41 |
0,58 |
0,66 |
||||
60 |
0,35 |
0,55 |
0,64 |
||||
100 |
0,30 |
0,52 |
0,62 |
||||
В табл. 4.2.3.3 приведены значения коэффициентов использования п полос связи горизонтального полосового заземлителя, соединяющего вертикальные стержневые заземлители.
Таблица 4.2.3.3
Коэффициент использования п
Отношение расстояний |
Число стержневых заземлителей n, шт. |
||||||||
Между |
2 |
4 |
6 |
10 |
20 |
40 |
60 |
100 |
|
заземлителями к их длине |
Заземлители размещены в ряд |
||||||||
1 |
0,85 |
0,77 |
0,72 |
0,62 |
0,42 |
||||
2 |
0,94 |
0,89 |
0,84 |
0,75 |
0,56 |
||||
3 |
0,96 |
0,92 |
0,88 |
0,82 |
0,68 |
||||
Заземлители размещены по контуру |
|||||||||
1 |
0,45 |
0,40 |
0,34 |
0,27 |
0,22 |
0,20 |
0,19 |
||
2 |
0,55 |
0,48 |
0,40 |
0,32 |
0,29 |
0,27 |
0,23 |
||
3 |
0,70 |
0,64 |
0,56 |
0,45 |
0,39 |
0,36 |
0,33 |
||
Для нахождения коэффициентов использования труб предварительно задаются расположением труб в групповом заземлении (в ряд или по контуру), а далее принимают расстояние между трубами. При небольшом количестве труб (менее пяти) они располагаются в ряд, при большом - по контуру. Расстояние между трубами выбирают из соотношения 1 а 3.
По приближенному числу заземлителей n' по табл. 4.2.3.3 определяют коэффициент использования труб. После этого находим число труб n = n'/тр с учетом найденного коэффициента использования n = n'/тр. Затем уточняем коэффициент использования труб с учетом найденного количества труб n и определяем сопротивление растеканию тока труб группового заземлителя:
Rтр =
где a - расстояние между заземлителями.
Сопротивление растеканию тока одиночной полосы связи (рис. 4.7) Rо.п. (в Омах) определяется по формуле
Rо.п. =
lп = 1,05аn, где lп - длина полосы связи, см; h - расстояние от поверхности земли до полосы связи, см; b - ширина полосы связи, см.
Сечение полосы связи должно быть не менее 100-120 мм2, из этих соображений выбирается ее толщина и ширина.
Подобные документы
Описание структурной схемы генератора. Описание работы схемы электрической принципиальной блока. Выбор и обоснование элементной базы. Разработка конструкции печатной платы. Разработка конструкции датчика сетки частот. Описание конструкции генератора.
дипломная работа [287,2 K], добавлен 31.01.2012Разработка схемы электрической принципиальной микрофонного усилителя. Определение параметров печатной платы. Конструктивное выполнение разрабатываемого устройства. Выбор типов элементов. Определение класса точности, электрических параметров платы.
курсовая работа [618,1 K], добавлен 27.05.2014Описание схемы электрической принципиальной и принципа работы узла. Обоснование выбора класса точности и способа пайки печатной платы. Элементы внешней коммуникации узла. Способы обеспечения влагозащиты платы. Расчет проводников по постоянному току.
курсовая работа [989,4 K], добавлен 21.03.2013Анализ электрической принципиальной схемы стробоскопа. Условия эксплуатации. Обоснование класса точности. Выбор компоновочной структуры ячейки и габаритных размеров печатной платы. Определение длины электрических связей. Операционный усилитель и таймер.
дипломная работа [991,5 K], добавлен 16.02.2016Проектирование структурной схемы усилительного устройства звуковых частот. Составление принципиальных электрических схем и проведение расчета основных параметров регулятора амплитудно-частотных характеристик, оконечного и предоконечного каскадов.
курсовая работа [167,5 K], добавлен 03.12.2010Принципы построения делителя частоты цифровых сигналов, составные части асинхронного и синхронного счетчиков. Разработка и обоснование функциональной схемы устройства. Расчет элементов, выходных параметров схемы, однополярного блока питания для счетчика.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.06.2012Краткое описание РЭС. Создание файла принципиальной электрической схемы. Проектирование библиотеки элементов. Формирование 3D-модели ПП и Gerber-файлов. Создание печатной платы. Проверка правильности электрических соединений. Компиляция проекта.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 17.05.2014Анализ схемы электрической особенности высококачественного усилителя мощности звуковой частоты, его конструктивные элементы и функциональное назначение. Выбор элементарной базы, конструкции, покрытия, а также основные принципы компоновки печатной платы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 15.09.2014Разработка печатной платы коммутатора нагрузки на оптоэлектронном реле. Выбор метода изготовления печатной платы. Расчет элементов проводящего рисунка печатной платы, температуры в центре нагретой зоны печатной платы и ее расчет на вибропрочность.
курсовая работа [880,5 K], добавлен 31.05.2023Проектирование многоканального тропосферного озонометра. Разработка структурной и электрической принципиальной схемы. Основные характеристики датчиков. Последовательный периферийный интерфейс. Разработка печатной платы. Обоснование класса точности.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 10.03.2014