|  Получение тонкопленочных электретов на основе фторопласта - 4 и изготовление приборов на их основе |
3. Исследования оптических спектров электретированных пленок фторопласта -
4 показали, что в области прозрачности возникают локальные полосы поглощения,
что подтверждает существующую теорию об образовании заряда электрета. Метод
интересен тем, что позволяет на разрушать поверхность образца.
4.Оптимальным вариантом для получения
мембран оказался режим при котором Iр = 2,5 мА,
напряженность поля = 6 кВ, и время электретирования составляет 3 минуты. На основе полученных мембран был разработан
электретный микрофон для экспериментальной установки по изучению проходимости
бронхов, что позволяет уменьшить время необходимое для установления диагноза больного.
4.Экономическая часть.
На всех стадиях проектирования возникает
необходимость экономической оценки и обоснования экономической целесообразности
проекта. Это обусловлено сильной взаимосвязанностью технического прогресса и
экономики. Только при условии наиболее эффективного в экономическом отношении
использовании производственных сил научнотехнический прогресс будет основой
экономического прогресса.
4.1.Ленточный график.
Планирование
позволят решать различные задачи, вознакающие на производстве и при научных
исследованиях
1. Построение план-графика должно обеспечить возможность непрерывного
контроля за ходом
работ. Планирование подготовки проведения научно-
исследовательской
работы можно обеспечить, если процесс представить в виде модели, отражающей
весь ход предстоящей работы.
Наиболее широкое
применение получили графические методы. В данной работе мы применяем в качестве
модели ленточный график. Ленточный график составляем на основе оценок времени
на проведение отдельных работ. Продолжительность работ определяется
руководителем и исполнителем.
Перечень работ и
сроки их выполнения приведены в таблице 4.1.
Ленточный график
выполнения работ по данной теме приведен на рисунке 4.1.
Здесь располагается
ленточный график
___________________________________________________________
Таблица 4.1.
перечень работ проекта и сроки их выполнения.
|
|
№
|
Наименование этапа работ
|
Исполнитель
|
Длительность, дни
|
|
1
|
Составление и согласование задания
|
Руководитель
инженер
|
2
|
|
2
|
Изучение литературы по теме
|
Инженер
|
10
|
|
3
|
Ознакомление с результатами ранее проведенных иследований
|
Инженер
|
5
|
|
4
|
Составление
обзора научной литературы
|
Инженер
|
10
|
|
5
|
Монтаж
установки
|
Инженер
|
20
|
|
6
|
Проведение
эксперимента
|
Инженер
|
20
|
|
7
|
Анализ
полученных результатов
|
Руководитель
инженер
|
4
|
|
8
|
Составление отчета
|
Инженер
|
10
|
|
9
|
Выполнение
чертежей
|
Инженер
|
5
|
|
10
|
Утверждение отчета
|
Руководитель
|
3
|
|
11
|
Сдача отчета
|
Инженер
|
1
|
|
|
|
Итого
|
90
|
4.2.Смета затрат на
проведение научно – иследовательских работ.
Расчет затрат на проведение
научно – исследовательских работ производится по следующим статьтям
калькуляции;
1)расходы на
материалы и комплектующие:
2)раходы на
заработную плату исполнителей:
3)расходы на
социальные нужды:
4)амортизационные
отчисления и оплата электроэнергии:
5) накладные
расходы.
Перечень покупных
материалов и связаные с ними расходы приведены в таблице 4.2. требуемое их
колличество определяется из технологического минимума, неолбходимого для
обеспечения проведения планируемого эксперимента.
Таблица 4.2. расчет
затрат на покупные материалы и услуги.
|
|
Наименование материала
|
Единица
измерения
|
Цена за
единицу, руб
|
Количество
|
Сумма,
руб
|
|
Электретные
мембраны
|
Шт
|
0,5
|
700
|
350
|
|
Ручка
|
Шт
|
2
|
1
|
2
|
|
Карандаш
|
Шт
|
1
|
1
|
1
|
|
Тетрадь
|
Шт
|
4
|
1
|
4
|
|
|
|
|
Итого
|
357
|
Здесь раполагается
юольшая таьлица
Здесь ее окончание.
В процессе
исследований применялось различное оборудование. Стоимость этого оборудования
постепенно переходит в стоимость изделия или в виде амортизационных отчислений.
Норма амортизационных отчислений принята равной 7%. Расчет проведен по формуле
4.1, перечень применяемого оборудования и результаты расчета сведены в таблицу
4.3.
А=t*Hа*Sоб/T (4.1)
Где t – продолжительность работы оборудования; На – норма
амортизации; Sоб –
стоимость оборудования в год (Т=1751,3 час). Сумма затрат на исспользование
электроэнергии определяется мощьностью работающих приборов, стоимостью
электроэнергии, времени их работы. Вычисления проводим по формуле 4.2.
стоимость 1 кВт*час принимаем равной 0,48 руб.
Е=С*Р*t/Кс (4.2)
Р – потребляемая
мощьность, кВт; t – время работы, час; Кс –
коэффициент потерь в сети равен 1,06.
Основная зарплата
расчитывается из заработной платы руководителя с месячной ставкой 15 категории
860 рублей и 25 рабочими днями в месяц и исполнителя с 211 рублями и 22
рабочими днямив месяц. Таким образом, дневная зарплата – 34,40 и 9,60 для
руководителя и исполнителя соответственно.
На основе этих
данных и ленточного графика заполнена таблица 4.4.
Таблица 4.4. Расчет
оплаты труда непосредственных исполнителей.
|
Исполнитель
|
Отработанное
время, дни
|
Дневная ставка,
руб
|
Сумма, руб
|
|
Руководитель
|
9
|
34,40
|
309,60
|
|
Исполнитель
|
90
|
9,60
|
864
|
|
|
Итого
|
1173,6
|
Дополнительная
заработная плата расчитывалась по формуле 4.3.
Здзп=Зп*Кдзп (4.3.)
Где Кдзп =
0,1 – коэффициент дополнительной заработной платы, и составляет 117,36 руб.
В перечень
отчислений на социальные нужды входят отчисления на государственное и
обязательное страхование, в пенсионный фонд,фонд от несчастных случаев и фонд
занятости. Норма отчислений берется как процент от основной зарплаты и в сумме
составляет 38,7%.
Таким образом:
Зсн=0,387*Зп=0,387*(1173,6+117,36)=497,02
руб.
Накладные расходы
составляют 15 % от суммы всех затрат:
Знр=0,15*(Зм+Зп+Здзп+За+Зэ+Зсн)=348,06
руб.
Тогда затраты на
разработку определяется как сумма всех затрат:
Зраз=Знр+Зм+За+Зп+Здзп+Зэ+Зсн=2668,42
руб
Смета затрат на
разработку приведена в таблице 4.6.
Таблица 4.6. смета
затрат на разработку.
|
№
|
Наименование
статьи
|
Сумма, руб
|
|
1
|
Затраты на основные материалы и услуги
|
357
|
|
2
|
Амортизационные расходы
|
37,77
|
|
3
|
Основная заработная плата
|
1173,6
|
|
4
|
Дополнительная заработная плата
|
117,36
|
|
5
|
Расходы на электроэнергию
|
137,61
|
|
6
|
Отчисления на социальные нужды
|
497,02
|
|
7
|
Накладные расходы
|
348,06
|
|
Итого:
|
2668,42
|
4.3.Расчет цены НИР.
Цену проведения
научо-исследовательской работы вычислим по формуле:
Ц=Зраз+П+НДС, (4.4)
Где П – прибыль от
НИР, которая составляет 10 % от Зраз; НДС – налог на добавленую стоимость
– 15% от суммы прибыли и затрат на разработку.
П=0,1*Зраз=0,1*2668,42=266,84
руб.
НДС= 0,15*(п+Зраз)=440,29
руб.
Тогда цена НИР:
Ц=3375,55 руб.
4.4.Направление ожидаемого экономического эффекта.
Электреты в
последние годы находят все более широко применение в электронной
промышленности. Это объясняется рядом уникальных качеств присущих только им.
Естественно, что цена и качество приборов сделанных на их основе, в
значительной степени определяются способом их получения.
Полученный в плазме
газового разряда электре в нашем случае был применен в электретном микрофоне,
который является составной частью диагностического комплекса по измерению
проходимости бронхов. Которая позволяет значительно упростить и удешевить
процесс установления диагноза.
5.Безопасность и экологичность
проекта.
В настоящее время в связи с
научно-техническим развитием , формы труда все более изменяются в направлении ,
характеризующемся увеличением доли умственного труда и , вследствие все более
возрастающего режима жизни, увеличением нагрузки на центральную нервную систему.
Из-за внедрения новых технологических процессов и усложнение
существующих ,наблюдается усиление влияния вибраций , шума , вредного излучения
, пыли и т.д. на работающего и на
окружающую среду. В связи с этим все более значимым
становится вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности и охраны
окружающей среды. Особое внимание обратим на обеспечение
безопасности исследователя проводящего данную работу. Так как, инженер
исследователь при выполнении своей работы может столкнуться с опасным и и
вредными факторами.
5.1.Анализ условий труда на рабочем
месте.
Организация рабочего места заключается в
выполнении ряда мероприятий , обеспечивающих рациональный и безопасный трудовой
процесс. При создании рабочих мест необходимо обеспечивать
максимально возможные удобства условий труда, так как ежедневные перегрузки
приводят к преждевременной усталости и как следствие невнимательности, что
значительно повышает травматизм на рабочем месте. Анализ
условий труда на рабочем месте заключается в определении вредных и опасных
факторов.
Опасными , согласно ГОСТ 12.0.003.-74 [15], во время работы в лаборатории
инженер-исследователь подвергается воздействию психофизиологических и
физических факторов. Факторы – воздействии, при которые в определенных условиях
приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Если же производственные факторы приводят к заболеваниям или снижению
работоспособности , то они считаются вредными.
В ГОСТ 12.003-74*ССБТ
“Опасные и вредные факторы . Классификация.” элементы условий труда выступающих в роли опасных и вредных
факторов делятся на :физические, химические,
биологические, психофизические.
К физическим факторам относятся:
возможность поражения электрическим током;
повышеный уровень шума на рабочем месте;
не оптимальные микроклиматические условия на рабоем месте;
недостаточная освещенность рабочего места;
повышенный уровень электромагнитных полей.
5.2.Опасность поражения электрическим
током .
При расчётах и измерениях использовались : ЭВМ, электрические приборы , которые питаются от трёхфазной цепи
переменного тока (380/220 В,50
Гц) . Все приборы ,которые находятся на
рабочем месте , имеют металлический корпус. Приприкосновении к
токоведущим частям, находящимся под напряжением. При нарушении
изоляции напряжение может появиться на данной конструкции.
При прикосновении к ней человека может произойти замыкание , т.е. прохождение тока через тело человека. При длительном воздействии ( 20 сек и более
) электрический удар способен к остановке дыхания и фибрилляции
сердца , влекущие за собой смерть , если пострадавшему не будет оказана
своевременная помощь.
Согласно ГОСТ 12.1.038-82 [16] “Электробезопасность.
Предельные допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.” установлены предельно допустимые уровни напряжений 2В при переменном
токе частотой 50 Гц и силы тока 0,3 мА при длительности до 10 мин и t=25
C. Прии аварийных режимах предельно допустимые уровни напряжения и тока зависят
от времени воздействия. Так при длительности воздействия 0,8 с. должно быть не
более 75 в, а ток не более 75мА. Также перед включением всех
электрических приборов в сеть , необходимо проверить наличие заземления ,
состояние различных блокировок , наличие диэлектрического коврика на рабочем
месте. В данном случае используется трехфазная сеть с глухо заземленной
нетралью, поэтому в целях защиты от поражения электрическим током, согласно
ГОСТ 12.1.019 – 79 [17], необходимо исспользовать
зануление.. Таким образом , при проведении анализа условий труда
инженера в исследовательской лаборатории видно , что немаловажную роль в
обеспечении безопасности играет защитное заземление (защита
от поражения электрическим током).
Оптимальное освещение играет важную роль в
деятельности работающего .Недостаточное или неправильное
освещение рабочих мест и всего помещения приводит к преждевременному утомлению
организма , что снижения производительности труда . Минимальная
освещённость устанавливается согласно условиям зрительной работы , которые
определяются наименьшим размером объекта различения , контрастом объекта с
фоном и характеристикой фона . Для создания благополучных
условий для зрения должно применяться освещение люминесцентными лампами , т.к. они имеют : более высокую
светоотдачу , продолжительный срок службы и спектр излучения близкий к спектру
естественного света по сравнению с лампами накаливания .
При выполнении работ высокой точности 3 разряда для подразряда “Б” и для комбинированной
системы освещения для различных характеристик фона и объекта в соответствии со
СНИП 23 - 05 - 95 наименьшая освещенность рабочих
поверхностей должна составить 300 лк . Однако с целью
предотвращения воздействия психофизических вредных факторов ( перенапряжение анализаторов , монотонность труда ) необходимо повысить норму освещённости до 400 лк , а естественная
освещенность должна составлять не менее 5%. При
работе в лаборатории инженер подвергается воздействию электромагнитных полей.
Их источниками являются: электрическая проводка, работающие приборы, ЭЛТ
осцилографов и так далее. Согласно ГОСТ 12.1.006 – 84, напряженность
электромагнитного поля в диапазоне частот от 60 кГц до 300 МГц на рабочем месте
в течение рабрне должна превышать по электрической составляющей 5 В/м, а по
магнитной составляющей – 0,3 А/м. В своей работе мы используем различные
электроустановки ( ЭВМ, электрические
приборы ) . А как уже известно изоляционные материалы
являются горючими веществами , которые могут воспламеняться . Поэтому в целях обеспечения пожарной безопасности на случай
возникновения пожара в помещении лаборатории МЭЛ согласно ГОСТ 12.1.004 – 91
[18] необходимо наличие пожарной сигнализации типа ИП – 105 –2/1,размещенных на
потолке, а также ручного углекислотного огнетушителя типа ОУ-8 . Выбор углекислотного огнетушителя обусловлен тем , что углекислота не
проводит электрический ток , с его помощью можно быстро ликвидировать очаг
загорания или локализовать огонь до прибытия пожарной команды.
Неблагоприятные микроклиматические условия:
повышенная или пониженная температура и влажность, подвижность воздуха в
рвбочей зоне – все это оказывает отрицательное влияние на организм человека.
При выполнении работы обмен веществ в организме усиливается , увеличивается и
его теплопродукция , следовательно , требуется более интенсивная отдача теплоты
в окружающую среду , иначе может наступить накопление теплоты ,повышение
температуры тела , которое ведёт к ухудшению самочувствия человека и к
заболеваниям . Поэтому на рабочих местах необходимо
поддерживать оптимальный уровень микроклимата : нормальную
для человека температуру воздуха , влажность , обеспечивать вентиляцию
помещений , соответствующую подвижность воздуха .
Нормальная температура воздуха в тёплый период года 23 - 25 0С , а в
холодный - 22. .24 0С.. Система кондиционирования должна обеспечивать
влажность в пределах 40-80 процентов , оптимальный показатель влажности
согласно ГОСТ 12. 1.005-88 , лежит в приделах 40-60
процентов. Повышенная подвижность воздуха в сочетании с
пониженной температурой может вызвать различные заболевания . Пониженная подвижность затрудняет теплообмен организма с окружающей
средой . Норма скорости движения воздуха составляет 0,1..0,2 м/с .
Повышеный уровень шума на рабочем месте влияет
на работоспособность , вызывая усталость. Источником шума в лаборатории могут
быть несколько типов измерительных приборов в общей системе измерений. Шум представляет собой беспорядочное сочетание звуков разной
интенсивности и частоты . Шум оказывает вредное влияние на
весь организм и в первую очередь на нервную и сердечно-сосудистою системы. Шум неблагоприятно воздействует на человека :
ослабляет внимание , увеличивает расход энергии при одинаковой физической
нагрузке , замедляет скорость психических реакций , что может привести к
несчастному случаю. Нормативные параметры шума на рабочих
местах являются обязательными для всех организаций и предприятий . Нормы допустимого шума на рабочих местах являются обязательными и
регламентируются требованиями ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ , а
для лабораторий предельно допустимый уровень шума составляет не более 50 дБ, по
шкале А. Снизить уровень шума можно путем обивки стен
лаборатории шумопоглощающими материалами.
5.3.Расчёт зануления .
Одним из самых опасных факторов на
производстве является электрический ток . Основной целью
расчета является определение условий ее надежного функционирования, то есть
быстрого отключения поврежденой электроустановки от сети при одновременном
обеспечении безопасного напряжения на ее корпусе в течение времени от
возникновения аварийной ситуации до момента отключения. Рассчитаем зануление на
отключающую способность. Эквивалентная схема для расчета представлена на рис.
5.1.
Рассчитаем зануление в лаборатории МЭЛ . В качестве защитного проводника используется нулевой рабочий
проводник, так как все провода из алюминия, то реактивной составляющей можно
принебречь [21], а следовательно все сопротивления считать
активными.
Zфс=Rфс, Zфр=Rфр, Zнc=Rнс, Zнр=Rнр (4.1)
Величины сопротвления расчитываются по формуле:
R=r*(l/s) (4.2)
Где l – длинна кабеля
на соответствующем участке, S – площадь его сечения . а r для алюминия равно 0,028 Ом*мм2/м [20].
Возьмем длину силового кабеля от подстанции
100 метров, длину кабеля этажной раазводки30 метров. Согласно ПУЭ, сечение жил
кабелей соответственно 25 мм и 4 мм.
Сопротивление фазного провода равно:
Rф=Rфс+Rфр=0,028*(100/25+30/4)=0,322
(Ом)
Rф=Rн=0,322 (Ом)
Сопротивление петли фаза – нуль Rфн равно:
Rфн=Rф+Rн+Rдоп=0,644+Rдоп (4.3)
Исходя из токопотребления лабораторных установок, выбираем
предохранитель с номинальным током 1 (А). Следовательно:
Rдоп=0,3 Ом Rфн=0,944 Ом
Определим величину тока короткого замыкания Iкз по формуле:
Iкз=Uф/(Zт/3+Rфн)-1=220/(0,906+0,944)=177 (А)
Zт=0,906 – сопротивление обмоток трехфазного
трансформатора – взятого из таблицы [20].
При замыкании фазы на корпус
электроустановка автоматически отключается, если значение тока удовлетворяет
условию:
Iкз>=Iном*К (4.4)
Где К коэффициент кратности номинального
тока плавкой вставки предохранителя. В данном случае К>3, поэтому
наименьшим допустимым током Iкз должен быть Iкз min=3 А. Расчитанное
значение Iкз=177 А, а следовательно, отключающая способность
системы обеспечена Время выгорания предохранителя менее 0,01 с.
Оценим напряжение прикосновения ,
возникающее при замыкании фазы на корпус:
Uпр max=Uф*(Rп/(Rо+Rп)*Rнс+Rнр)/R (4.5)
Где R=Rф+Rн+Zт/3+Rдоп (4.6)
Rо= 4 Ом; Rп=10 Ом
R=0,322+0,322+0,906/3+0,3=1,246 Ом
Uпр max=9220*(10/(4+10)*0,,112+0,21))/1,246=51,2
В
При данных значениях напряжения прикосновения и времени
выгорания предохранителя обеспечивается защита от поражения током.
.
Расчетная схема электрической сети для
случая замыкания одной из фаз на корпус прибора.
Рисунок
5.1.
Zфс, Zфр - комплекс
сопротивлений фазного провода силового кабеля и кабеля разводки внутри здания.
Zнс, Zнр - комплекс
сопротивлений нулевого провода силового кабеля и кабеля внутренней разводки.
Ro,Rп - сопротивление заземления нейтрали и
повторного заземления.
Rдоп - дополнительное сопротивление.
Uф - фазное напряжение.
6.Заключение.
В обзоре литературы были рассмотрены
различные методы получения электретов в плазме газового разряда, модели и
влияние внешних факторов на характер заряда электрета.
Было приведено технико-экономическое
обоснование данного дипломного проекта.
В экспериментальной части были показаны:
методика получения электретов в плазме газового разряда; сконструирована ячейка
для электретирования мембран диаметром 10 мм.; оптические исследования
электретированных пленок фторопласта - 4; сконструирован электретный микрофон
для мембран данного диаметра. Исследовалось влияние режимов электретирования на
характеристики электретов. Были приведены выводы и рекомендации по
экспериментальной части.
В экономической части: был построен
ленточный график; составлены сметы затрат на разработку; расчет цены для НИР;
выводы по эффективности предложений.
По безопасности и экологичности проекта были
рассмотрены опасные и вредны факторы влияющие на инженера - исследователя, и
приведен расчет зануления.
7.Библиографический список.
1. Губкин А.Н. Электреты. М.:
наука. 1984. 192 с.
2. Губкин А. Н. Электреты: электретный эффект в
твердых диэлектриках. — М.: “Наука”, 1978. — 192с.
3. Лущейник Г.А. Полимерные электреты. М.: Химия,1984, 257 с.
4. Мяздриков О.А., Манойлов В.Е. Электреты. М.-Л.: Высшая школа. 1964. 112
с.
5. Фридкин В.М. физические основы электрографического процесса. М.:
Энегрия. 1966. 80 с.
6. Электреты: пер. с анг. / Под ред. Г.Сеслера. М.: Мир.486 с.
7. Аброян А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.:
Знание. 1984. 328 с.
8. Фелдман Л., Майер Д. Основы анализа поверхности и тонких пленок: Пер. с
анг. М.: Мир.1989. 344 с.
9. Тимофеев В.Н., Шемонаев Н.В. Электретный эффект и его применение.
Учебное пособие. Рязань 1996 40 с.
10. Тимофеев В.Н., Шемонаев Н.В. Физическая модель неполярного электрета //
Физика полупроводников и микроэлектроника: межвуз. сб. Рязань : РГРТА. 1997. С.
80-85.
11. Электропроводящие и электретные полимерные материалы. Сб. Полимеры.
Изд. МГУ 1965. 387 с.
12. Тимофеев В.Н. Исследование электретного эффекта в полимерных пленках
при поляризации в плазме газового разряда: Дис. кан. техн. наук. Рязань: РРТИ.
1974. 192 с.
13. Перелыгина Т.К. Исследование электретного эффекта в пленках
политетрафторэтилена и разработка приборов на их основе: Дис. кан. т ех. Наук:
Рязань: РРТИ.1975. 193 с.
14. Шемонаев Н.В. Релаксационные процессы в электретных пленках
политетрафторэтилена и стабилизация параметров приборов на их основе. Дис. кан.
тех. Наук Рязань.: РГРТА. 1997. 147 с.
15. ГОСТ12.0.003. - 74 опасные и вредные производственные факторы.
16. ГОСТ12.1.038. – 82 ССБТ. Электробезопасность. Предельные уровни
напряжения прикосновения и токов.
17. ГОСТ12.1.019 – 79 Электробезопасность. Общие требования.
18. ГОСТ12.1.005 – 88 Воздух рабочей зоны. Общие санитарногигеенические
требования.
19. ГОСТ12.1.033 – 83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
20. ГОСТ12.1.004 – 91 Пожарная безопасность. Общие требования.
21. Сибаров Ю.Г. Охрана труда. М.: Машиностроение. 1985. 175 с.
22. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.. М.:
Энергоатомиздат. 1984. 448 с.
23. Кулаков Ю.В., Тагильцев А.А.,
Коренбаум В.И., Кириченко С.А. Прибор для исследования состояния бронхиальной
проходимости акустическим методом.// Медицинская техника. — 1995. № 5. 20—23 с.
24. Иванов А. А.,
Семякин Ф. В. Исследование работы емкостных микрофонов. //Техника средств связи. Сер. “Техника
проводной связи”. 1984. № 3. 35—43 с.
P.S. студенты и кто еще это
прочитал никогда так больше не делайте!
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|
© 2009 Все права защищены.
Наверх