Book9 (Учебник Конструирование РЭС), страница 4

В качестве другого примера БНК можно привести систему корпусов для контрольно-испытательной аппаратуры. Она установлена ГОСТ 20504-74 и регламентирует систему унифицированных конструкций (УТК), предназначенных для применения в технических средствах агрегатированных комплексов приборов. Все УТК делятся на изделия
нулевого, первого, второго, третьего порядков. Входимость изделий с оптимальным использованием объема обеспечивается при применении изделий высших и низших порядков. Размеры корпусов устанавливаются, исходя из модуля размером 200 мм и выбираются из следующих рядов:

по высоте Н — 80, 120, 160, 200, 240, 280, 320 мм;

по ширине В — 20, 40, 60, 100, 120, 140, 160,200, 220, 240, 280, 320, 360,420, 480, 540 мм.

В качестве основного размера по ширине изделия второго порядка принят размер 480 мм, что соответствует международным стандартам.

В качестве примера БНК самолетной аппаратуры можно рассмотреть блоки, предназначенные для установки на стеллажах (рис. 9.3, е), на амортизационных рамах (рис. 9.3, г, д). В соответствии с ГОСТ 17045-71 «Корпуса блоков самолетной радиоэлектронной аппаратуры» различают блоки по длине: малые (М), короткие (К), средние (С), длинные (Д).
Это соответствует ряду размеров (рис. 9.3, б)

L = 250, 319, 420, 497 мм.

По высоте блоки согласно ГОСТ 17045-71 различают двух разно-
видностей: высокие (В) высотой 194 мм и низкие (Н) высотой 88 мм
(рис. 9.3, в). Ширина блока В изменяется дискретно в интервале значений от 57 мм до 390,5 мм согласно рис. 9.3,а.

Отдельное значение ширины блока можно вычислить по формуле

В_п=В₀п+(п-1)Δ,

где В ₀ — ширина исходного блока. Обычно это минимальный размер,т.е. В ₀ = 57 мм; п — типоразмер корпуса по ширине, выбирается исходя из ряда чисел п = 1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; Δ — зазор между блоками: Δ = 10 мм.

344

Рис. 9.3. Стандартизация корпусов самолетных РЭС:

а — по ширине; б — по длине; в — по высоте;
г, д — установка блоков на амортизационной раме; е — установка на стеллаже

Такие правила позволяют унифицировать оснастку для изготовления корпусов и облегчают поиск необходимых размеров для компактного размещения самолетной радиосистемы в отведенном отсеке.

9.4. Выбор материалов корпусов

В настоящее время существует целый спектр материалов для корпусов РЭС, полученных либо путем незначительных улучшений известных материалов машиностроения и авиации, либо путем их радикальных изменений или создания принципиально новых. Такое разнообразие является следствием необходимости защитить радиоэлектронное
устройство от неблагоприятных воздействий окружающей среды, сохраняя удобство механической обработки, формообразования, соединения частей прибора.

Опытный 'конструктор, которому приходится разрабатывать самые разнообразные корпуса РЭС, производит выбор материалов, основыва-

345

ясь прежде всего на личном опыте и опыте создания аналогичных изделий в прошлом. В случае отсутствия такого опыта выбор марки материала осуществляется на основании расчетов, связанных с соблюдением перечисленных критериев и стоимости. Прежде всего, материалы несущих конструкций следует выбирать с учетом удельной прочности и жесткости или обобщенного коэффициента [26, 52].

Интуитивно, учитывая удобство перемещения и транспортировки
прибора, конструктор стремится обеспечить требуемую прочность при минимальной толщине стенки корпуса, т.е. при максимальном снижении массы. Действуя таким образом, конструктор, может быть, неосознанно выбирает массу прибора в качестве целевой функции, подлежащей минимизации. Количественная оценка качества материала определяется из выражения для удельной прочности при растяжении-сжатии σ_УД.Р =σ_в/р ; удельной прочности при изгибе σ_уди=σ_и/р; удельной жесткости Е_УД = Е /р , где σ_В — временный предел текучести; ρ —плотность материала, г/см³ ; σ _и — допустимое напряжение изгиба, Па;Е — модуль упругости материала, Па.

Обобщенный коэффициент определяется как

К_о6щ=σ_удЕ_уд = σ _в(и)Е^/ρ²

Усредненные показатели для основных материалов корпусов РЭС
представлены в табл. 9.6.

Таблица 9.6

Если деталь корпуса работает на прочность (планки, стойки, кронштейны), то необходимо пользоваться значением σ_в Если де-

346

таль работает на жесткость (лицевая панель, шасси, крышки), то пользуются Е_уя . Как видно из табл. 9.8, Е_{уд max}/E_{уд min}≈4, а

σ_{уд мах}/σ _уд min=11.2 т.е. жесткость материалов примерно одинако-
ва. Поэтому целесообразно при выборе материала пользоваться обобщенным коэффициентом К_об , который характеризует способность материала обеспечить высокую прочность при наименьшей деформации и массе.

Для корпусов РЭС из всего многообразия сталей [53] в основном
применяются те, которые обладают высокой пластичностью, пригодны к изготовлению деталей штамповкой, холодной высадкой и хорошо свариваются. В основном это качественные углеродистые стали марок 08 кп, 10 кп, также 15, 20, где цифры характеризуют содержание углерода в сотых долях процента. Большее содержание углерода снижает пластичность и не позволяет штамповать деталь. Если аппаратура используется в агрессивных средах (морском тумане, кислотной, щелоч-
ной среде или при повышенной влажности), то необходимо корпуса изготовлять из легированных нержавеющих сталей. С учетом требования хорошей свариваемости и штамповки в холодном состоянии рекомендуется использовать хромо-никелево-титановые стали марки 12Х18Н9Т или их беститановые заменители: 20Х13НГ9, 10Х14АГ15,10Х14Г14НЗ.

Чаще всего корпуса радиоаппаратуры предпочитают изготовлять из алюминиевых сплавов. Малый удельный вес, высокая пластичность и более высокая коррозионная стойкость по сравнению со сталями сделали их более предпочтительными. За счет легирующих добавок и термической обработки алюминиевые сплавы могут обладать повышенными прочностью и коррозионной стойкостью. В зависимости от способа изготовления деталей одинаково широко используются для корпусов РЭС алюминиевые сплавы, деформируемые и литейные. Из деформируемых сплавов детали несущих элементов изготовляются резанием,механической обработкой, методами пластической деформации.

Различают деформируемые сплавы, упрочняемые и неупрочняемые; неупрочняемые — сплавы алюминия с магнием (АМг), марганцем (АМц). Они имеют высокую пластичность, хорошую свариваемость, высокую коррозионную стойкость. Эти сплавы наиболее удобны для получения деталей сваркой. Для корпусов РЭС, испытывающих повышенные механические нагрузки (инерционные воздействия, вибрации, удары), используются дуралюмины, сплавы системы «алюминий - медь -магний» (А1 — Си -Mg). Они упрочняются при термической обработке и позволяют обеспечить хорошее сочетание прочности, пластичности,
коррозионной стойкости. Для РЭС используются Д1, Д16, Д19. При по-

347

вишенных требованиях к пластичности и коррозионной стойкости целесообразно элементы несущих конструкций изготовлять из АД31,АДЗЗ, АВ. Особенно удобны эти материалы для декоративной отделки прибора, лицевых панелей, ручек.

Для корпусов, работающих в условиях криогенных температур,предпочтительно использование ковочных сплавов АК6, АК8 системыА1—Mg—Si. Как следует из табл. 9.6, снижение пластичности — наиболее эффективный путь повышения удельной прочности а и удельной жесткости. Значительного улучшения таких характеристик можно достичь, если использовать сплав 1420 системы А1—Mg—Li , который отличается от сплава Д16 пониженной на 11% плотностью и повышенным на 4% модулем упругости. Коррозионная стойкость такая же, как и у АМг. Применение сплава 1420 вместо Д16 позволяет снизить массу
деталей корпуса на 10...15%.

Для изготовления несущих элементов сложной формы используются литейные сплавы. По назначению эти сплавы можно условно разбить на следующие группы:

1. Сплавы, предназначенные для герметичной РЭС (АЛ2, АЛ4, АЛ9,В АЛ 8, АЛ9-1, АЛ34(ВАЛ5), АЛ4М, АЛ32.

2.Высокопрочные жаропрочные сплавы (АЛ19, АЛЗ, АЛ5, АЛ5-1,
АЛЗЗ(ВАЛП).

3. Коррозионно-стойкие сплавы (АЛ8, АЛ22, АЛ21, АЛ27, АЛ27-1).
Корпуса РЭС и их детали относятся к элементам малых размеров.

Качество таких деталей, полученных литьем, будет определяться не столько механической прочностью, сколько технологическими характеристиками: жидкотекучестью, степенью изменения механических свойств, герметичностью, склонностью к образованию пустот, трещин.Поэтому наибольшее распространение получили сплавы первой группы, выполненные на основе А1 - Si, А1 - Si - Mg, так называемые силлумины. Двойной сплав АЛ2 (Al - Si) рекомендуется для литья малогабаритных деталей, так как он не упрочняется термически и склонен к образованию усадочных раковин. Остальные сплавы этой группы относятся к системе Al - Si - Mg и имеют лучшие литейные свойства. Поэтому крупногабаритные детали РЭС целесообразно отливать из АЛ4,
АЛ9. Если необходима повышенная механическая прочность удобно
использовать АЛ9-1, содержащий добавку титана. Сплавы АЛ32, ВАЛ8 предназначены для литья под давлением и точного литья.

Коррозионно-стойкие сплавы третьей группы обладают повышенной стойкостью в морской воде, щелочных и азотнокислых средах. Однако невысокий интервал рабочих температур коррозионных свойств(от -60 до +60°С) ограничивает их применение для РЭС. Лишь АЛ24

348

может сохранить свои свойства до +150°С. Основные характеристики
марок алюминиевых сплавов приведены в табл. 9.7.

Таблица 9.7

Ценными материалами для радиотехнических конструкций является магниевые сплавы. Они хорошо поглощают вибрации, что особенно важно для самолетной и вертолетной аппаратуры. Например, удельная вибрационная прочность магниевых сплавов почти в 100 раз выше, чем у дуралюминов (Д16) и в 20 раз лучше, чем у конструкционных сталей.По удельной жесткости при изгибе и кручении магниевые сплавы не уступают алюминиевым и стальным. Эти сплавы используются не только как ценный технический материал с малой плотностью, но и как заменитель дефицитных и дорогостоящих легированных сталей, бронз, латуней. Так, для микроэлектронной аппаратуры интерес представляют сверхлегкие сплавы МА18, МА21 с плотностью 1,3-1,6 г/см , которые обладают повышенными пластичностью, удельной жесткостью и
прочностью выше, чем у дуралей (табл. 9.8).