Конструкторско-технологическая часть

 

Крепёжная планка изолятора логического с транзисторным выходом

 

В данном разделе представлена деталь – крепёжная планка изолятора логического с транзисторным выходом, которая используется для крепления самого изолятора логического с транзисторным выходом на печатную плату. Разрешается соединение его с элементами аппаратуры различными способами, исключающими нагрев корпуса более 100°С. При монтаже, для подпайки к выводам изолятора применять припой (ПОС-61) с температурой плавления не выше (190±5)°С и канифольный флюс. Время пайки одного вывода не более 4 с. Число допустимых перепаек – 2. Не рекомендуется проводить многократные испытания электрической прочности изоляции на максимальном допустимом напряжении изоляции. Запрещается подача напряжения любой полярности между выводами входной секции 1 и 2.

Изолятор логический с транзисторным выходом (ИЛТ) – это интеллектуальное изолирующее логическое устройство нового типа с запатентованными функциями преобразования сигналов - предназначено для включения или отключения различных нагрузок в цепях с высокими потенциалами в устойчивом к отказам и перегрузкам высоковольтном оборудовании в наихудших электрических и тепловых режимах. Логический ноль на входе соответствует логическому нулю на выходе, то есть включённому состоянию выходного транзистора.

Основные технологические функции устройства:

- разделение потенциалов управления и силового ключа;

- защита от сбоев по цепи управления и фиксации логического состояния силового ключа;

- обеспечение высокой электромагнитной и коммутационной устойчивости;

- защита от токовой перегрузки силового ключа.

В разработке ИЛТ воплощены принципиально новые технические решения:

- активный входной токовый ограничитель, оптимизирующий передачу управляющих сигналов через изолирующий микротрансформатор связи с малой индуктивностью и высоким пробивным напряжением между обмотками;

- помехоустойчивый цифровой алгоритм модуляции и демодуляции логического сигнала при передаче его через изоляционный барьер;

- встроенные функции защиты выходного транзистора изолятора.

Рабочие параметры изолятора значительно превышают аналогичные, накладываемые оптронами:

- коммутируемое напряжение до 1200В;

- коммутируемый ток до 1А;

- напряжение управления входной секцией 5-24В при потребляемом токе до 15мА;

- максимальное напряжение изоляции до 12кВ;

- защита по току перегрузки.

Чёткое переключение, высокая электромагнитная и коммутационная устойчивость обеспечиваются:

- патентованной цифровой технологией преобразования;

- частотой коммутации 20 кГц;

- отсутствием дополнительного источника питания на выходе.

Изолятор логический с транзисторным выходом обеспечивает:

- ограничение потребляемого тока входной секцией на уровне около 10 мА при напряжении питания от 5 до 24В, при передаче активного уровня (в существующем варианте реализации - логического нуля);

- высокое напряжение изоляции от 4 кВ и более;

- чёткое переключение выходного транзистора изолятора при смене логических уровней;

- возможность передачи логического нуля или единицы неограниченной длительности;

- высокая коммутационная и электромагнитная устойчивость (не менее 2500В/мкс);

- работу выходного транзистора в режиме короткого замыкания (КЗ) при напряжении коллектор-эмиттер до 1200В в режиме ограничителя импульсного тока на уровне около 1А с последующим отключением через 40 мкс, если напряжение коллектор - эмиттер за это время не снизилось ниже 8В (при напряжении питания входной секции от 5 до 24В);

- работу выходного транзистора при напряжении коллектор-эмиттер от 2 до 8В в режиме стабилизации средней рассеиваемой мощности коллектора на уровне около 1,5 Вт (при напряжении питания входной секции не менее 8В);

- простоту применения;

- компактность монтажа;

- сокращение потерь силовой части;

- встроенные функции защиты;

- экономию электропитания;

- надёжность системы в целом.

Таким образом, изоляторы логические с транзисторным выходом обладают новым сочетанием параметров, снимающих многие ограничивающие факторы, накладываемые оптронами.

ИЛТ применяется для: замены электромагнитных, оптронных реле и трансформаторных развязок; проектирования особо надежных систем промышленной автоматики; управления тиристорами большой мощности.

Изолятор логический с транзисторным выходом (ИЛТ) предназначен для тиристорных схем с фазовым регулированием. Для применения в тиристорных схемах с управлением только в момент перехода напряжения сети через ноль, разработан ИЛТ, имеющий аналогичные характеристики. Большинство схем преобразователей на тиристорах требуют изолированного управления. Изолятор ИЛТ позволяет существенно повысить эффективность управления тиристорным преобразователем и уменьшить габариты системы управления с повышением её надёжности и устойчивости.

Особенностью изоляторов логических с транзисторным выходом (ИЛТ) является возможность управления тиристорами большой мощности с помощью анодного напряжения, путём шунтирования цепи анод – управляющий электрод выходным высоковольтным транзистором изолятора, работающим в режиме ограничителя тока.

Крепёжная планка изготавливается фрезерованием из полиамида марки ПА 6– 210-ДС.

Полиамид марки ПА 6 (капрон) продукт полимеризации капролоктана, блочный (ТУ 6-05-988-83) и композиции на его основе марок ПА 6-1203, ПКФА, САМ-4, САМ-5 (ОСТ 6-05-408-85):отличаются хорошими антифрикционными свойствами, могут работать в узлах трения без смазки. Предел прочности на растяжение s_в = 54-68 МПа, d = 100-150%, KCU = 195-128 КДж/м², 13НВ, теплостойкость по Мартенсу 55°С.

Материал сравнительно нетехнологичен: при литье требуется температура t = 210-215°С. Основной метод изготовления деталей обработка резанием. Обработка хорошая.

Обработка производится на фрезерных станках. Основное назначение фрезерного станка (фрезера) – производить плоское и фасонное (профильное) строгание кромок деталей и оправку (обгон) по периметру щитов, рамок, коробок. Основные части фрезерного станка: станина, рабочий стол, супорт, вал-шпиндель, вставной шпиндель, режущий инструмент. Супорт расположен под рабочим столом; он несет на себе важнейшую часть станка – вал-шпиндель. Через отверстие в столе вал-шпиндель выходит верхним концом на рабочую поверхность стола. При ременной передаче его средняя часть служит рабочим шкивом. Супорт с валом-шпинделем можно поднимать, опускать и закреплять в требуемом положении стопорным винтом. Вал-шпиндель приводится во вращение непосредственно от вала электродвигателя или через ременный привод. В верхний конец вала-шпинделя вставляется рабочий (вставной) шпиндель, на который насаживается режущий инструмент. Верхняя часть вставного шпинделя входит в шарикоподшипник, укрепленный на кронштейне. Благодаря этому шпиндель и режущий инструмент не испытывают вибраций при высоком их расположении или при больших рабочих нагрузках. При фрезеровании прямолинейных деталей на рабочем столе устанавливается направляющая линейка. Она состоит из двух частей, соединенных литой скобой, огибающей режущий инструмент. Части линейки можно раздвигать в зависимости от размеров режущего инструмента и устанавливать перпендикулярно к столу либо в одной плоскости, когда фрезерование профильное или когда оно производится не на всю толщину детали, либо в разных плоскостях, как плиты фуговального станка, если фрезерование представляет собой плоское строгание. На линейке часто укрепляют верхние прижимы для обрабатываемых деталей. Сама линейка крепится винтами, проходящими через прорези в рабочем столе. На рабочем столе для установки и крепления упоров имеются два параллельных продольных паза поперечного сечения, в форме ласточкина хвоста. При сквозном (во всю длину) фрезеровании деталей применяются прижимы. Верхние прижимы обычно крепят к направляющей линейке, боковые устанавливают на рабочем столе. Верхний и боковой прижимы к фрезерному станку можно устроить так, чтобы они одновременно выполняли роль ограждений. Лучшими нужно признать роликовые прижимы, так как они облегчают подачу обрабатываемого материала. Гребенки и пружины, наоборот, несколько затрудняют подачу вследствие трения. До сего времени большинство фрезерных станков имеет ручную подачу. Станки новейшей конструкции оборудованы механизмами автоматической подачи.

На фрезерных станках в качестве режущего инструмента применяют патроны со вставленными в них плоскими ножами, фрезерные головки, цельные и составные фрезы, двухрезцовые фрезы-крючья, прорезные диски, пилы. Плоские ножи, односторонние и двусторонние, имеют прямолинейные режущие кромки для плоского фрезерования или криволинейные для выборки несложного и неглубокого профиля. Толщина ножей 8—10 мм. Нож вставляется в прорезь рабочего шпинделя и крепится торцевым болтом. Крепление плоских односторонних ножей может производиться в патроне, представляющем собой две зажимные шайбы с канавками, в которые ножи вставляются боковыми кромками. Шайбы стягиваются на шпинделе гайкой. Крепление плоских односторонних ножей в зажимных шайбах более надежно. Вылет ножей при ослаблении гайки предупреждается штифтами в канавках верхней шайбы, входящими в соответствующие вырезы на боковых кромках ножей. Ножи можно крепить во фрезерных головках – ножевых валах уменьшенной длины, имеющих в центре отверстие для рабочего шпинделя. Фрезерную головку, насаженную на шпиндель, затягивают гайкой.

Цельная фреза (шарошка) представляет собой многорезцовый инструмент, изготовленный из одного куска стали. Различают цельные фрезы цилиндрические с прямым и косым зубом, прорезные, пазовые, фасонные. Цельные фрезы имеют ряд преимуществ:

а) наличие значительного количества резцов – у фасонных фрез не менее четырех, у цилиндрических до десяти;

б) выбалансирование фрез при их изготовлении;

в) сохранение резцами при правильной их заточке постоянного профиля;

г) относительная безопасность в работе благодаря отсутствию вставных ножей;

д) быстрая установка на шпинделе. Диаметр цельных фрез от 80 до 120 мм.

Составные фрезы собирают из нескольких цельных фрез, соединяя их в общую фрезерную головку. Составные фрезы применяют для обработки широких, глубоких или очень сложных профилей. Двухрезцовые фрезы-крючья предназначены преимущественно для выработки шипов и проушин. Они рассчитаны на ширину фрезерования в 4, 6, 8, 10 и 12 мм. Диаметр окружности вращения режущих кромок – 140, 160 и 180 мм. Широкое применение получили фрезы-крючья из стальных пластин шириной 80 мм.
Прорезные диски, служат преимущественно для выборки проушин шириной 8, 9, 10, 12, 14, 16 и 18 мм. Диски обычно имеют три резца, но в настоящее время выпускаются диски и с большим количеством резцов. Диаметр дисков 250, 300 и 350 мм. Угол заострения вставных фрезерных ножей 40°, резцов цельных фрез 50-60°; угол резания 60-70°. На фрезерных станках в качестве, режущего инструмента применяют также небольшие мелкозубые круглые пилы.

Гайку для закрепления режущего инструмента на шпинделе фрезерного станка затягивают ключом до отказа. Применение всякого рода рычагов и «сцепленных» ключей не допускается. Резьба шпинделя должна выступать над гайкой не менее чем на 1 мм. Для точной установки режущего инструмента по высоте на шпиндель надевают кольца-подкладки. Если устанавливается несколько инструментов на определенном расстоянии друг от друга, то применяют кольца-прокладки. Цилиндрические фрезы неизменяемого профиля. Недостаток большинства режущих инструментов для фрезерных станков заключается в том, что после продолжительной работы и неоднократной заточки уменьшается радиус и изменяется профиль режущей кромки. Нож или фреза становятся непригодными к работе.

Полиамид ПА 6 фрезеруют фрезами из быстрорежущей стали с шлифовальными ножами.

Прямолинейные кромки фрезеруют:

- для выверки их под линейку;

- для отборки профиля во всю длину детали (сквозное фрезерование);

- для отборки профиля на части длины детали (несквозное фрезерование).

Во всех трех случаях фрезерование ведется по направляющей линейке. При обработке более или менее длинных деталей к половинкам линейки прикрепляют деревянные бруски. Для выверки кромки детали под линейку выходную половину линейки (вторую от станочника) устанавливают в одной плоскости с режущими кромками резцов, а переднюю половину отодвигают или, как говорят, утапливают от линии резания на толщину стружки. Часто делают иначе: укрепляют на половинках линейки бруски, у которых разница в толщине равна толщине стружки. Работу ведут так же, как на фуговальном станке. В случае профильного фрезерования, когда часть ширины обрабатываемой кромки не фрезеруется, обе половинки направляющей линейки устанавливают в одной плоскости и тогда режущие кромки фасонных ножей или фрез выступают за линейку на глубину фрезерования. В этом случае очень удобно прикрепить к линейке один сплошной брусок с прорезью для режущей части инструмента. Работа ведется так же, как и при фрезеровании под линейку. При несквозном фрезеровании деталь в несколько наклонном к линейке положении упирают торцом в упор перед резцами, затем ее прижимают к направляющей линейке. В таком положении деталь надвигают на резцы до противоположного упора. При прямолинейном фрезеровании, особенно при фрезеровании узких деталей – штабиков, раскладок и т. п., обязательно нужно, пользоваться верхними и боковыми прижимными приспособлениями. Если таких приспособлений нет, прикрепляют отфугованный брусок строго параллельно направляющей линейке на расстоянии от нее, равном ширине обрабатываемых деталей, и между бруском и линейкой проталкивают детали под фрезу. В большинстве случаев прикрепляют сверху второй брусок, который одновременно служит прижимом для обрабатываемых деталей и предохранительным устройством, обеспечивающим безопасность работы.

Итак, в данном дипломном проекте в графической её части представлена крепёжная планка, изготовленная из полиамида марки ПА 6-210-ДС фрезерованием.