Багаторезонаторний магнетрон безперервної дії з коаксіальним виводом енергії

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра мікроелектроніки,

оргтехніки і зв’язку

ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

На тему: Багаторезонаторний магнетрон безперервної

дії з коаксіальним виводом енергії

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Дипломник Черніцька І. А.

Керівник Гикава Н. Г.

Консультанти:

По економічній частині Філінюк Є. М.

По спеціальній частині Гикава Н. Г.

По БЖД Северин. Л. І.

По ЦО Северин Л. І.

Зав. кафедрою проф. к.т.н. Осадчук В.С.

Рецензент

м. Вінниця, 1999 р.

8. Безпека життєдіяльності.

В даному розділі розглядається виготовлення підігрівача катоду багаторезонаторного магнетрону з хвилеводним виводом енергії. При виготовленні використовуються такі операції: формовка, витравлювання осердя, різка, промивка, відпалювання в водні, нанесення ізоляційного шару. Більш конкретно розглядаємо операцію відпалювання в водні.

8.1 Аналіз шкідливих і небезпечних факторів.

За природою дії небезпечні і шкідливі фактори в відповідності з класифікацією [32] розділяються на чотири групи: фізичні; хімічні; біологічні; психофізіологічні.

З фізично небезпечних шкідливих виробничих факторів в приміщенні відпалювання в водні можуть мати місце такі фактори:

1. Підвищена загазованість повітря робочої зони, наявність парів ціанистих солей, вугільної кислоти, синильної кислоти, а також пари лугів, кислот, дрібні краплі водяної пари, аерозолі. Токсичними газами, якi є в складi контролюємих атмосфер та вихiдних газах є: оксид вуглецю; амiак; дiоксид сiрки; сiрководень, бензол i iн. Поява рiзкого запаху деяких газiв являється попередженням про неполадку.

При роботі з розплавами утворюються виділення, а також може відбуватися їх розбризкування в результаті хімічних реакцій, які протікають на оброблюваних поверхнях, так і на поверхні розподілу середовища і атмосфери. При цьому дрібні пари лугів, дрібні краплі водяної пари в поєднанні з карбонатами, нітратами, гідроокисами а також з іншими солями, можуть бути причиною респіративних подразнень, впливу на слизові оболонки, органи зору.

2.Підвищена температура матеріалів або поверхонь обладнання, підвищений рівень теплового випромінювання. Опіки можна отримати: при викидах розплаву внаслідок порушення технологічного процесу; при спалаху горючих газів, які використовуються в якості контролюємих атмосфер; при дотику до нагрітих виробів або частин печей; при дотику до зовнішніх частин обладнання, температура яких підвищилась в наслідок виходу з ладу теплоізоляціі. Можливі опіки очей при використанні плазмових, електронно-променевих, оптичних печей, що працюють з дуже високими температурами. Перегрів та опіки можливі також за рахунок інтенсивного теплового випромінювання.

3. Підвищене значення напруги в електричних мережах. Обладнання має струмопровідні частини беспосередньо в робочій зоні, як правило без електричної ізоляції. Це являє небезпеку при дотику з відкритими струмопровідними частинами в момент завантаження, вивантаження, або переміщення виробів, що нагріваються, а також і при інших технологічних операціях. Контакт людини з струмоведучою частиною можливий також через виріб, або інструмент. Внаслідок неполадки може виникнути електричний контакт між струмопровідною частиною і іншими частинами електричної печі; внаслідок чого, такі складальні одиниці як каркас, дверцята, до яких в процесі експлуатації дотикається персонал, можуть опинитися під напругою.

4.Підвищена напруженість електромагнітних полів. При використанні високочастотних установок, на організм людини можуть діяти електричні і магнітні поля.

5. Рівень шуму на робочих місцях: при роботі декількох печей, наприклад при перемагнічуванні осердя в індукційних нагрівальних печах, вібраціях i роботi механiзмiв, може виникнути шум, що перевищує допустимi норми.

6.Машиннi механiзми, якi рухаються, рухомi частини виробничого обладнання, вироби, заготовки, матерiали, якi рухаються. Внаслiдок руху машин, механiзмiв, матерiалiв, а також при веденi ремонтних робiт, наприклад при ремонтi внутрiшньої частини електропечей, що пов`язанi з роботою в незручних умовах (низькi, вузькi робочi камери i т.д.) i експлуатацією її рiзних механiзмiв, виникає небезпека травмування.

З хімічно небезпечних і шкідливих факторів на даній ділянці можуть мати місце такі фактори: загазованість повітря робочої зони, наявність парів ціанистих солей, вугільної кислоти, синильної кислоти, а також пари лугів, кислот, дрібні краплі водяної пари, аерозолі. Токсичними газами, якi є в складi контролюємих атмосфер та вихiдних газах є: оксид вуглецю; амiак; дiоксид сiрки; сiрководень, бензол i iн.

З психофізіологічних факторів тут присутні – монотонність праці.

Приміщення для відпалювання в водні будуються у вiдповiдностi з будiвними нормами з незгораючого вогнестiйкого матерiалу на відстанi 50 м вiд жилих будiвель.

Деталi транспортують в ящиках; рiдкi речовини в пляшках.

Хiмiчнi речовини зберiгають в спецiальних для їх збереження закритiй тарi в спецiально вiдведених i обладнаних мiсцях. На тарi з хiмiкатами повинна бути вiдмiчена назва речовини та вказаний ГОСТ або ТУ. Вiдходи з сильнодiючими отрутами зберiгають в спецiальних примiщеннях i тарi, виключаючих забруднення землi, водного басейну i атмосфери.

Приміщення відпалювання обладнується загальнообмiнною припливно-відсмоктувальною вентиляцiєю. Повiтря подається в верхню зону примiщення або розсiюється в робочу зону з швидкiстю, що забезпечує рухомiсть атмосфери на робочому мiсцi не бiльше 0,3 м/с. Бiля нагрiвних печей над завантажувальними вiкнами встановлюють або зонти-козирки або витяжнi комбiнованi зонти.

Ефективним заходом для створення на постiйних робочих мiсцях необхiдних метеоумов є застосування повiтряних i водяних завiс при тепловому опромiненню робiтникiв.

В приміщенні відпалювання водню може виникнути вибухо-пожежна небезпека. В бiльшостi випадкiв це трапляється при роботi: з контролюємими атмосферами; при використаннi масел для нагрiву та охолодження. Контролюємi атмосфери, як i будь-якi горючi гази вибухонебезпечнi, коли в замкнутому об'ємi утворюється газоповiтряна сумiш певного спiввiдношення. Найбiльш вибухонебезпечним iз газiв, що застосовується в контролюємих атмосферах є водень, що має широкi межi запалення. Велику небезпеку являє собою дисоцiований амiак i ендотермiчний газ. Другим джерелом вибухонебезпеки є водоохолоджувальнi елементи (кожухи, iндуктори та iншi елементи вакуумних електропечей). При неполадках герметичнiсть порушується i вода попадає в робочий простiр печi, пiд дiєю високої температури вона випаровується i в герметично закритiй печi в результатi пiдвищення тиску, може бути вибух.

8. 2 Заходи щодо забезпечення безпеки.

Згідно [33] проведення технологічних операцій повинно передбачувати: механізацію, автоматизацію виробничих процесів, герметизацію обладнання, заміну токсичних, горючих речовин менш токсичними, негорючими речовинами.

Для виробничого обладнання існують загальні вимоги, виконання яких дозволяє забезпечити безпеку його експлуатації. Ці вимоги безпеки викладені в [34]. Згідно цим вимогам виробниче обладнання в приміщенні відпалювання водню повинне бути безпечним при монтажеві, експлуатації і ремонті як окремо, так і в складі комплексів і технологічних схем; воно повинне бути пожежовибухонебезпечним і не забруднювати навколишнє середовище викидами шкідливих речовин вище встановлених норм.

Конструктивні частини обладнання повинні виключати можливість їх випадкового пошкодження, які викликають небезпеку. Конструктивні матеріали не повинні бути небезпечними і шкідливими. Рухомі частини обладнання, які являють небезпеку для працюючих, повинні огороджуватися або забезпечуватися іншими засобами захисту. Обладнання повинне забезпечуватися засобами сигналізації про порушення нормального режиму роботи, а в необхідних випадках – засобами аварійної зупинки і відключення.

Органи управління повинні забезпечувати надійність пуску і швидкість зупинки, зручність використання. Вони повинні мати зручні для роботи і безпечні форму і розміри, а їх конструкція повинна виключати можливість несамовільного включення і виключення.

В приміщенні де знаходиться електрообладнання поблизу повиннi бути написані правила техніки безпеки.

З наведеного вище аналізу умов праці в даному приміщенні, можна зробити висновок - умови праці в цьому приміщенні відноситься до умов з підвищеною небезпекою ураження електричним струмом згідно [35] за такими основними ознаками: наявність струмопровідної підлоги; наявність підвищеної температури; можливість одночасного дотику людини до будівель металоконструкцій, технологічних апаратів, допоміжних механізмів, які мають з’єднання з землею з одного боку і до металевих корпусів електрообладнання з іншого.

Тому для захисту обслуговуючого персоналу згідно [36] вибираємо такий спосіб захисту, як занулення. За цим стандартом: занулення повинне бути в усіх вибухонебезпечних приміщеннях. В цеху використовуються такі технічні способи засоби захисту як: ізоляція струмоведучих частин – робоча ізоляція, вказівники напруги, діелектричні пальчатки і т.д., забезпечення недоступності струмопровідних частин, які знаходяться під напругою для випадкового дотику. Для запобігання іскроутворення і вибуху двигунів, пускові пристрої і вентилятори повинні бути вибухобезпечного виконання. Всю електротехнічну апаратуру заземляють і огороджують захисними кожухами.

При зануленi фазні i нульові захисні провідники повинні бути вибрані таким чином, щоб при замиканні на корпус або на нульовий провідник, виникав струм короткого замикання, який забезпечує відключення автомата або плавлення плавкою вставки ближнього запобіжника.

На щитках i пультах управлiння електропечей повинні бути встановленi сигнальнi лампи, що вказують про ввiмкнення напруги на нагрiвальнi елементи печi, або його вiдключення. Щити управлiння електропечей повиннi бути закритого типу. Допускається обладнання вiдкритих щитiв панельного типу, але тiльки в спецiально вiдведених для них i iзольованих примiщеннях з вiкнами для спостереження за приладами.

Нагрiвальнi печi i гартiвнi агрегати на дiлянках необхiдно розмiщувати так, щоб обслуговуючi їх робочi не потрапляли пiд дiю променевого тепла одночасно вiд завантажувальних вiкон двох i бiльше печей. До кожного робочого мiсця повинне подаватись чисте повiтря. Процеси завантаження i вивантаження повиннi бути максимально механiзованi.

Для захисту працюючих від ураження хімічними технологічними речовинами - такими як кислоти, луги, речовини що легко займаються, рекомендується зберігати і перевозити їх у балонах, металевих діжках, автомобільних та залізничних дорожних цистернах, подавати їх в робочу зону по трубопроводах, а при витратах менш ніж 400 кг за зміну, допускається подача в щільно закритій тарі.

Хімічні речовини належить зберігати у спеціально відведених і обладнаних для зберігання місцях.

Для захисту замкнутих об’ємів від руйнування тиском використовуються вибухові (запобіжні) клапани. Вони повинні безвідмовно відчинятися при заданому тискові, мати необхідну пропускну здатність, мінімальний час спрацювання і автоматично закриватися після закінчення процесу викиду.

Для швидкого гасіння можливого спалаху масла у гартувальній ванні необхідно забезпечити приміщення необхідною кількістю вуглекислих вогнегасників, а також для цих цілей використовують “вуглекислотний душ”.

Для забезпечення постійного хімічного складу повітря використовується припливно-відсмоктувальна вентиляція. На печах ставляться витяжні зонти-козирки.

При виконанні завдань, обслуговуючий персонал дільниці зобов’язаний користуватися засобами індивідуального захисту у відповідності з [6]. Основними засобами захисту при процесах відпалювання в водні є: спеціальне взуття, спеціальний одяг, окуляри, респіратори, захисні дерматологічні засоби захисту для рук, металева сітка для захисту від енергії випромінювання, в якій на рівні очей встановлено органічне скло розміром 80*80 мм і товщиною 3 мм., вигнуте по овалу лиця. При роботі з кислотами використовують одяг зроблений з кислотостійкої тканини.

Iнструмент, що застосовується робочими для завантаження і вiдвантаження, повинен мати рукоятки iзольованi по довжинi захвату. Експлуатацiя електротермiчних пристроїв при знятому екранi забороняється.

Пристрої для отримання контролюємоi атмосфери повиннi повнiстю вiдповiдати правилам безпеки та технiчної експлуатацiї. Прилади для вимiрювання температури i для перiодичного та автоматичного регулювання режиму роботи пристроїв отримання контролюємих атмосфер повиннi бути в вибухонебезпечному виконаннi.

Безпека експлуатацiї ємкостей пiд тиском забезпечується: механiчною мiцнiстю ємкостей пiд тиском i контролем за їх станом; виключенням можливості наповнення горючими газами ємкостей пiд тиском, якi призначенi для не горючих газiв i наповнення киснем ємкостей пiд тиском, якi використовуються для горючих газiв; виконання правил їх наповнення i транспортування.

Для попередження недопустимого змiшування горючих i негорючих газiв боковий штуцер на ємкостях пiд тиском кисневих i iнертних газах має праву рiзьбу, а на ємностях пiд тиском горючих газiв, якi утворюють з повiтрям вибухонебезпечнi сумiшi - лiву рiзьбу. Щоб уникнути помилки при експлуатацii ємкостi пiд тиском зафарбовуютьь в вiдповiднi кольори з вказуванням газу. В ємностях пiд тиском з стисненими газами пiсля їх використання повинен бути залишковий тиск не менше 49 кПа для попередження пiдсосу повiтря всередину емностей пiд тиском i виключення утворення в ньому конденсату.

Щоб уникнути перегрiву вiдстань вiд ємкостi пiд тиском до закритого джерела тепла (батарей опалення i iн.) встановлюється не менше 1 м, а вiд вiдкритих джерел тепла (печi, горiлки i iн.) - не менше 5м. Вiд впливу сонячних променiв ємностi пiд тиском захищають навiсами.

Ємкостi пiд тиском, наповненi горючими i вибухонебезпечними газами (ацетилен, водень, амiак, метан, i iн.), зберiгаються в спецiальних вогнестiйких складах або пiд навiсом окремо вiд iнших вогне-, вибухонебезпечних або інших хiмiчних речовин.

Щоб уникнути ударiв, пошкоджень чи забруднень ємкостi перевозять на спецiально обладнаних автомашинах, автокарах і телiжках.[38]

8. 3 Протипожежні заходи.

Пожежна безпека - організаційні, технічні будівельні і режимні заходи, спрямовані на попередження пожеж, запобігання поширення вогню, засоби шляхів евакуації людей і матеріальних цінностей і створення умов для швидкої ліквідації виниклої пожежі.

Причиною пожежі можуть стати будівельні матеріали для акустичних приміщень, речовини і матеріали, застосовувані в процесі роботи, такі як нікель, пил, що виділяється при роботі напівавтоматів. Окислювачем служить кисень повітря. Джерелом запалення може стати електрична дуга, іскри, перегріті опорні поверхні, самозаймання пальних матеріалів.

Основні причини загорання пожеж: порушення технологічного режиму; несправність електроустановок; незадовільне підготування електроустановок до ремонту; самозаймання пальних матеріалів; коротке замикання в електричних мережах, машинах і апаратах.

Згідно [39] з в залежності від характеристик використовуваних речовин виробничі будинки розділяють на категорії А, Б, В, Г, Д. Згiдно [39] категорiю примiщення по вибухонебезпечнiй i пожежнiй небезпецi для приміщення відпалювання в водні відноситься до категорії Г. До даної категорiї вiдносять примiщення, в яких знаходяться негорючi речовини і матерiали в гарячому і розплавленому або розжареному стані, процес обробки яких супроводжується виділеням променевого тепла, іскор, і пламені; горючі гази, рідини і тверді речовини, які зпалюються в якості топлива.

За конструктивними характеристиками дана будівля відповідає другій ступені вогнестійкості. За [40] визначаємо мінімальні границі вогнестійкості будівельних конструкцій і максимальні межі розповсюдження вогню по них - табл. 3.1.

Таблиця 3.1

Ступінь вогнестійкос-ті	Мінімальні межі вогнестійкості конструкцій,год. і мінімальні межі розповсюдження вогню по них, см
	Стіни				Колони	Сходи, косоури, балки	Пли-ти, настили	Елементи покрить
	Несучі	Самонесу-чі	Зовнішні несу-чі	Внутрішні несу-чі	Колони	Сходи, косоури, балки	Пли-ти, настили	Пли-ти, настили, прогони	Бол-ти, фер-ми, арки.
II	2/0	1/0	0.25/0	0.25/0	2/0	1/0	0.75/0	0.25/0	0.25/0

Згідно з [41] визначаємо допустиму кількість поверхів і площу першого поверху в границях пожежного відсіку.

Таблиця 3.2

Ступінь вогнестійкості будівлі	Кількість поверхів будівлі	Найбільша допустима площа поверху між протипожними стінами, м2
II	1	6000

Для попередження пожежі проводяться заходи: організаційні, експлуатаційні, технічні і режимні.

До технічних заходів відноситься заборона паління в невстановлених місцях, в пожежонебезпечних зонах і т.д. Пожежно-профілактичні заходи діляться на будівельні, режимні і роз'яснювальні.

Будівельні протипожежні заходи передбачаються в процесі розробки генеральних планів виробництва. При цьому плануються відповідні протипожежні розриви між службовою, промисловою й іншими зонами, між будинками і спорудами, а також під'їзди для пожежних автомобілів до цих будинків і споруд. Ширина сходових маршів в залежності від кількості людей, що знаходяться на найбільш населеному поверсі, крім першого, а також ширина дверей або проходів на шляхах евакуації на всіх поверхах повинні бути не менше 0,6 м на 100 чоловік. Мінімальна ширина евакуаційних дверей повинні бути не менше 0,8 м, висота 2 м, проходів у підвальні поверхи - 1,5 м. Будинки і помешкання повинні мати, як правило, не менше двох евакуаційних виходів. Ширина евакуаційних східців і висота їх огородження повинні бути не менше 0,9 м, ширина - не менше 1,4 м. Всі евакуаційні виходи, коридори, тамбури, сходові клітини і т.п. повинні мати несучі і конструкції підвищеної вогнестійкості. Для гасіння осередку пожежі, який виник до прибуття пожежної команди в цеху в спеціально відведеному місці необхідно встановлювати пожежний щит, ящик із піском і два пінних вогнегасники.

8. 4 Охорона навколишнього середовища.

Велика кількість енергії, яка споживається нагрівними установками і пристроями в даному приміщенні, перетворюється в теплоту і розсіюється в біосфері в вигляді втрат або при охолодженні нагрітих виробів. Для зменшення непотрібного розсіювання теплоти необхідно покращити теплоізоляцію і скоротити всі види втрат, використати для технологічних цілей або побутових потреб теплоту газів, які відходять і води, які охолоджують.

При нагріві, відпалюванні, сушці виділяються шкідливі гази (окис водню, окисли азоту, з'єднання хлору і фтору, діоксид сірки і ін.). Для зменшення забрудненості атмосфери будують системи газовловлювання і газоочищення, використовують гази, які містять СО і вуглеводні, для технологічних цілей, регулюють склад атмосфери, замінюють процеси з великим газовиділенням іншими.

Очищення газів проводиться абсорбційним, адсорбційним і каталітичним методами.

Разом з газами, паливом і при супроводжуючих відпалювання процесах в атмосферу відноситься значна кількість пилу. Для зменшення забруднення атмосферного повітря, для технологічної підготовки і видалення з газів корисних матеріалів проводиться пилевловлювання за допомогою пилевловлювачів, вбудованих в основне обладнання.

Обладнання для відпалювання є великим споживачем води, яка витрачається для охолодження елементів печей і пристроїв. До води висуваються особливі вимоги. Для зменшення забору води з джерел і забезпечення її якості і очищення доцільно пристрій систем зворотного водопостачання.

Особливу увагу потрібно звернути на знешкоджування стічних вод, в яких можуть знаходитися ціанисті з’єднання або інші отруйні речовини.

7. Розрахунок економічного ефекту.

У нашому випадку ініціатива розробки і створення нового магнетрона виходить від виробника, який діє на свій страх і ризик, залучаючи для реалізації поставленої задачі власні кошти. Альтернативною стороною виступає споживач, який “голосує” своїми грішми “за” чи “проти” запропонованої ідеї. Інтереси виробника будуть задоволені тільки в тому випадку, якщо споживач купить запропоновану продукцію.

В цьому випадку розраховуємо:

7.1. Розрахунок собівартості одиниці приладу:

При розрахунку собівартості потрібно враховувати як прямі статті витрат, так і непрямі, а саме:

1. Витрати на матеріали розраховуються по кожному виду матеріалів за формулою:

[грн.],

де: Нi - витрати матеріалу i-го найменування, кг (гр),

Цi - вартість матеріалу i-го найменування, грн./кг.,

Кi - коефіцієнт транспортних витрат, Кі = 1,1

1,15.

Вi - маса відходів i-го найменування, кг (гр.),

Цв - ціна відходів i-го найменування, грн./кг.

n - кількість видів матеріалів [27]

М = (80*4000* 1.1 - 10*5) + (30*3400*1.1 - 5*0.7) + (28*1500*1.1 - 5*1) + (15*100*1.1 - 2*0.5) + (40*1000*1.1 - 8*1.2) = 555830.5 грн.

Проведені розрахунки заносимо до таблиці:

№	Найменування матеріалу, марка, тип, сорт	Ціна за 1 кг, грн.	Вит-рачено, кг	Величина відходів, кг	Ціна відходів, грн./кг	Вартість витрачено-го матеріа-лу, грн.	Примітка
1.	Барій стронцевий вольфрамат	80	4000	10	5	351950
2.	Мідь	30	3400	5	0.7	112196,5
3.	Нікель	28	1500	5	1	46195
4.	Скло С40-1	15	100	2	0.5	1499
5.	Молібден	40	1000	8	1.2	43990
							555830.5

2.Витрати на комплектуючі розраховуються за формулою:

[грн.],

де: Ні — кількість комплектуючих і-го виду, шт.,

Ці — покупна ціна комплектуючих і-го виду, грн.,

Кi - коефіцієнт транспортних витрат, Кі = 1,1

1,15.

n - кількість видів матеріалів [27]

Н = 10000 *(7*1.1 + 5*1.1 + 3*1.1 + 1.5*1.1 + 1*1.1 + 0.5*1.1) = 198 000 грн.

Проведені розрахунки заносимо до таблиці:

№	Найменування комплектуючих	Кількість	Ціна за штуку, грн	Сума, грн.	Примітка
1.	Анодний блок	10000	7	77000
2.	Вивід енергії (хвилеводний)	10000	5	55000
3.	Катод з відповідним виводом	10000	3	33000
4.	Система перестройки частоти	10000	1.5	16500
5.	Вакуумна оболонка	10000	1	11000
6.	Система охолодження	10000	0.5	5500
Всього				198000

Витрати на силову електроенергію розраховуються за формулою:

[грн.],

де: В — вартість 1 кВт-години електроенергії. В 1998 році В = 0,18 грн./кВт.

П — установлена потужність обладнання, кВТ,

Ф — фактична кількість годин роботи обладнання по виготовленню одного виробу, годин,

Кп — коефіцієнт використання потужності. Кп=0.2 [27]

П = 180 кВт;

Ф = 20 годин.

Ве = 0.18*20*0.2*180 = 80 грн.

4. Витрати на основну заробітну плату робітників (Зр) розраховуються на основі норм часу, які необхідні для виконання технологічних операцій по виготовленню одного виробу:

[грн.],

де: ti — норма часу (трудомісткість) на виконання технологічної операції, годин;

n — число робіт по видах та розрядах,

Кс — коефіцієнт співвідношень, який установлений в даний час Генеральною тарифною угодою між Урядом України і профспілками. Кс =1

Сі — погодинна тарифна ставка робітника відповідного розряду, який виконує відповідну технологічну операцію, грн./год.

Сі визначається за формулою:

[

де: Мн - мінімальна місячна оплата праці, грн. З 1.01.1999 р. Мн = 74 грн.

Кі — тарифний коефіцієнт робітника відповідного розряду та професії;

Тр — число робочих днів в місяці. Приблизно Тр = 21

22,

Тзм — тривалість зміни, Тзм = 8 годин.

Кі6 = 1.7; Кі7 = 1.87.

;

Розрахунки заносяться до таблиці:

№	Найменування технологічних операцій	Трудомісткість, н-годин	Розряд роботи	Погодинна тарифна ставка, грн.	Величина оплати, грн	Примі-тка
1	Монтажні	0.01	6	0.74	0.0074
2	Налагоджувальні	0.01	6	0.74	0.0074
3	Відралювальні	0.02	7	0.87	0.017
4.	Випробовульні	0.01	6	0.74	0.0074
Всього					0.08

Нарахування на заробітну плату робітників.

Нар = 37.5 % Зр = 0.375*0.08 = 0.03грн.

5. Розрахунок непрямих статей витрат.

До непрямих статей витрат відносять:

витрати на утримання і експлуатацію обладнання (Но);

цехові витрати (Нц);

загальновиробничі витрати (Нзв);

позавиробничі витрати (Нпв).

Но = 190% *0.08 = 0.15 грн.;

Нц = 60% *0.08 = 0.05 грн.;

Нзв = 100% * 0.08 = 0.08 грн.

Непрямі статті витрат розраховуються за нормативами, які встановлено відповідно до інших статей, які утворюють собівартість виробу.

Sв = М + Н + Ве + Зр + Нар, грн.

Sв = 56 + 20 + 0.08 + 0.04 +0.008 = 76.2 грн.

Нпв = 1%* 76.2 = 0.76 грн.

6.Сума всіх статей витрат утворює повну собівартість виробу - S.

S = М + Н + Ве + Зр + Дзп + Нар + Но + Нц + Нзв + Нпв , грн.

S = 56 + 20 + 0.08 + 0.04 +0.008 + 0.15 + 0.04 + 0.08 + 0.76 = 78 грн.

7. 2 Розрахунок ціни реалізації виробу

Визначення оптимальної ціни реалізації об'єкта розробки здійснюється на підставі аналізу конкурентності ринку.

Фірмами конкурентами по виготоленню багаторезонаторного магнетрона є: фірма “Фаворит”, м. Київ, вул. Ново-Констанинівська, 18 і фірма США “Raytheon”.

Якщо ринок конкурентний, то це означає, що виробнику важно вплинути на ринкову ціну. Тому за ціну реалізації приймається ринкова ціна на відповідні вироби з урахуванням значень конкретних показників якості нової розробки відносно значень показників продукції конкурентів. При цьому можна користуватись формулою:

[грн.] [27]

де: Ц — типова ринкова ціна на аналогічну продукцію, грн.,

В2 — узагальнений коефіцієнт якості нового виробу.

Узагальнений коефіцієнт якості нового виробу В2. розраховується за формулою:

де: n - число найважливіших технічних показників, які змінюються і впливають на якість продукції,

i - коефіцієнт, який ураховує питому вагу (значимість) i-го техничного показника (визначається експертним шляхом). При цьому має виконуватись умова:

i - відносне значення i-го показника якостi нової розробки.

Відносні значення і розраховуються за нижче наведеними формулами:

Для показників, зростання яких говорить про підвищення в лінійній залежності якості розробки:

де: I2 та I1 - чисельні значення конкретного i-го показника якості відповідно для нової розробки (2) та продукції конкурента (1).

1 = 1/1.5 =0.6;

2 = 1/1.2 = 0.8.

В2 = 0.6*0.5 + 0.8*0.5 = 0.73.

Тоді

Цр = 168.5 *0.73 = 123 грн.

7. 3 Розрахунок прибутку для виробника

Для розрахунку прибутку, який може отримати виробник, потрібно мати прогноз попиту на продукцію, яку виготовляє виробник і яку купить споживач. Для розрахунку величини чистого прибутку, який може отримати виробник за рік можна скористатись формулою:

[грн.]

де: Цр - ціна реалізації виробу, грн.,

S — повна собівартість вибору, грн.,

f — зустрічна ставка податку на додану вартість, % , З 1999 р. f=16,67%;

h — ставка податку на прибуток, %. З 1999 р. h=30 % ;

N — число виробів, які планується реалізувати за рік, шт.

N = 10000 шт.;

Цр = 123 грн.;

S = 78 грн.

Тоді прибуток становитиме:

7. 4 Розрахунок експлуатаційних витрат для приладу.

Так як виріб призначений для користування, то експлуатаційними витратами є такі витрати, які забезпечують нормальне функціонування цього виробу в період експлуатації.

В найбільш спрощеному вигляді величина експлуатаційних витрат аналога в розрахунку за 1 рік може бути спрогнозована за формулою:

[

де: Ц — ціна реалізації нової розробки, якщо вона визначена раніше, грн./шт.,

k — коефіцієнт, який ураховує витрати на амортизацію, електроенергію, обслуговування, ремонти тощо. Рекомендується приймати значення k =0,4..

А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

S — собівартість нової розробки, грн., S = 98 грн.

 — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування вибору в загальному часі своєї роботи.  = 0.8

Е1 = 0.4* 2 * 98*0.8 = 62.72 грн/рік.

4.1. Заробітна плата обслуговуючого персоналу (Зобс), яка розраховується за формулами:

де: 12 — число місяців,

М — місячний посадовий оклад конкретного інженерно-технічного працівника, грн., В 1998 році величини окладів коливались в межах 100

200 грн.

 — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування виробу в загальному часі своєї роботи.

Зобс = 12*140*0.01 = 16.8 [грн.].

4.2. Нарахування на заробітну плату обслуговуючого персоналу.

З 1.01.1999 року нарахування на заробітну плату складають — 37.5 % від суми основної заробітної плати.

Нар = 37.5 % Зобс = 0.375*16.8 =6.3 [грн.]

4.3. Витрати на силову електроенергію (при живленні із електромережі) розраховуються за формулою:

де: В — вартість 1 кВт-години електроенергії. В = 0,18 грн./кВт.

П — установлена потужність обладнання. кВТ,

Ф — фактична кількість годин роботи обладнання, годин,

Кп — коефіцієнт використання потужності. Кп=0.2

П = 0.05 кВт;

Ф = 20 годин.

Ве = 0.18*20*0.2*0.05 = 0.036 грн.

4.4. Амортизаційні відрахування розраховуються за формулою:

де: Ц — балансова вартість обладнання, грн.,

На — норма амортизації, % за рік.

На = 25 %, Ц = 123 грн.

4.5. Витрати на поточний ремонт можна розрахувати за формулою:

де: Ві - вартість однопитних елементів, що замінюються протягом року, грн.;

Nі — кількість однотипних елементів, що замінюються на протязі року, шт;

Ті — середній строк дії однопитних елементів, що замінюються, годин;

F — кількість годин роботи виробу за рік;

Зр — заробітна плата робітників, що зайняті проведенням ремонтних робіт, грн., якщо для проведення ремонту окремо наймаються робітники.

Інші витрати можна прийняти як 5%

10% від загальної суми усіх попередніх витрат.

Він = [Зобс + Нар + Ве + А + Р]*5/100;

Він = [16.8 + 6.3 + 0.036 + 30.75 + 3.16]* 0.05 = 2.8 грн./рік.

Сума витрат за всіма попередніми статтями дає величину експлуатаційних витрат для даного виробу.

Е = Зобс + Нар + Ве + А + Р + Він;

Е2 = 16.8 + 6.3 + 0.036 + 30.75 + 3.16 + 2.8 = 59.8 грн./рік.

5. Розрахунок економічного ефекту.

Економічний ефект розраховується за формулою :

, [грн./рік]

де: Е1 – експлуатаційні витрати для аналога, грн.

Е2 – експлуатаційні витрати нового виробу, грн.

Е = (62.72 – 59.8)*10000 = 29200 грн/рік.

Висновок.

В результаті проведеного розрахунку економічного ефекту випливає, що розробка багаторезонаторного магнетрона з хвилеводним виводом енергії доцільна, оскільки отрамаємо економічний ефект 29200 грн./рік. При собівартості приладу S = 78 грн., отримали прибуток 170 000 грн./рік.; ціна реалізації менша ринкової - Ц = 123 грн..

Економічна частина

Розрахунок економічного ефекту.

У нашому випадку ініціатива розробки і створенння нового магнетрона вихлдить ві виробника, який діє на свій страх і ризик, залучаючи для реалізації поставленої задачі власні кошти. Альтернативною стороною виступає споживач, який “голосує” своїми грішми “за” чи “проти” запропонованої ідеї. Інтереси виробника будуть задоволені тільки в тому випадку, якщо споживач купить запропоновану продукцію.

В цьому випадку розраховуємо:

1. Собівартість одиниці прилада:

При розрахунку собівартості потрібно враховувати як прямі статті витрат, так і непрямі, а саме:

1. Витрати на матеріали розраховуються по кожному виду матеріалів за формулою:

[грн.],

де: - Нi - витрати матеріалу i-го найменування, кг (гр),

- Цi - вартість матеріалу i-го найменування, грн./кг.,

- Кi - коефіцієнт транспортних витрат, Кі = 1,1

1,15.

- Вi - маса відходів i-го найменування, кг (гр.),

- Цв - ціна відходів i-го найменування, грн./кг.

n - кількість видів матеріалів,

М = (80*6000* 1.1 - 100*5) + (30*5000*1.1 - 50*2) + (28*2000*1.1 -20*3) + (10*100*1.1 - 2*0.5) + (40*1900*1.1 - 10*1) = 838525 грн.

Проведені розрахунки бажано звести до таблиці:

№	Найменування матеріалу, марка, тип, сорт	Ціна за 1 кг, грн.	Витраче-но, кг	Величина відходів, кг	Ціна відхлдів, грн./кг	Возвратні відхлди, грн, ( - )	Вартість витрачено-го матеріа-лу, грн.	Приміт-ка
1.	Барій-стронцевий вольфрамат	80	6000	100	5	-	527500
2.	Мідь	30	5000	50	2	-	164900
3.	Нікель	28	2000	20	3	-	61540
4.	Скло С40-1	10	100	2	0.5	-	995
5.	Молібден	40	1900	10	1	-	83590
Всього								838525

2. Витрати на комплектуючі розраховуються за формулою:

[грн.],

де: Ні — кількість комплектуючих і-го виду, шт.,

- Ці — покупна ціна комплектуючих і-го виду, грн.,

- Кi - коефіцієнт транспортних витрат, Кі = 1,1

1,15.

n - кількість видів матеріалів,

Н = 10000 *(7*1.1 + 7*1.1 + 3*1.1 + 1.5*1.1 + 1*1.1 + 0.5*1.1) = 220000 грн.

Проведені розрахунки бажано звести до таблиці:

№	Найменування комплектуючих	Кількість	Ціна за штуку, грн	Сума, грн.	Примітка
1.	Анодний блок	10000	7	77000
2.	Вивід енергії (хвилеводний)	10000	7	77000
3.	Катод з відповідним виводом	10000	3	33000
4.	Система перестройки частоти	10000	1.5	16500
5.	Вакуумна оболонка	10000	1	11000
6.	Система охолодження	10000	0.5	5500
Всього				220000

Витрати на силову електроенергію розраховуються за формулою:

[грн.],

де: В — вартість 1 кВт-години електроенергії. В 1998 році В = 0,18 грн./кВт.

- П — установлена потужність обладнання, кВТ,

- Ф — фактична кількість годин роботи обладнання по виготовленню одного виробу, годин,

Кп — коефіцієнт використання потужності. Кп=0.2

П = 180 кВт;

Ф = 20 годин.

Ве = 0.18*20*0.2*180 = 80 грн.

[грн.],

де: ti — норма часу (трудомісткість) на виконання технологічної операції, годин;

- n — число робіт по видах та розрядах,

- Кс — коефіцієнт співвідношень, який установлений в даний час Генеральною тарифною угодою між Урядом України і профспілками. Кс =1

- Сі — погодинна тарифна ставка робітника відповідного розряду, який виконує відповідну технологічну операцію, грн./год.

Сі визначається за формулою:

[

де: Мн - мінімальна місячна оплата праці, грн. З 1.01.1999 р. Мн = 74 грн.

- Кі — тарифний коефіцієнт робітника відповідного розряду та професії; - Тр — число робочих днів в місяці. Приблизно Тр = 21

22,

- Тзм — тривалість зміни, Тзм = 8 годин.

Кі6 = 1.7; Кі7 = 1.87 з табл. 16.5 [30].

;

Розрахунки заносяться до таблиці:

№	Найменування технологічних операцій	Трудоміст-кість, н-голин	Розряд роботи	Погодинна тарифна ставка, грн.	Величина оплати, грн	Примітка
1	Монтажні	0.01	6	0.74	0.0074
2	Налагоджувальні	0.01	6	0.74	0.0074
3	Відралювальні	0.02	7	0.87	0.017
4.	Випробовульні	0.01	6	0.74	0.0074
Всього					0.08

6. Нарахування на заробітну плату робітників з 1.01.99 становлять 37%.

Нар = 37%*Зр = 0.048 грн.

7. Розрахунок непрямих статей витрат.

До непрямих статей витрат відносять:

- витрати на утримання і експлуатацію обладнання (Но);

- цехові витрати (Нц);

- загальновиробничі витрати (Нзв);

- позавиробничі витрати (Нпв).

Но = 190 *0.08 = 0.15 грн.;

Нц = 60 *0.08 = 0.05 грн.;

Нзв = 100 * 0.08 = 0.08 грн.

Sв = М + Н + Ве + Зр + Дзп + Нар грн.

Sв = 84 + 22 + 0.08 + 0.048 +0.008 = 106,136 грн.

Нпв = 1* 106. 14 = 1.06 грн.

Сума всіх статей витрат утворює повну собівартість виробу - S.

S = М + Н + Ве + Зр + Дзп + Нар + Но + Нц + Нзв +

Нпв = 84 + 22 + 0.08 + 0.048 +0.008 + 0.15 + 0.04 + 0.08 + 1.06 =107,5 грн.

2. Розрахунок ціни реалізації виробу

Фірмами конкупентами по виготоленню багаторезонаторного магнетрона є: українська фірма “Фаворит”, м. Київ, вул. Ново-констанинівська, 18, і англійська фірма “Litton”.

Якщо ринок конкурентний, то це означає, що виробнику важко вплинути на ринкову ціну. Тому за ціну реалізації приймається ринкова ціна на відповідні вироби з урахуванням значень конкретних показників якості нової розробки відносно значень показників продукції конкурентів. При цьому можна користуватись формулою:

[грн.],

де: Ц — типова ринкова ціна на аналогічну продукцію, грн.,

- В2 — узагальнений коефіцієнт якості нового виробу.

Узагальнений коефіцієнт якості нового виробу В2. розраховується за формулою:

де: n - число найважливіших технічних показників, які змінюються і впливають на якість продукції,

i - відносне значення i-го показника якостi нової розробки.

Відносні значення і розраховуються за нижче наведеними формулами:

Для показників, зростання яких говорить про підвищення в лінійній залежності якості розробки:

1 = 2/1 = 2;

2 = 1.5/1 = 1.5.

В2 = 2*0.5 + 1.5*0.5 = 1.75.

Тоді

Цр = 90 *1.75 =158 грн.

3. Розрахунок прибутку для виробника

[грн.]

де: Цр - ціна реалізації виробу, грн.,

- S — повна собівартість вибору, грн.,

- f — зустрічна ставка податку на додану вартість, % , З 1996 р. f=16,67%;

- h — ставка податку на прибуток, %. З 1996 р. h=30 % ;

- N — число виробів, які планується реалізувати за рік, шт.

N = 10000 шт.;

Цр = 158 грн.;

S = 107,5 грн.

Тоді прибуток становитиме:

4. Розрахунок експлуатаційних витрат для прилада

Експлуатаційними витратами є такі витрати, які забезпечують нормальне функціонування цього виробу в період експлуатації.

В найбільш спрощеному вигляді величина експлатаційних витрат для аналога в розрахунку за 1 рік може бути спрогнозована за формулою:

[

де: Ц — ціна реалізації нової розробки, якщо вона визначена раніше, грн./шт.,

- k — коефіцієнт, який ураховує витрати на амортизацію, електроенергію, обслуговування, ремонти тощо. Рекомендується приймати значення k =0,3..

- А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

1,5

- S — собівартість нової розробки, грн., S = 107.5 грн.

 — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування вибору в загальному часі своєї роботи.  = 0.01.

Е1 = 0.3* 1.5*110 * 0.6 = 29.7 грн/рік.

Розрахуємо експлуатаційні витрати для нового приладу

4.1. Заробітна плата обслуговуючого персоналу (Зобс), яка розраховується за формулами:

де: 12 — число місяців,

- М — місячний посадовий оклад конкретного інженерно-технічного працівника, грн., В 1998 році величини окладів коливались в межах 100

200 грн.

 — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування виробу загальному часі своєї роботи.

Зобс = 12*140*0.8 = 1344 [грн.].

4.2. Нарахування на заробітну плату обслуговуючого персоналу.

З 1.01.1999 року нарахування на заробітну плату складають — 37 % від суми основної заробітної плати.

Нар = 42.5 % Зобс = 0.37*1344 = 571.2 [грн.]

4.3. Витрати на силову електроенергію (при живленні із електромережі) розраховуються за формулою:

де: В — вартість 1 кВт-години електроенергії. В = 0,18 грн./кВт.

- П — установлена потужність обладнання. кВТ,

- Ф — фактична кількість годин роботи обладнання, годин,

- Кп — коефіцієнт використання потужності. Кп 1.

Кп — коефіцієнт використання потужності. Кп=0.2

П = 180 кВт;

Ф = 20 годин.

Ве = 0.18*20*0.2*180 = 80 грн.

4.4. Амортизаційні відрахування розраховуються за формулою:

де: Ц — балансова вартість обладнання, грн.,

- На — норма амортизації, % за рік.

На = 25 %, Ц = 150 000 грн.

4.5. Витрати на поточний ремонт можна розрахувати за формулою:

де: Ві - вартість однопитних елементів, що замінюються протягом року, грн.;

- Nі — кількість однотипних елементів, що замінюються на протязі року, шт;

- Ті — середній строк дії однопитних елементів, що замінюються, годин;

- F — кількість годин роботи виробу за рік;

- Зр — заробітна плата робітників, що зайняті проведенням ремонтних робіт, грн., якщо для проведення ремонту окремо наймаються робітники.

Інші витрати можна прийняти як 5%

10% від загальної суми усіх попередніх витрат.

Він = [Зобс + Нар + Ве + А + Р]*5/100;

Він = [1344 + 571.2 + 80 + 37500 + 1021]* 0.05 = 2025 грн./рік.

Сума витрат за всіма попередніми статтями дає величину експлуатаційних витрат для даного виробу.

Е 2= Зобс + Нар + Ве + А + Р + Він;

Е = (1344 + 571.2 + 80 + 37500 + 1021 + 2025)/10000 = 4.2 грн./рік.

5. Розрахунок економічного ефекту.

Економічний ефект розраховується за формулою:

, [грн./рік]

де: Е1 – експлуатаційні витрати для аналога, грн.

Е2 – експлуатаційні витрати нового виробугрн.

Е = (29.4 – 4.2)*10000 = 252000 грн/рік.

Висновок.

В результаті проведеного розрахунку економічного ефекту випливає, що розробка багаторезонаторного магнетрона з коаксіальним виводом енергії доцільна, оскільки отрамаємо економічний ефект 252000 грн./рік. При собівартості приладу S = 107.5 грн., отримали прибуток 165 000 грн./рік.; ціна реалізації менша ринкової Ц = 158 грн..

Література.

Лебедев И. В. Техника и приборы сверх высоких частот. Т ІІ. Электровакуумные приборы СВЧ под ред. Н. Д. Девяткова.Учебник для вузов по специальности “Электронные приборы”. – М.:Высшая школа, 1982 г.–372 с.

Кацман Ю. А. Приборы СВЧ. Теория, основы расчетв и проектирования электронных приборов. Учебник для вузов по специальности “Электронные приборы”. – М.: Высшая школа, 1983 г.– 368 с.

Шлифер Э. Д. Расчет многорезонаторных магнетронов. 2-е издание – М.: Высшая школа, 1980 г. – 142 с.

Электронная техника. Серия 1. СВЧ-техника. Выпуск 2, 1992 г. – 65 с.

Воробьева З. М. СВЧ-приборы со скрещенными полями. Обзоры по электронной технике. Серия “Электроника СВЧ”. Выпуск 5 (704). – М.: ЦНИИ “Электроника”, 1980г. – 72 с.

А. С. № 18244 СССР, МКИ5 Н01 J 23/32. Магнетрон / Ю. И. Додонов/ .

А. С. № 329843 СССР, МКИ5 Н01 J 25/50. Магнетрон / И.В. Соколов, З. В. Артикулова, В. А. Козлова, Г. П. Савенко/ .

А. С. № 249908 СССР, МКИ5 Н01 J 25/50. Магнетрон / Л. М. Бузик, Н. Н Галушко, В. В. Гаплевский/ .

А. С. № 361027 СССР, МКИ5 Н01 J 25/50. Магнетрон / И. М. Вигдорчик/.

А. С. № 179519 СССР, МКИ5 Н01 J 25/58. Импульсный магнетрон / И. М. Вигдорчик, В. А. Мянд, В. Д. Науменко/.

Самсонов Д. Е. Основы расчета и конструирования магнетронов. – М.: Советское радио, 1984 г. – 326 с.

Бычков С. И. Вопросы теории и практического применения приборов магнетронного типа. – М.: Советское радио, 1978 г. – 214 с.

Чернушенко А. М., Майбородин А. В. Измерение параметров электронных приборов дециметрового и сантиметрового диапазонов волн. – М.: Радио и связь, 1989 г. – 336 с.

Изготовление резонаторов и замедляющих систем электронных приборов. – М.: Советское радио, 1981 г. – 408 с.

Стальмахов В. С. Основы электроники сверхвысокочастотных приборов со скрещенными полями. – М.: Советское радио, 1983 г. – 341 с.

Пчельников Ю. Н., В. Г. Свиридов. Электроника сверхвысоких частот. – М.: Радио и связь, 1991 г. – 320 с.

Пюшнер Г. Нагрев энергией сверхвысоких частот (пер. с англ. Пастрак Э. Я. ) – М.: Энергия, 1978 г. – 226 с.

Клеен В. Введение в электронику сверхвысоких частот (пер. с англ.) – М.: Советское радио, 1981 г. – 410 с.

Электронные сверхвысокочастотные приборы со скрещенными полями. Т.1. Основные элементы приборов. Т2. Основные типы приборов. – М.: Советское радио, 1977 г. – 216 с.

Магнетроны сантиметрового диапазона. – М.: Советское радио, 1975 г. – 230 с.

Капица. П. Л., Филимонов С. И., Капица С. П.Теория электронных процессов магнетронного генератора непрерывной мощности. – М.: Наука, 1980 г. –125 с.

Гапонов А. В., Юнатов В. К. Индуцорованное синхронное излучение электронов в полых резонаторах. – М.: Энергия, 1975 г. – 216 с.

Федоров Н. Д. Электронные приборы СВЧ. – М. Атомиздат, 1980. – 452 с.

Машен И. С., Танченко Л. В. Импульсные магнетроны. – М.: Советское радио, 1978 г. – 420 с.

Дулин А. В. Электронные прибыря СВЧ. – М.: Энергия, 1981 г. – 270 с.

Коваленко В. Ф. Введение в электронику СВЧ. – М.: Советское радио, 1977 г. 315 с.

Методичні вказівки до виконання еклномічної частини дипломних проектів. В. О. Козловский. Вінниця ВДТУ, 1998. – 82 с.

28.Проскуреков А. В. Моисеева Н. К. Анискин Ю. П. Экономика и организация

разработок, освоения и производства изделий микроэлектроники. - М.:

Микроэлектроника, 1987. - 160 с.

29.. Баркан Д. И. Маркетинг для всех - Л.: Человек, 1991.-145 c.

30.Технико-экономическое обоснование дипломных проектов : Учеб. пособие для

вузов / Л. А. Астреина, В. В. Балдесов, В. К. Беклешов и др.; Под ред.

В.К.Беклешова.- М.: Высш. шк., 1991.-176с.

31.Экономика радиотехнической промышленности : Учеб. для радиотехн. спец.

вузов / Л.А.Астреина, В.Н.Дроздов и др., Под ред. В.К.Беклешова. - М.: Высш.

шк., 1987. - 264 с.

32. ГОСТ 12. 0. 003 - 74. Опасные и вредные производственные факторы.

Класификация.

33. ГОСТ 12.3.002-75. Процессы производственные. Общие требования

безопасности.

34. ГОСТ 12.2.003–91. ССБТ. Оборудование производственное. Общие

требования безопасности.

ГОСТ 12.1.013-78 ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования.

36. ГОСТ 12.1.019 – 79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования.

ГОСТ 12.4.011 - 75. ССБТ. Средства защиты работающих. Классификация.

Ткачук К. Н. И др. Справочник по охране труда на промышленном предприятии. - К.: Тэхника, 1991. - 285 с.

Общесоюзные нормы технолгического проектирования ОНТП-24-86.

Санитарные нормы и правила СНиП 2.01.02 - 85. Противопожарные нормы.

Санитарные нормы и правила СНиП 2.09.02 - 85. Производственные здания.

Атаманюк В. Г. и др. Гражданская оборона. - М.: Высшая школа, 1986. - 207 с.

Літературний огляд.

Вступ.

Магнетронные генератори, що знаходять зараз широке застосування, мають велику і складну історію розвитку.

Поводження діодів у магнітному полі явилося предметом численних досвідів незабаром після створення перших електронних ламп. Сверхвысокочастотные коливання в діодах, приміщених у постійне магнітне поле, були виявлені ще в 1920-1924 р. Поштовхом до цих досліджень значною мірою явилися експерименти по порушенню коливанні в схемі гальмуючого поля.

Якщо в 40-х - 50-х роках електроніка СВЧ у головному служила потребам радіолокації і зв'язку, то в останні роки вона усе ширше застосовується в многих галузях господарства, пришвидшуючи науково-технічний прогрес, підвищуючи ефективність і якість виробництва.

Появі нових областей застосування потужної СВЧ електроніки сприяє ряд специфічних властивостей електромагнітних коливань цього діапазону частот, що дозволяють створити нездійсненні раніше технологічні процеси або значно їх поліпшити. До них ставляться, наприклад: створення сверхчистой плазми із широким інтервалом температур; можливість серійного виготовлення простих по конструкції і зручних в експлуатації потужних генераторів СВЧ енергії, за допомогою яких можуть здійснюватися полімеризація і зміцнення різноманітних виробів і матеріали, зокрема шин і лакофарбових покриттів, зміцнення металів, стабілізація параметрів напівпровідників і т.д.; усе більш широке застосування одержують нагрев і сушіння за допомогою СВЧ різноманітні матеріали, зокрема готування їжа, пастеризація молока і т.п.

3. Розрахункова частина.

Вихідні дані:

Частота генеруючих коливань f = 2500 Мгц;

Потужність безперервних коливань Р = 1 кВт;

Анодна напруга Uа = 4 кВ;

Коефіцієнт корисної дії  = 70 %;

Струм аноду Іа = 300 мА;

Температура анодного блоку Та = +12С.

3.1 Вибір резонаторної системи.

При виборі резонаторної системи визначальним фактором є потужність, довжина хвилі магнетрона, ККД, допустима маса.

Вибираємо резонаторну систему з зв’язками типу “щілина-отвір”– систему, яка складається з резонаторів, які розташовані по окружності анода. Така резонаторна система використовується для магнетронів безперевної дії. Суттєву роль для такої системи відіграють форма і розміри резонаторів. [3]

Резонаторна система типу “щілина-отвір ” має досить високий характеристичний опір, що сприяє деякому підвищенню стійкості роботи магнетрона на робочому виді коливань, має високу власну добротність і ККД. Ця обставина робить дану систему більш переважною для короткохвильових магнетронів.

Система типу “щілина-отвір” має досить невеликі габарити і масу. Крім того, така система дозволяє отримати хороший тепловідвід від кінців анодних сегментів, а звідси, може бути застосована, коли магнетрон розраховується на середні потужності. Система технологічно проста і може бути легко виготовлена методом штамповки або електроерозії.

3.2 Розрахунок простору взаємодії.

Вибір числа резонаторів. Число резонаторів вибираємо з табл. 1 [3] за довжиною хвилі, на якій працює магнетрон. За вихідними даними довжина хвилі  = 3 см, тоді число резонаторів N = 12.

Розрахунок відношення катода і анода. Для цього розрахунку використовуємо таблицю 3.1.

Таблиця 3.1

N	6	8	10	12	16	18	20	38
	0.26	0.376	0.505	0.517	0.619	0.64	0.644	0.765

При виборі величини  потрібно мати на увазі, що зменшення її веде до росту електронного ККД. Однак зменшення  допустимо лише до визначеної межі, яка накладається умовами самозбудження і, отже, стійкістю роботи, а також допустимими густинами емісійного струму катоду.

Вибирає для нашого випадку  = 0.517.

Визначення діаметра аноду. Для визначення величини dа потрібно попередньо задатися значенням граничного електронного ККД е доп, який знаходиться в межах для магнетронів з хвилеводним виводом енергії:

е доп = 0.65 – 0.8.

Вибираємо для даного випадку е доп = 0.8.

Потім по заданих величинах анодної напруги Uа ; довжини хвилі  ; по вибраному числу резонаторів N з умови синхронізму може бути розрахований діаметр аноду:

, (3.1)

Знайдене значення dа є першим наближенням і при подальших розрахунках буде уточнене.

Визначення діаметру катода проводимо за формулою:

(3.2)

dк = 20*0.517 = 10.3 мм.

Визначення величини робочого анодного струму. Використовуємо співвідношення:

(3.3)

Визначення допустимої густини струму з катоду. Реально допустима густина струму знаходимо за формулою:

jк  3*10-3 * f, А/см2, (3.4)

де f – робоча частота в мегагерцах.

jк = 3*10-3 * 2500 = 7.5 А/см2.

Визначення активної частини катоду. Величину lк можна знайти з співвідношення:

, (3.5)

Визначення довжини аноду. Довжина аноду може бути прийнята рівною довжині активної частини катоду. Але з метою видалення ефектів взаємодії електронів з крайовими полями біля торцевих меж резонаторної системи потрібно вибирати:

lа  (1.07  1.12)lк, (3.6)

lа = 1.12*1.2 = 1.34 мм.

Вказані небажані взаємодії приводять до зниження електронного ККД і погіршенню умов наростання коливань робочого виду, і звідси, до погіршення стабільності роботи магнетрона. Звичайно рекомендується уникати конструювання резонаторних систем, які мають значну осьову довжину. Тому потрібно притримуватись наступних обмежень: для систем з двосторонніми зв’язками:

lа < 0.4 ; lа = 0.4*30 = 12 мм.

Визначення величини робочої магнітної індукції. За виключенням магнетронів, які працюють в режимах низьких полів, для більшості випадків робочу магнітну індукцію розраховують за формулою:

, (3.7)

де К1 = 1.3.

.Тл.

10. Визначення відношення товщини анодного сегмента до ширини.

Звичайно це відношення =/ вибирається в залежності від вимог до дисперсної характеристики резонаторної системи і до величина характеристичного опору. Проте практично  може змінюватися в досить широких межах без істотного впливу на якість роботи магнетрона .

З збільшенням  при dа = const зростає довжина хвилі -виду коливань. Якщо компенсувати збільшення довжини хвилі зменшенням індуктивності резонатора, то зменшується характеристичний опір системи і необхідно збільшувати коефіцієнт трансформації в хвилеводному виводі енергії.

Якщо показану компенсацію провести за рахунок зменшення ємності зв’язок, то збільшення  призведе не тільки до зменшення розділу частот, але і до зменшення аксіальної неоднорідності високочастотного електричного поля, яке повинно бути кількісно оцінене.

Перший спосіб компенсації збільшення довжини хвилі в випадку застосування індуктивного методу перестройки частоти може дещо збільшити діапазон перестройки.

При проектуванні при виборі  потрібно орієнтуватися на дані табл.2

Таблиця 2.

, см	
3	1.4

11. Розрахунок електронного ККД. Значення електронного ККД необхідне для розрахунку повного ККД магнетрона з врахуванням коефіцієнта корисної дії резонаторної системи:

Електронний ККД розраховується за формулою:

12. Розрахунок величини високочастотної напруги. Орієнтована величина високо-

частотної напруги на щілинах резонаторної системи може бути знайдена з співвідношень

3000 В.

При розрахунку потрібно мати на увазі, що з підвищенням Uвч зростають сили фазового фокусування, які намагаються зменшити фазовий кут зсуву між положенням електронного згустка і максимумом Uвч. Це призводить до зменшення ємнісного ефекту, утворюється згустком біля щілини резонатора, і, отже, частота генеруючих коливань підвищується. Тому в малопотужних і низьковольтних магнетронах, що відмінність між частотами буде досить значною, що потрібно враховувати при розрахунку довжини хвилі системи.

3.3 Розрахунок резонансної довжини хвилі резонатора

типу “щілина-отвір”.

Резонатор типу “щілина-отвір” зображений схематично на рис.3.1.

Рис. 3.1 Схематичне зображення резонатора типу “щілина-отвір”.

Відповідна резонансна довжина хвилі  розраховується за формулою:

Ємність зв’язок Сзв визначається в залежності від вибраної конструкції зв’язок. В нашому випадку при одинарних двосторонніх зв’язках (рис. 4) використовується рівняння:

(3.12)

Оскільки розташування зв’язок таке, що  = 1 і 2=0, дана формула перетвориться в:

(3.13)

де

, інші величини беремо з рис. 4.

Ємність між анодним сегментом і катодом С наближено можна розрахувати за формулою:

(3.14)

Ємність Скр обумовлена крайовими полями на границі щілини і простору взаємодії визначаємо за допомогою графіка рис. 8.

Рис. 8. Залежність ємності Скр, яка обумовлена крайовими полями на межі щілини і простору взаємодії.

При  = 1.4 маємо Скр*1014/lа = 5.8. Звідси Скр = 0.13 пФ.

Тоді

3.4 Розрахунок розділення частот видів коливань.

Оскільки ми вибрали для даного магнетрона систему з одинарними двосторонніми зв’язками, то обмежуючи розрахунок розділенням між -видом і видом N/2-1 (резонансна довжина хвилі -виду  незначно відрізняється від довжини хвилі найближчого виду, для якого n = N/2-1), можна скористатися формулою:

, (3.15)

В таких системах розділення частот зменшується із збільшенням числа резонаторів і довжини анодного блока.

В проектованому магнетроні розділення частот можна отримати легше, ніж в більш високовольтних магнетронах. Чим більше розділення частот, тим більш стабільно працює магнетрон.

3.5. Розрахунок власної добротності резонаторної системи.

Розрахунок власної добротності резонаторної системи необхідно проводити для визначення ККД контуру, що суттєво для магнетронів даного типу.

Розрахунок для системи типу “щілина-отвір” проводиться за наступною формулою:

Сu = 0.32; св = 0.4; р = 0.25 [26].

Тоді власна добротність резонаторної системи:

3.6. Розрахунок характеристичного опору резонаторної системи.

Після визначення всіх розмірів резонаторної системи потрібно оцінити, наскільки задовольняють вимоги до величини с.

З формули:

, ()

3.7. Розрахунок зовнішньої добротності.

Зовнішня добротність Qзовн розраховується з умови отримання степені затягування частоти Fз .

, ()

де 0 – генеруюча частота при узгодженому навантаженні. 0 = 10 Гц.

Fз – степінь затягування частоти, Fз = 20 Мгц.

Тоді

3.8. Розрахунок ККД магнетрона.

Повний коефіцієнт корисної дії визначається за формулою:

повн = ел*конт

Для визначення ККД контуру використовуємо нерівність:

Тоді

повн = 0.85*0.82 = 0.7.

Ця величина дорівнює заданій, отже всі розрахунки проведені вірно.

3.9 Вибір типу виводу енергії.

В багаторезонаторних магнетронах звичайно використовують три основних типи виводів енергії: коаксіальний, коаксіально-хвилеводний і хвилеводний.

Основною задачею виводу енергії є правильне навантаження коливань резонаторної системи. Необхідний вносимий опір для стабільної роботи магнетрона має порядок декількох Ом. Таким чином, вивід енергії є трансформатором опорів.

Інші вимоги до виводу енергії:

Вивід енергії повинен вносити в резонаторну систему магнетрона необхідний активний опір при можливо меншому реактивному опорі.

Вивід енергії повинен бути достатньо широкосмуговим.

Конструкція виводу енергії повинна виключати можливість розповсюдження в ньому хвиль вищих типів і виникнення паразитних резонансів.

Вивід енергії повинен забезпечувати надійне вакуумне розмежування міжвнутрішньою областю магнетрона і зовнішнім середовищем з можливо малими втратами енергії.

Вивід енергії повинен бути достатньо електрично міцним.

Вивід енергії повинен бути простим в виготовленні, мати малі масу і габарити.

При виборі виводу енергії потрібно мати на увазі наступне: в випадку хвилеводного виводу енергії навантаження є достатньо високоомним. Звідси, вивід енергії повинен мати значний коефіцієнт трансформації опорів. При цьому трансформація здійснюється майже завжди в цілому за рахунок спеціальної ділянки НВЧ тракту, який вміщується між резонаторною системою і регулярним хвилеводом, узгодженим з навантаженням. Тип і розміри цієї ділянки визначають як величину і знак вносимої реактивності, так і широкосмуговість виводу енергії.

Для даного магнетрона вибираємо хвилеводний вивід енергії, оскільки на довжині хвилі 3 см при середній потужності коаксіальний вивід енергії незручний з точки зору дотримання розмірів і розташування петлі зв’язку в резонаторній системі.

3.10 Розрахунок виводу енергії.

Визначення необхідного вносимого опору. Використовуючи отримані вище значення характеристичного опору і зовнішньої добротності, потрібний вносимий опір розраховується за формулою:

, ()

Визначення опору навантаження. За опір навантаження приймається еквівалентний хвильовий опір тракту, з яким з’єднується магнетрон: Rнав = (Zе)нав. Зокрема, хвилеводний тракт прямокутного перерізу з хвилею Н10 має еквівалентний опір, величину якого можна прийняти рівною:

де а і b – ширина і довжина перерізу хвилеводу, а = 4 мм, b = 8 мм з додатку 1 [3] для даного хвилеводу.

 - діелектрична стала,  = 5.2.

 - довжина хвилі,  = 3 см.

Тоді

Визначення розмірів прямокутного хвилеводу. Розміри поперечного перерізу прямокутного хвилеводу а = 4 мм, b = 8 мм.

Виходячи з заданого значення потужності Р = 1000 Вт, потрібно визначити необхідний тиск рмін елегазу в НВЧ тракті, який забезпечує його електричну міцність.

де k1 – константа, яка залежить від степені іонізації газу, який заповнює хвилевід. k1 =1.2 з табл.8 [3].

Т – температура, Т = 288 К.

 - КСВХН,  = 4.4.

Едоп = 9*104 В/см.

Тоді

Величина рмін визначає і висотність магнетрона. h = 10 cм з [3].

В іншій формі запису вказану формулу застосовуємо для оцінки гранично допустимої потужності магнетрона, коли використовується хвилеводний вивід енергії заданих розмірів на хвилі типу Н10,

.
Розрахунок і конструювання трансформатора опорів.

В магнетронах трансформація опору навантаження з метою отримання розрахованого раніше Rвнос як правило, здійснюється або за рахунок плавного трансформуючого переходу або за рахунок n-ступінчатого трансформатора (n==1, 2, 3 і т. д.), який складається з четвертьхвилевих секцій однорідних передаючих ліній. Таким чином, трансформатор виконує функцію узгодження опорів.

На відміну від термінології, прийнятої при розгляді передаючих ліній у розробці магнетронів термін «узгодження» виводу енергії має такий зміст:

а) Під «узгодженням» розуміється внесення в резонаторную систему необхідного Rвнос, який змінюється в загальному випадку по заданому законі в робочому діапазоні частот. Цей закон зміни Rвнос диктується зміною сист в робочому діапазоні частот (що визначається вибором методу перестройки частоти) і характером експериментальних залежностей робочих параметрів магнетронів (головним чином потужності і ступеня затягування частоти). За даними експерименту вносяться корективи в заданий закон зміни Rвнос. В окремому випадку можливо і припустимо мати Rвнос = const.

б) Під широкополосністю трансформатора розуміється забезпечення ним необхідного закону зміни Rвнос в діапазоні частот. При цьому широкополосність всіх інших елементів виводу енергії (дроселі, вакуумні ущільнення, опорні елементи і т.п.) розуміється в звичайно - внесення мінімального відбиття на всему заданому діапазоні частот.

Конструкції плавних трансформуючих переходів можуть бути дуже різноманітні. Частіше інших застосовуються експоненційні і лінійно-конічні пристрої. Трансформатори такого роду використовуються головним чином у випадку з’єднання ліній передачі з різноманітними конфігураціями їх поперечних перерізів (циліндричний хвилевід із прямокутним, циліндричний хвилевід із Н-подібним і т.д.).

Найбільше розповсюджені ступінчаті трансформатори (багато й односекційні), які використовються в хвилеводних виводах енергії.

Для даного виводу енергії вибираємо односекційний чверть хвильовий трансформатор.

3.11 Розрахунок односекційного чвертьхвильового трансформатора.

Односекційний трансформатор застосовується для магнетронів, які працюють як на фіксованій хвилі, так і в діапазоні перестройки порядку 5-7% і навіть до 10% від середньої частоти. Необхідно враховувати, що чим більше розмір коефіцієнта трансформації відрізняється від одиниці, тим менш широкополосний трансформатор.

З іншого боку, у хвилеводному виводі енергії при малих коефіцієнтах трансформації (відносно великі значення Rвнос) розмір щілини трансформатора може стати настільки великим, що на стику резонатора і трансформатора різко зростуть крайові поля. Це змінює власну частоту вихідного резонатора. Широкополосність при цьому падає. У таких випадках доцільно застосовувати трансформатори з великим числом секцій.

Такі ттрансформатори застосовуються для малопотужних магнетронів. В загальному випадку це дозволяє помітно зменшити габарити і масу вихідного пристрою, а також максимально зменшити вплив елементів приладу, які знаходяться в кінцевих площинах резонаторної системи, на характер його роботи в робочому діапазоні хвиль.

Суттєво, що зменшення габаритів виводу енергії при застосуванні таких трансформаторів не приводить до зменшення широкосмуговості.

При розрахунку односекційного чвертьхвилевого трансформатора необхідно вирішити дві задачі:

а) отримання необхідної величини критичної довжини хвилі – (кр)тр.;

б) отримання необхідної величини еквівалентного опору трансформуючої секції (Zе)тр.

При конструюванні хвилеводного трансформатора рекомендується вибирати:

(кр)тр  (кр)нав.;

4  3.; [3].

Для трансформуючої секції в прямокутному хвилеводі:

Висновок.

В розрахунковій частині багаторезонаторного магнетрона безперервної дії хвилеводним виводом енергії вибрали тип резонаторної системи, кількість резонаторів, розрахували коефіцієнт корисної дії, довжину , діаметр анода і катода, величину робочого струму, величину анодної напруги , довжину хвилі резонаторної системи. Співставили розрахункові величини з заданими і виявили, що вони мало відрізняються,отже розрахунки проведені вірно.

Черніцька І. А.ст.гр. 1ЕП-94

Тема: “Багаторезонаторний магнетрон безперервної дії з коаксіальним виводом енергії”

Техніко-економічне обгрунтування.

В дипломному проекті розглядається конструкція багаторезонаторного магнетрону з коаксіальним виводом енергії. Магнетрон застосовується в багатьох галузях промисловості, техніки, а саме: в мікрохвильових печах; в військовій техніці, на телецентрах (для радіолокації); для високотемпературного нагріву. Конструкція даного магнетрона буде застосовуватись в промислових НВЧ-печах для нагріву вітчизняного і зарубіжного виробництва.

В теперішній час існує багато конструкцій магнетронів такого типу, але в них є ряд недоліків: велика напруга споживання (7 кВ); малий коефіцієнт корисної дії (50 %); водяне охолодження; спосіб перестройки частоти - велика маса (8 кг); велика ринкова ціна (80 $), тому це викликає нові потреби до конструкторських рішень.

Внаслідок застосування в конструкції приладу коаксіального виводу енергії зменшується напруга споживання. Вивід енергії магнетрона забезпечує потрібну трансформацію навантаження на всьому діапазоні частот. Оскільки в магнетрона є механізм настройки, то тільки при цій умові може бути забезпечена приблизна постійність вихідної потужності і напруги споживання.

Покращення техніко-економічних показників досягається завдяки впровадження найбільш перспективного способу побудови магнетронів. Для поліпшення конструктивних параметрів, коефіцієнта корисної дії використовуємо спосіб перестройки частоти – симетричну ємнісну коронку. Вплив на високочастотне магнітне поле в самих резонаторах проводиться за допомогою ємнісної коронки. Коронка переміщується в торцевому просторі поблизу тої частини сегментів, де найбільш сильне електричне поле, або біля зв’язок.

В сучасних НВЧ-печах використовуються такі типи магнетронів з коаксіальним виводом енергії: М-116, М-93, BL242, 2J41. В якості аналога для порівняння з характеристиками магнетрона вибираємо магнетрон М-116.

Основні техніко-економічні показики проектованого приладу і аналогу приведені в табл. 1.

Таблиця 1.

Основні техніко-економічні показники аналогу та приладу, що

проектується

№	Показники	Одиниця виміру	Аналог	Прилад, що проектується	Відношення параметрів нового приладу до параметрів аналога
1	Напруга аноду	кВ	7	5	1.4
2	Споживана потужність	Вт	3000	1800	1,5
3.	Частота генеруючих коливань	МГц	5000	7500	1.5
4.	Коефіцієнт корисної дії	%	55	75	1.4
5.	Маса	Кг	5	1.8	2.7
6.	Струм аноду	мА	400	350	1.4
7.	Мінімальна наробка	год.	1000	2000	2
8.	Температура анодного блоку, С	С	+150	+120	1.25
9.	Оптова ціна	грн.	165	160	1,3
10.	Експлуатаційні витрати	грн.	6.6	6.4	1,13

Розрахуємо капітальні вкладення.

Капітальні вкладення визначаються за формулою:

[грн.],

- В — коефіцієнт, який ураховує витрати на розробку, придбання, транспортування, монтаж, налагодження тощо нової розробки; В

1,1

1,8.,

де: А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

1,5

- S — собівартість нової розробки грн.

Собівартість виробу можна оцінити методом зведення до базового вузла. Цей метод можна використати тому, що відома собівартість анодного блоку, який є ведучим вузлом у виробу-аналога. Собівартість анодного блоку взята у відділі збуту фірми “Фаворит”, м. Київ, вул. Ново-Констанинівська, 18 і рівна 20 грн.

Розрахунок собівартості проводимо по формулі:

[грн.], (1.2)

де: Sв - собівартість ведучого вузла нового виробу, грн.;

Кн - коефіцієнт, який ураховує конструктивні та технологічні

особливості нової розробки, Кн = 1

1,2.

П - питома вага ведучого вузла в собівартості аналога, % .

Тоді собівартість виробу буде рівна:

[грн.]

Одним з важливих критеріїв для виходу на сучасний ринок є точне встановлення ціни:

Ц = 1.5 * S,

де S – повна собівартість виробу.

Ц = 1.5 * 110 = 165 грн.,

К = 1.8*2*110 = 396 грн.

За даними досліджень за рік в Україні різними підприємствами та фірмами використовується приблизно 100000 магнетронів для промислових НВЧ-печей. Середній термін заміни магнетрона складає 2-3 роки. Звідси очікується, що щорічно потенційними покупцями може бути куплено 100000/2..3 = 50000…33000 шт. Цю величину можна прийняти як оптимістичний прогноз ємності ринку.

Для визначення песимістичного прогнозу необхідно врахувати, що не всі підприємства мають необхідність в придбанні нових магнетронів, з чого випливає, що кількість магнетронів, які будуть придбані, складає 70 % від загальної кількості. Тоді песимістичний обсяг ринку становить: (50000… 33000)*0.7 = 35000… 23100 шт.

Реалістичний прогноз може бути визначений як середнє арифметичне оптимістичного та песимістичного прогнозів:

Щоб підвищити попит на виріб, необхідно знизити його ціну, а це можливо лише завдяки зменшенню затрат на виробництво, тому при виготовленні магнетронів застосовують сучасну більш точну і більш дешевшу технологію. Крім цього потрібно зробити рекламу і при покупці робити деякі знижки. Планується випускати 10000 магнетронів.

В найбільш спрощеному вигляді величина експлуатаційних витрат в розрахунку за 1 рік може бути спрогнозована за формулою:

[

де: Ц — ціна реалізації нової розробки, якщо вона визначена раніше, грн./шт.,

k — коефіцієнт, який ураховує витрати на амортизацію, електроенергію, обслуговування, ремонти тощо. Рекомендується приймати значення k =(0,2

0,4).

А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

1,5

- S — собівартість нової розробки, грн., яка оцінюється приблизним способом.

-  — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування виробу в загальному часі своєї роботи.

Е = 0.4*165*0.1 = 6.6 грн./рік.

Впровадження в виробництво проектованого магнетрону принесе прибуток, який розрахуємо за формулою:

П = (Ц – S – Ц*0.2)*N,

де Ц – ціна виробу, грн.;

S – собівартість приладу, грн.;

N – кількість випущених приладів, шт.

П = (165 – 110 – 165*0.2)*100000 = 220000 грн./рік

Співставимо величину капітальних вкладень (К) та експлуатаційних витрат (Е).

Назвемо капітальні вкладення і експлуатаційні витрати даної розробки варіантом 2.

Вони дорівнюють:

К2 = 410 грн.; Е2 = 6.8 грн.

Капітальні вкладення та експлуатаційні витрати аналога, що назвемо варіантом 1, рівні:

К1 = 396 грн.; Е1 = 6.6 грн.

Основний технічний показник – потужність споживання:

Q1 = 3 кВт; Q2 = 1.8 кВт.

Доведемо економічну доцільність нового технічного рішення:

Питомі капітальні вкладення:

Питомі експлуатаційні витрати:

Проведемо співставлення. Так як

то абсолютна економія досягається як на питомих капітальних вкладеннях, так і на питомих експлуатаційних витратах.

Термін окупності капітальних вкладень:

Тобто можна зробити висновок, що новий варіант (2) є високо ефективним, так як забезпечує економію як на питомих капітальних вкладеннях, так і на питомих експлуатаційних витратах. [30]

1. Техніко-економічне обгрунтування розробки.

В дипломному проекті розглядається конструкція багаторезонаторного магнетрону з хвилеводним виводом енергії. Магнетрон застосовується в багатьох галузях промисловості, техніки, а саме: в мікрохвильових печах; в військовій техніці, на телецентрах (для радіолокації); для високотемпературного нагріву. Конструкція даного магнетрона буде застосовуватись в побутових мікрохвильових печах вітчизняного і зарубіжного виробництва.

В теперішній час існує багато конструкцій магнетронів такого типу, але в них є ряд недоліків: велика напруга споживання (6 кВ); малий коефіцієнт корисної дії (45 %); водяне охолодження; спосіб перестройки частоти - велика маса (5 кг); велика ринкова ціна (80 $), тому це викликає нові потреби до конструкторських рішень.

Внаслідок використання способу перестройки частоти – симетричної індуктивної коронки поліпшуються конструктивні параметри, коефіцієнт корисної дії. Вплив на високочастотне магнітне поле в самих резонаторах проводиться за допомогою індуктивної коронки. Стержні, розміщені на спеціальній коронці, переміщуючись по лініях, паралельних осі магнетрона, можуть входити в резонатори, змінюючи об’єм, і звідси індуктивність.Для зменшення напруги споживання пропонується хвилеводний вивід енергії з односекційний чвертьхвилевим трансформатором. Вивід енергії магнетрона забезпечує потрібну трансформацію навантаження на всьому діапазоні частот. Односекційний чвертьхвильовий трансформатор дозволяє зменшити габарити і масу вихідного пристрою, а також максимально зменшити вплив елементів приладу, які знаходяться в кінцевих площинах резонаторної системи, на характер його роботи в робочому діапазоні хвиль. Суттєвим є те, що зменшення габаритів таких трансформаторів не веде до зменшення широкосмуговості. Оскільки в магнетрона є механізм настройки, то тільки при цій умові може бути забезпечена приблизна постійність вихідної потужності і напруги споживання. При потужності 1 кВт і при довжині хвилі 3 см між стандартним прямокутним хвилеводом і анодним блоком вмикається чвертьхвильовий трансформатор, який зменшує опір навантаження в 100-200 разів.

В сучасних НВЧ-печах використовуються такі типи магнетронів з хвилеводним виводом енергії М-141, М-105-1, L3036F, RK6344. В якості аналога для порівняння з характеристиками магнетрона вибираємо магнетрон М-105-1.

Основні техніко-економічні показники проектованого приладу і аналогу приведені в табл. 1. [4]

Таблиця 1.

Основні техніко-економічні показники аналогу та приладу, що

проектується

№	Показники	Одиниця виміру	Аналог	Прилад, що проектується	Відношення параметрів нового приладу до параметрів аналога
1	Напруга аноду	кВ	4.5	4.0	1.1
2	Споживана потужність	Вт	1000	800	1,25
3.	Частота генеруючих коливань	МГц	2000	2500	0.8
4.	Коефіцієнт корисної дії	%	55	70	1.4
5.	Маса	кг	1,6	1.0	1.6
6.	Струм аноду	мА	350	250	1.4
7.	Мінімальна наробка	год.	1000	2000	2
8.	Температура анодного блоку, С	С	+150	+120	1.25

Покращення техніко-економічних показників досягається завдяки впровадження найбільш перспективного способу побудови магнетронів.

Проведення розрахунків, що підтверджують економічну доцільність розробки відбувається шляхом співставлення капітальних вкладень та експлуатаційних витрат для аналога та для нового технічного рішення.

Величина капітальних вкладень визначається за формулою:

[грн.],

В — коефіцієнт, який ураховує витрати на розробку, придбання, транспортування, монтаж, налагодження тощо нової розробки; В

1,1

1,8.,

де: А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

1,5

S — собівартість нової розробки, грн.

Розрахунок собівартості проводимо по формулі:

[грн.], (1.2)

де: Sв - собівартість ведучого вузла нового виробу, грн.;

Кн - коефіцієнт, який ураховує конструктивні та технологічні

особливості нової розробки, Кн = 1

1,2.

П - питома вага ведучого вузла в собівартості аналога, % .

Тоді собівартість виробу буде рівна:

[грн.]

Одним з важливих критеріїв для виходу на сучасний ринок є точне встановлення ціни:

Ц = 1.5 * S,

де S – повна собівартість виробу.

Ц = 1.5 * 82.5 = 123.75 грн.,

З точки зору необхідності в даному пристрої за рік в Україні різними підприємствами та фірмами використовується приблизно 100000 магнетронів для мікрохвильових печей. Середній термін заміни магнетрона складає 2-3 роки. Звідси очікується, що щорічно потенційними покупцями може бути куплено 100000/2..3 = 50000…33000 шт. Цю величину можна прийняти як оптимістичний прогноз ємності ринку.

Для визначення песимістичного прогнозу необхідно врахувати, що не всі підприємства мають необхідність в придбанні нових перетворювачів температури, з чого випливає, що кількість магнетронів, які будуть придбані, складає 70 % від загальної кількості.

Тоді песимістичний обсяг ринку становить:

(50000 … 33000)*0.7 = 35000… 23100 шт.

Приймемо програму випуску рівною 10000 штук. Фірмами конкурентами по виготоленню багаторезонаторного магнетрона є: фірма “Фаворит”, м. Київ, вул. Ново-Констанинівська, 18 і фірма США “Raytheon”.

Щоб підвищити попит на виріб, необхідно знизити його ціну і підсилити рекламу, ввести нові види послуг: висилання виробів безпосередньо покупцю, постійним покупцям робиться знижка 10%.

Капітальні вкладення становитимуть:

К = 1.5*2*82.5= 247.5 грн.

Величина експлуатаційних витрат в розрахунку за 1 рік може бути спрогнозована за формулою:

[

де: Ц — ціна реалізації нової розробки, якщо вона визначена раніше, грн./шт.,

k — коефіцієнт, який ураховує витрати на амортизацію, електроенергію, обслуговування, ремонти тощо. Рекомендується приймати значення k =(0,2

0,4).

А — коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник тощо; А

1,5

S — собівартість нової розробки, грн., яка оцінюється приблизним способом.

 — доля часу, який витрачає працівник на обслуговування вибору в загальному часі своєї роботи.

Е = 0.4*2*0.8*82.5 = 52.8 грн./рік.

Впровадження в виробництво проектованого магнетрону принесе прибуток, який розрахуємо за формулою:

П = (Ц – S – Ц*0.2)*N,

де Ц – ціна виробу, грн.;

S – собівартість приладу, грн.;

N – кількість випущених приладів, шт.

П = (123.75 – 82.5 - 0.2*123.75)*10000 = 166 000 грн./рік

Приведемо механізм співставлень питомих капітальних вкладень (К) і експлуатаційних витрат (К). Назвемо капітальні вкладення і експлуатаційні витрати даної розробки варіантом 2.

Вони дорівнюють:

К2 = 280 грн.; Е2 = 55.8 грн.

Капітальні вкладення та експлуатаційні витрати аналога, що назвемо варіантом 1, рівні:

К1 = 247.5 грн.; Е1 = 52.8 грн.

Основний технічний показник – потужність споживання:

Q1 = 1кВт; Q2 = 0.8 кВт.

Доведемо економічну доцільність нового технічного рішення:

Питомі капітальні вкладення:

Питомі експлуатаційні витрати:

Проведемо співставлення. Так як

Термін окупності капітальних вкладень:

9. Цивільна оборона.

9.1Дія іонізуючого та електромагнітного випромінювань на радіоелектронні енергетичні системи.

В елементній базі під дією іонізуючих випромінювань можлива зміна майже всіх електричних і експлуатаційних характеристик, що залежить від протікання процесів іонізації і порушення структури матеріалів. Основні електричні параметри, що визначають радіаційну стійкість, наведені в табл. 1

Таблиця 1.

Види і класи елементів	Найбільш критичні параметри при утворенні в елементах
Види і класи елементів	Відновлюваних змін	Невідновлювальних змін
Транзистори	Струм через зворотньозміщений перехід	Коефіцієнт підсилення, зворотній колекторний струм
Напівпровідникові діоди	Струм насичення, пряме попадання напруги	Зворотна гілка вольт–амперної характеристики
Резистори	Опір	Опір

Практика експлуатації РЕА в умовах радіоактивних випромінювань дозволяє зробити такі висновки:

РЕА втрачає працездатність при деяких рівнях радіації (критичних) миттєво.

В елементах схем РЕА можуть початися відновлювані (невідновлювані) зміни через деякий час після радіоактивного зараження при рівнях радіації значно нижчих від критичних.

При електромагнітному випромінюванні на виникнення електромагнітного імпульсу затрачається найбільша доза ядерної енергії, але він може викликати високі імпульси струмів і напруг в провідниках і кабелях зв’язку, електропередач, систем обчислювальних машин і автоматичних систем управління, антенах радіостанцій тощо.

Імпульсна напруга найбільш легко виникає в високоомних неекранових і несиметричних колах. В результаті наявності таких кіл імпульсу струму чи напруги проникає в систему і спричинює пошкодження, ступінь яких залежить від чутливості складових системи вузлів. Серйозні пошкодження викликає електромагнітний імпульс в роботі цифрових і контрольних приладів.

Електромагнітний імпульс може поширюватися на десятки і сотні кілометрів в навколишньому середовищі і по різних комунікаціях (мережах електро– і водопостачання, провідникового зв’язку тощо), здійснюючи вплив на об’єкти там, де ударна хвиля, світлове випромінювання і проникаюча радіація втрачають своє значення як уражаючі фактори.

Електромагнітний імпульс являє собою велику небезпеку для апаратури, добре захищеної від дії інших уражаючих факторів. Тому слід пам’ятати про те, що захист апаратури від механічних пошкоджень не захищає від дії електромагнітного імпульсу. Апаратура може вийти з ладу, знаходячись в надійно захищених спорудах. Електромагнітний імпульс пробиває ізоляцію, випалює елементи електросхем радіоапаратури, викликає коротке замикання в радіопристроях, іонізацію діелектриків, спотворює або повністю стирає магнітний запис, лишає пам’яті ЕОМ. Найбільш часто виходять з ладу напівпровідникові прилади, резистори, конденсатори. В резисторах електромагнітний імпульс викликає іскріння в міжконтактних з’єднаннях, що приводить до локального нагріву і порушує опір покриття. В конденсаторах електромагнітний імпульс викликає нагрів шару металізації і його вигорання, порушення контактів між обкладками і виводами.

9. 2.Оцінка стійкості роботи багаторезонаторного магнетрону з

хвилеводним виводом енергії в умовах дії іонізуючих випромінювань.

Початковими даними є:

1. Рівень радіації через 1 год. після аварії Р1max = 4 Р/год.

2. Максимальне значення часу протягом якого повинна працювати апаратура tр max = 8 год.

Коефіцієнт ослаблення радіації Косл = 7.

Час початку опромінення tп = 12 год.

За критерій стійкості роботи приймаємо максимальне значення експозиційної дози (потужності дози), при якому радіоелектронна система буде працювати з потрібною якістю.

Оцінку стійкості проводимо в такій послідовності:

Аналізуємо принципову електричну схему і визначаємо елементи, від яких залежить його функціонування.

За таблицями 11.2 [42] визначають граничні значення експозиційних доз, при яких в елементах можуть виникнути зворотні зміни, але елемент ще буде працювати. Дані заносимо в табл.2.

Таблиця 2

Елементи РЕА	Д гр і, Р	Д гр, Р
Діелектрик	108	107
Кераміка	107	107

По мінімальному значенню Д гр і визначаємо границю стійкості роботи в цілому. Це значення заносимо в табл. 2.

Можлива експозиційна доза опромінення за встановлений час tр max:

Висновки:

5.1 максимальне значення рівня радіації Р1max = 4 Р/год ;

5.2. можлива доза опромінення Дем = 1,2 Р;

граничне значення дози Дгр = 107 Р;

Оскільки Дгр Дем, то аппаратура буде працювати протягом потрібного часу стійко.

9. 3 Оцінка стійкості роботи багаторезонаторного магнетрона з хвилеводним виводом енергії в умовах дії електромагнітних випромінювань.

За критерій стійкості роботи радіоелектронних систем в цих умовах приймаємо коефіцієнт безпеки:

де

– допустимі коливання Uж;

– напруга наводки в вертикальних (горизонтальних) струмопровідних частинах.

Початкові дані:

Вертикальна складова напруженості електричного поля Ев = 18 кВ/м;

Напруга живлення Uж = 200 В.

Оцінка стійкості ведеться:

Визначається горизонтальна складова напруженості електричного поля

Ег = 10–3*Ев = 18*10–3 кВ/м;

Допустиме коливання:

Радіоелектронна система поділяється на окремі функціональні дільниці – блок управління, блок живлення.

На кожній ділянці визначається максимальна довжина струмопровідних частин (в горизонтальній і вертикальній площинах) lв і, lгі, м.

lв і = 0,02 м; lгі = 0,2 м.

Напруги наводок визначаються:

Uв = Ег * lв і

Uг = Ев * lг і

Uв = 18 * 0,02 = 0,36 В

Uг = 18 * 0,2 = 3,6В

Визначається коефіцієнт безпеки: Кбві; Кбгі

Кбві = 20lg Uд/Uв= 20lg 220/0,36 = 55 дБ;

Кбгі = 20lg Uд/Uг = 20lg 220/3,6 = 36.5 дБ.

Потім значенню Кбві і Кбгі визначається границя стійкості роботи апаратури в цих умовах, тобто визначається Кбвгр; Кбг гр

Кбвгр = 55 дБ > 40 дБ; Кбг гр = 37 дБ < 40 дБ.

Висновки: оскільки Кбвгр = 55 дБ > 40 дБ, Кбг гр = 37 дБ < 40 дБ, то розробимо заходи по підвищенню стійкості, головним з яких є екранування.

Методика розрахунку мідного екрану прямокутної форми:

визначається перехідне затухання екрану:

А = 5,2*t*f, дБ , f = 15000 Гц,

А = 5,2*0,25*15000 = 160 дБ

горизонтальна складова напруженості електричного поля на виході екрану Ег1 визначається з формули : А = 20lg Ег/ Ег1, тоді

Ег1 = Ег – А/20 = 10

напруга наводки: Uг1 = 10 * 0,2 = 2 В

визначимо коефіцієнт безпеки

Кбг1 = 20lg Uд/Uг1 = 20lg 220/2 = 42 дБ.

Кбг1  42 дБ, отже умова виконується і апаратурв буде працювати стійко.