2. Технологические мероприятия, например применение методов точного литья, штамповки, позволяющих получать весьма сложные детали без дальнейшей обработки или объединить несколько деталей в одну.

3. Конструктивные мероприятия, например внедрение профилей, как для конструктивных, так и для токоведущих деталей; применение литой и прессованной изоляции вместо слоистой; искусственное воздушное и даже водяное охлаждение для аппаратов большой мощности.

4. Использование новых принципов, основанных на .последних достижениях науки и техники.

При использовании новых материалов в конструкции необходимо иметь в виду, что в начальный период освоения таких материалов их цена, как правило, достаточно высока. Но это не должно служить тормозом для внедрения новых материалов, так как их стоимость по мере увеличения потребления обязательно снижается.

2. Методы проектирования

Рассмотрим методы, с помощью которых при создании конструкции решаются поставленные задачи. В настоящее время условно их можно разделить на следующие:

Поисковый, или интуитивный, метод обычно применяют при разработке принципиально новых конструкций, и он является методом находок, последовательного подбора, приближения к поставленной цели. Поисковый метод предполагает творческую, основанную на интуиции работу конструктора и на большом опыте конструкторской работы, на знании теоретических основ электротехники и электроаппаратостроения

Экспериментальный метод является продолжением поискового метода, его проверкой. Нередко имеет и самостоятельное значение, т.к. только эксперимент -- проведение опыта -- может дать направление или основу для конструкторской разработки отдельного функционального узла или аппарата. Это бывает, если отсутствует достаточная теоретическая база для создания конструкции и ее расчета. Знание условий эксплуатации, сведений о работе аппаратов является абсолютно необходимым при любом методе проектирования.

Метод аналогии обычно является расчетным методом и применяется при наличии образца, сходного по назначению, параметрам и компоновке с проектируемым аппаратом. При этом методе не требуется принципиально новых решений, а задача конструктора сводится лишь к некоторому увеличению или уменьшению деталей или сборочных единиц, т. е. к созданию модификации известного аппарата или к созданию его нового типоразмера.

Метод подобия практически не отличается от метода аналогии, но применяется там, где имеется совершенно определенный закон подобия, как, например, в электромагнитах одной и той же конструкции, но разных размеров: все величины изменяются пропорционально изменению геометрических размеров электромагнита.

Необходимо заметить, что как метод аналогии, так и метод подобия обычно применяются при конструировании серии аппаратов, т. е. аппаратов, одинаковых по назначению и конструкции, но отличающихся друг от друга параметрами (током, напряжением и другими параметрами), и требуют экспериментальной проверки.

Классификация ЭА и деталей ЭА

Пo своему назначению электроприборы можно подразделить на коммутационные, токоограничивающие, регулирующие и пускорегулирующие, контролирующие и защиты.

По расположению в электрической схеме конкретной установки электрические аппараты можно подразделить на следующие виды: главной (силовой) цепи, цепи управления, вспомогательной цепи, сигнальной цепи.

Детали и сборочные единицы прибора, в свою очередь, в соответствии с их назначением можно подразделить на следующие группы:

*активные, несущие кроме механической еще электрические или магнитные нагрузки,--группа А;

*конструктивные, несущие только механическую нагрузку (к ним относятся и крепежные детали),--группа К.

Активные части могут подразделяться на токоведущие (шины, провода, обмотки), в том числе контактные и токоведущие крепежные -- Т; магнитные -- М; изоляционные -- И, дугогасительные устройства -- Д; электрические сопротивления -- С.

Конструктивные части могут подразделяться на корпусные (основания, рамы, каркасы, оболочки и др.) -- О, детали механизмов -- Мх; пружины -- П; крепеж -- В.

3. Техническое задание

Показатели назначения определяют технические и эксплуатационные (или потребительские) свойства изделия, например мощность, номинальный ток и напряжение, габариты, массу и др.

Показатели надежности -- эта группа показателей является одной из важнейших; она характеризует срок службы, безотказность работы изделия; с другой стороны, показатели надежности носят наиболее общий характер, так как по ним можно сравнивать не только различные варианты одного и того же изделия, но и совершенно различные изделия.

Показатели технологичности -- в эту группу входят трудоемкость изготовления и эксплуатации изделия, коэффициенты сборности и взаимозаменяемости; металло-, материало- и энергоемкость изделия.

Показатели стандартизации -- в настоящее время одно из важнейших направлений развития промышленности; они характеризуют изделие с точки зрения применения стандартных деталей и сборочных единиц, применяемых в различных видах изделий. Эти показатели в основном определяются коэффициентом унификации или применяемости.

Показатели технической эстетики -- новая группа показателей качества изделия, учитывающих следующие требования:

а) социально - демографические: вкусы, взгляды, привычки, моды различных групп населения;

б) эргономические: законы работы человека в комплексе с машиной или прибором; учитывающие удобства или комфортность работы человека, его минимальную утомляемость, обеспечение условий, определяющих наименьшую вероятность ошибок при работе и т. д., с учетом биологических, физиологических, психологических и профессиональных возможностей человека;

в) эстетические: наивысшая целесообразность и гармоничность изделия, при которых учитываются внешний вид, форма пластика, цвет изделия и т. д.

Патентно-правовые показатели весьма важны при экспорте изделия и характеризуют его патентную чистоту и защищенность.

Экономические показатели -- себестоимость и полная стоимость изделия, расходы на эксплуатацию и др.

Для удобства характеристики изделия, особенно при сравнении, обычно пользуются не единичными, а более укрупненными показателями качества, к которым относятся:

Комплексный показатель качества -- показатель, характеризующий несколько (обычно от двух до пяти) свойств изделия.

Обобщенный показатель -- комплексный показатель, относящийся к такой совокупности свойств изделия, по которой принято оценивать качество изделия (обычно от 4 до 15 свойств).

Интегральный показатель -- комплексный показатель, характеризующий соотношение полезного суммарного эффекта от эксплуатации (потребления) и суммарных затрат на изготовление и эксплуатацию (потребление) изделия.

Базовый показатель -- показатель качества изделия, принятого за исходный (образцовый, эталонный) при сравнительных оценках качества.

4. Требования к конструкции по назначению прибора

В зависимости от макроклиматического района, в котором задано эксплуатировать данную РЭА, различают девять основных климатических исполнений изделий:

Исполнение У - для умеренного климата со среднегодовыми максимумом и минимумом температуры + 40C и - 45C.

Исполнение УХЛ - для умеренного и холодного климата при минимуме температуры, располагающемся ниже - 45C.

Исполнение ТВ - для влажного тропического климата с температурой + 20C и выше в сочетании с относительной влажностью 80% и выше, действующей на изделие более половины суток ежедневно в течение двух месяцев и более.

Исполнение ТС - для сухого тропического климата с температурой + 40C, но не отнесенное к исполнению ТВ.

Исполнение М - для умеренно холодного морского климата при нахождении в морях и океанах севернее 30 с.ш. или южнее 30 ю.ш.

Исполнение ТМ - для тропического морского климата при нахождении в морях и океанах между 30 с.ш. и 30 ю.ш.

Исполнение О - общеклиматическое исполнение для суши.

Исполнение ОМ - общеклиматическое морское, для судов и кораблей с неограниченным районом плавания.

Исполнение В - всеклиматическое исполнение для суши и моря.

Стандартизация и кодификация климатических исполнений существенно упрощает задание соответствующих требований, так как позволяет четко представлять всю программу комплексного воздействия внешней среды в количественном выражении.

Категории размещения на объекте и массогабаритные требования

Категории размещения на объекте также стандартизованы и кодифицированы:

Надежность конструкции есть ее свойство сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения конструкции и условий применения состоит из сочетаний свойств безотказности, долговечности, сохраняемости, ремонтопригодности (ГОСТ 27.002--83).

Понятие надежности тесно связано с двумя близкими понятиями, xapaктepизующими состояние конструкции: работоспособностью и исправностью. Работоспособным называют такое состояние конструкции, когда она в любой момент может выполнять свои функции в соответствии с документацией, в отличие от исправного состояния, при котором она также, соответствует всем требованиям документации, но не обязательно способна в данный момент выполнять заданные функции. Исправное изделие может в рассматриваемый момент времени находиться на складе, транспортироваться или быть установленным на носителе (на объекте), но не иметь подключения к источнику питания, т.е. не иметь возможности выполнять свои функции, а следовательно быть работоспособным.

Отказ -- событие, заключающееся в нарушении работоспособности конструкции (изделия). Безотказность означает требование к конструкции непрерывно сохранять работоспособность в заданных режимах и условиях эксплуатации в течение некоторого времени, или наработки.

Долговечность есть свойство конструкции сохранять работоспособность с установленными заранее перерывами для технического обслуживания и ремонтов вплоть до наступления предельного состояния, связанного с невозможностью использования по назначению. Предельное состояние является таким состоянием конструкции (изделия), при котором ее дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена по одной из следующих причин: 1) из-за неустранимого нарушения техники безопасности; 2) из-за неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы; 3) из-за нецелесообразности проведения среднего или капитального ремонта.

Сохраняемость представляет собой требования к конструкции сохранить эксплуатационные показатели работоспособности по истечении заданного срока хранения и транспортирования в регламентированных условиях.

Ремонтопригодность есть приспособленность конструкции к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтируемой конструкцией называют конструкцию, для которой проведение ремонтов предусмотрено в конструкторской документации.

Влияние климатических воздействий.

Наиболее общей причиной нарушения надежности является изменение параметров изделия под действием физико-химических процессов, скорость протекания которых связана с климатическими факторами, с механическими воздействиями, с перегревом внутри изделия, а также с выбранными конструктором материалами, покрытиями и принятыми конструкторскими решениями.

Разновидности отказов. Отказы конструкции, которые характеризуют безотказность, долговечность и сохраняемость, имеют общий физико-химический механизм. Требования, касающиеся этих составляющих надежности, будут рассмотрены в рамках следующей группы вопросов: 1) разновидности отказов; 2) три группы безотказности по последствиям отказов; 3) классы восстанавливаемости и периодичность режима эксплуатации; 4) требования сохраняемости при хранении и транспортировании.

Рассмотрим требование первой составляющей надежности конструкции--безотказности, которая характеризуется разновидностями отказов, отличающимися друг от друга моментом возникновения в течение срока службы изделия: отказами внезапными, износовыми и приработочными. Внезaпные

Внезапные отказы имеют катастрофический случайный характер и составляют две трети всех отказов, наблюдаемых при эксплуатации длительно используемой сложной РЭА. Износовые отказы проявляются к концу срока службы. С приближением конца срока, т.е. предельного состояния, число износовых отказов резко возрастает. Приработочные отказы имеют максимум непосредственно после изготовления изделия и играют в это время главную роль. Поэтому необходимо, чтобы период с максимумом приработочных отказов (приработочный период) приходился на время, когда изделие еще не передано потребителю, т. е. эксплуатация еще не началась. С этой целью вводят в технологический процесс изготовления изделия период прогона, имитирующий начальную фазу эксплуатаций, что позволяет устранить приработочные отказы еще до начала эксплуатации у потребителя.

Классы восстанавливаемости и периодичность режима эксплуатации.

Второй составляющей надежности является долговечность. Содержание понятия долговечности зависит от того, является ли рассматриваемая РЭА невосстанавливаемой, т.е. не подвергаемой ремонту, или восстанавливаемой, долговечность которой учитывает поведение ремонтов для восстановления работоспособности.

Для невосстанавливаемой РЭА долговечность определяется тремя главными факторами: 1) безотказностью; 2) качеством эксплуатационной конструкторской документации; 3) обученностью и дисциплиной обслуживающего персонала.

Для восстанавливаемой РЭА, кроме указанных трех факторов, должны учитываться качество ремонтной документации и ремонтопригодность изделия.

По восстанавливаемости конструкции РЭА в зависимости от функционального назначения делятся на четыре класса: 1) невосстанавливаемые изделия и их составные части (ИС и большинство других ЭРИ, корпусные микросборки и т.п.); 2) восстанавливаемые изделия, которые после капитального ремонта должны рассматриваться как новые, а в течение срока службы подвергаются операциям технического обслуживания, текущего и среднего ремонта (вещательные РЭА); 3) восстанавливаемые изделия, которые после капитального ремонта имеют заниженные показатели надежности (рыбопоисковые радиолокаторы и др.); 4) изделия для кратковременных заданий, выполнение которых обеспечивается готовностью изделия в начальный момент использования и безотказным функционированием за время выполнения задания (ракетная и космическая РЭА).

На различных соотношениях периодов ожидания и действия построена классификация периодичности режима эксплуатации: непрерывный, циклический, оперативный и общий режимы.

Непрерывный режим, как следует из названия, характеризуется непрерывностью действия, периода ожидания нет.

Циклический режим отличается повторением определенных, заранее известных периодов действия и ожидания.

Оперативный режим эксплуатации означает, что неопределенный период ожидания сменяется периодом действия заданной продолжительности.

Общим называют режим, когда периоды действия и ожидания чередуются случайным образом, причем закономерность чередования не может быть установлена по самим условиям применения.

Требование сохраняемости при хранении и транспортировке.

Сохраняемость, как составляющая надежности, характеризуется сохраняемостью при хранении и при транспортировании. Сохраняемость при хранении (на складе) закладывается конструктором на стадии разработки изделия, обеспечивается при выполнении назначенных конструктором требований к консервации и упаковке и поддерживается правильным, регламентированным режимом хранения, соответствующим категории размещения.

Сохраняемость при транспортировании обеспечивается в зависимости от назначенного вида транспорта путем применения соответствующей контейнерной тары с предусмотренными в ней амортизирующими средствами против вибраций и ударов, всегда сопутствующих транспортированию.

7. Ремонтопригодность

Ремонтопригодность и эксплуатационная технологичность являются связанными понятиями. Ремонтопригодность представляет собой более широкое понятие, которое рассматривает эксплуатационную технологичность изделия с учетом обеспечения на объекте условий для ремонтных и профилактических работ без снятия изделия с объекта и с учетом дисциплины поддержания работоспособности изделия.

Временем восстановления называют время, затрачиваемое на обнаружение, поиск причин и устранение последствий отказа. Для сложной РЭА время восстановления не должно превышать, как правило, 15 - 30 минут. Все меры повышения ремонтопригодности сводятся к снижению времени восстановления.

Два основных способа конструкторского обеспечения эксплуатационной технологичности. Возможность максимально просто и быстро вскрыть конструкцию РЭА, для того чтобы получить доступ ко всем узлам, расположенным внутри, является исходным условием конструкторского обеспечения эксплуатационной технологичности.

Способ раскрытия несущей конструкции основан на раскрытии по шарнирному сочленению в ребрах. При таком способе доступ к внутренним частям обеспечивается без отключения от схемы всего устройства. Способ выдвигания предполагает выдвигание частей по направляющим. В этом случае электрическая связь со схемой РЭА осуществляется с помощью дополнительных переходных кабелей, которые должны быть предусмотрены в ЗИП.

Способ выдвигания предполагает врубное соединение блока с ответной колодкой на каркасе стойки.

Условия на объекте для ремонтных и профилактических работ

Поддержание РЭА в постоянной готовности к действию, обеспечение безаварийной ее работы требует учета конструктором РЭА специфических условий эксплуатации на объекте, значительно затрудняющих обслуживание и удлиняющих процесс ремонта.