Корпуса радиоэлектронных аппаратов.

Как отмечалось, любое радиоэлектронное изделие состоит из одного или нескольких приборов, каждый из которых заключен в свой корпус. Корпус является важной составной частью изделия и во многом определяет его эксплуатационные и технико-экономические характеристики. Любой корпус должен удовлетворять следующим требованиям.

1. Он должен однозначно определять взаимное расположение всех составных частей изделия.

2. Его конструкция должна обеспечить заданный тепловой режим всех элементов аппаратуры, а также минимальные паразитные связи между отдельными блоками изделия. Уменьшение до допустимого уровня паразитных связей достигается рациональным взаимным расположением блоков, установкой специальных экранов между блоками, а также рациональным выполнением межблочного монтажа.

3. Корпус должен иметь жесткую и прочную конструкцию и обеспечивать защиту всех расположенных в нем элементов от механических повреждений как в процессе эксплуатации, так и в процессе транспортировки изделия.

4. Его конструкция должна обеспечивать минимально возможные массу и габариты аппарата.

5. Стационарно устанавливаемые корпуса должны иметь устройства для закрепления их на объекте. Для аппаратуры, устанавливаемой на подвижных объектах, роль таких устройств выполняют амортизаторы.

6. Корпус должен позволять легко и быстро (по возможности без применения пайки) подключать прибор к источникам питания и другим устройствам, с которыми он электрически связан на объекте. Поэтому непосредственно на корпусах приборов целесообразно устанавливать разъемы, предназначенные для выполнения межприборного монтажа (например, низкочастотные ШР и 2РМ, высокочастотные СР и др.).

7. В ряде случаев конструкция корпуса должна обеспечить защиту изделия от влаги, пыли и брызг. Защита от пыли и брызг достигается уплотнением сварных швов специальными герметиками и установкой резиновых уплотнительных прокладок в местах стыка съемных крышек с основанием корпуса.

Рис. 6.8. Уплотнение крышки корпуса.

На рис. 6.8 показано такое уплотнение. В месте стыка передней панели 1 с корпусом 3 к последнему приварен металлический ободок, в который укладывают резиновую прокладку 2. Передняя панель притягивается к корпусу несколькими замками (на рисунке не показаны), в результате чего отогнутые края панели плотно соприкасаются с прокладкой.

Рассмотрим, как будет работать такая конструкция в самолетной аппаратуре.

При подъеме самолета с земли на высоту, например, 20 км давление наружного воздуха уменьшится до 30 мм рт. ст., а давление внутри аппарата должно оставаться неизменным (760 мм рт. ст.). В результате образуется внутреннее избыточное давление 730 мм рт.ст. или примерно 9,5 Н/см². Если передняя панель имеет размеры 350×250 мм (площадь s = 875 см²), то на нее изнутри действует сила F = 9,5 · 875 = 8300 Н.

Силы такого же порядка действуют на каждую стенку корпуса. Под действием подобных сил произойдет деформация деталей, герметичность в месте установки прокладки нарушится и избыточный воздух выйдет из корпуса.

При снижении самолета давление наружного воздуха увеличивается, что приводит к проникновению в аппарат воздуха, который может быть насыщен влагой.

Таким образом, для самолетной радиоаппаратуры рассмотренная конструкция не может обеспечить защиты от влаги.

Корпуса наземной и корабельной аппаратуры эксплуатируются в значительно более легких условиях и при достаточной их механической прочности (что достигается применением ребер жесткости, выдавок и т.п.) может быть обеспечена защита аппарата от проникновения в него влаги через место стыка передней панели с корпусом.

Однако даже в этом случае при открывании аппарата для проведения профи-лактических и ремонтных работ в него попадает влажный воздух, который может ухудшать характеристики узлов и приборов, если они не имеют собственной влагозащиты.

Снизить влажность воздуха внутри корпуса можно специальными влагопоглощающими веществами, например силикагелем SiО₂, который может поглощать влагу до 30% от собственной массы. Силикагель, обработанный кобальтовой солью, при поглощении влаги меняет свой цвет с синего на розовый, что является индикацией окончания его влагопоглощающих свойств. Патроны с силикагелем целесообразно помещать внутрь корпусов, имеющих уплотнение. Места выхода из корпуса валов для органов управления могут уплотняться сальниками из промасленного фетра, как это показано на рис. 6.9, а.

а) б)

Рис. 6.9. Уплотнение вала и разъема.

а – выход вращающегося вала; б – установка разъема; 1 – корпус; 2 – ось;

3 – уплотняющая прокладка; 4 – вкладыши, сжимающие прокладку 3;

5 – контргайка; 6 – винт; 7 – разъем; 8 – резиновая прокладка.

Чтобы исключить проникновение влаги внутрь корпуса через кабельные разъемы, следует применять герметичные разъемы (например, ШРГ или 2РМГ); между фланцем разъема и передней панелью обычно устанавливают резиновую прокладку, как показано на рис. 6.9, б.

Следует отметить, что уплотнение футляра ухудшает тепловой режим аппарата, так как при этом исключается обмен воздуха между внутренней полостью футляра и внешней средой.

8. Корпус должен обеспечивать возможность электрического подключения располо-женных в нем блоков без применения пайки.

Чтобы обеспечить выполнение этого требования, блоки с корпусом соединяют с помощью разъемов врубного типа. Одну половину разъема размещают на корпусе, другую - на блоке. Из-за разброса допусков деталей трудно обеспечить сочленение двух половин разъема с требуемой точностью. Если не предпринять специальных мер, то при сочленении штырь разъема может не попасть в гнездо, что приведет к поломке разъема. Поэтому закрепление разъема обычно делают плавающим, обеспечивая возможность перемещения одной половины разъема относительно другой в направлениях, перпендикулярных направлению сочленения. Одновременно одну половину разъема жестко соединяют со штырем-ловителем, а другую – со втулкой, имеющей отверстие. Благодаря наличию ловителей обеспечивается сочленение разъемов с требуемой точностью.

9. В конструкции корпуса должны быть предусмотрены специальные места для укладки жгутов, соединяющих отдельные блоки. Жгуты должны быть надежно закреплены скобами, хомутами и другими аналогичными средствами. Если отдельные блоки в корпусе откидываются на шарнирах, то жгуты должны иметь необходимую слабину, обеспечивающую требуемую подвижность блоков. Слабина должна быть также у частей жгута, подходящих к плавающим разъемам.

10. Корпус должен обеспечивать легкий доступ к расположенным в нем блокам для замены, осмотра и ремонта.

11. Корпус должен обеспечивать безопасность человека, обслуживающего изделие. Корпуса приборов, расположенных на подвижных объектах, не должны иметь острых граней, выступающих частей и других элементов конструкции, при ударе о которые оператор может нанести себе травму при качке корабля, резкой остановке автомашины и т. п. Корпус должен надежно защищать обслуживающий персонал от возможности
прикосновения к токонесущим и подвижным частям. Корпуса приборов, имеющих высоковольтные цепи, в которых запрещается выполнять какие-либо работы при открытых крышках, должны иметь блокировку, надежно обесточивающую аппарат при открытых крышках. В необходимых случаях корпус должен иметь шильдики с предупредительными
надписями.

Корпус должен иметь земляную клемму, обеспечивающую надежное его заземление. Выполнение этого требования необходимо для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током при прикосновении к корпусу в случае появления случайных замыканий токонесущих частей аппарата на корпус.

12. Органы управления и контроля должны быть разработаны и скомпонованы с учетом психофизических особенностей человека-оператора.

13. Корпуса переносной аппаратуры должны иметь ручки или другие устройства.

14. Корпуса всех приборов должны иметь место, удобное для захвата прибора руками при переноске в процессе упаковки, монтажа на объекте, демонтажа и других подобных операциях.

Корпуса тяжелых приборов (весом более 800 Н) должны иметь специальные скобы для подъема их механизмами в процессе выполнения тех же операций.

15. Габариты корпуса должны позволять легко проносить его через дверные проемы и люки, имеющиеся на объекте, где прибор будет установлен.

16. Конфигурация корпуса должна позволять экономично размещать аппарат в помещении, где он будет эксплуатироваться.

17. Корпус должен удовлетворять комплексу технико-экономических требований, которые предъявляются к любому радиотехническому изделию.

18. Корпус должен удовлетворять требованиям технической эстетики.

По конструктивно-технологическим признакам корпуса можно подразделить на три группы:

– литые;

– сварные каркасные;

– сварные бескаркасные.

Литые корпуса обеспечивают большую монолитность и жесткость конструкции. Их изготовляют главным образом из алюминиевых и магниевых сплавов, имеющих малую плотность и хорошие литейные свойства. Литые корпуса широко использовались раньше при конструировании морской аппаратуры, однако в настоящее время применяются редко. Связано это, главным образом, с тем, что стоимость их значительно выше, чем стоимость сварных корпусов: сварные корпуса, обеспечивая достаточную жесткость и прочность конструкции, обладают лучшими технико-экономическими показателями.

Каркасные корпуса применяют большей частью для крупногабаритных приборов, состоящих из нескольких тяжелых блоков. Каркас варят из стандартного алюминиевого или стального уголка. Боковую, верхнюю и нижнюю крышки обычно приваривают к каркасу; задняя крышка может быть съемной (крепится на винтах) или приваренной, в зависимости от необходимости доступа к прибору в процессе его изготовления и эксплуатации. Со стороны передней стенки каркас разделяет корпус на отдельные секции, каждая из которых предназначается для установки отдельного блока.

Блоки, устанавливаемые в такой корпус, должны иметь самостоятельные шасси. Для этих шасси в каркасе делают направляющие, обеспечивающие однозначную установку блока в соответствующую секцию каркаса. При такой конструкции каждый блок имеет переднюю панель, которая при установке блока перекрывает окно в передней стенке корпуса.

Переднюю панель крепят к каркасу корпуса винтами. Чтобы обеспечить жесткое крепление задней части шасси, на каркасе устанавливают штыри-ловители, а на шасси делают втулки, в которые входят штыри при вдвигании блока в корпус. Иногда блоки снабжают телескопическими направляющими, которые, раздвигаясь, поддерживают блок даже тогда, когда он полностью выдвинут из проема корпуса. Это дает возможность при необходимости производить осмотр и ремонт блока, не снимая его с корпуса полностью. Иногда блок закрепляют к корпусу передней панели с помощью петель. Это также обеспечивает доступ к блоку без его снятия, когда он откинут на петлях.

Для современных изделий, в которых широко применяют микросхемы, полупроводниковые приборы и другие малогабаритные детали, часто прибор компонуют из отдельных субблоков, конструкция которых была рассмотрена ранее. Для таких изделий обычно делают цельносварные бескаркасные корпуса. Например, если основой конструкции является легкосъемный субблок, показанный на рис.6.3, то блок разделяют на секции, в которых имеются направляющие устройства для каждого субблока. Элементы конструкции, разделяющие корпус на секции, вместе с наружными стенками обеспечивают такой конструкции хорошую прочность и жесткость; при этом и масса корпуса получается малой. Обычно усиления приходится делать только в местах, где действуют местные повышенные нагрузки. Например, места крепления амортизаторов усиливают гнутыми угольниками из листового материала.

Для изготовления сварных корпусов можно использовать углеродистую сталь 10КП, алюминиевые сплавы АМцА, АМг, Д16, нержавеющую сталь 1Х18Н9Т, титановый сплав ВТ1 и др. Выбор конкретной марки материала определяется требованиями к стоимости, массе, коррозионной устойчивости, механической прочности, магнитным свойствам и другим параметрам корпуса.

7. ЗАЩИТА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ