4.2.1 Расчет показателей безотказности
Расчетная вероятность безотказной работы каждого ФУ была найдена по формуле (3.5), а всего устройства по формуле (4.1).
Ррасч(tб.р.)=рФУi(tб.р.).(4.1)
Результаты расчетов заданных и найденных интенсивностей отказов (λз, λр) и вероятностей безотказной работы (Рз, Рр) представлены в таблице 4.2. График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени представлен на рис. 4.1.
Таблица 4.2 – Сравнительный анализ расчетных и заданных ПН
№ФУ
Рз
Рр
λз,10-6 ч
λр10-6, ч
1
0,995
8,43
7,7
2
0,991
0,992
15,44
14,15
3
0,984
0,986
26,18
23.95
4
0,989
0,99
17,95
16,4
В результате Ррасч(tб.р..).=0.963
Необходимым условием данного расчета является выполнение следующих неравенств: λзi≥ λрi, Рзi ≤Ррi.
4.2.2 Расчет показателей ремонтопригодности
Изначально было выбрано заданное среднее время восстановления устройства Твз=2 ч.
Было найдено расчетное среднее время восстановления всего устройства:
Тв=∑λ∑ФУi·(То.о.i+Ту.о.i)/ λ∑,(4.3)
где То.о.i, Ту.о.i – среднее время обнаружения и устранения отказа каждого из ФУ (см. табл. 4.3).
Таблица 4.3 – Исходные данные для расчета Тв
№ ФУ
То.о., ч
Ту.о, ч
0,3
0,5
Необходимым условием в расчете данного подраздела является выполнение неравенства: Тв≤Твз.
Тв=1,3 ч, Твз=2 ч.
4.2.3 Расчет комплексных показателей надежности
По (4.4) был рассчитан коэффициент готовности изделия.
Кг(t)=Т/(Т+Тв)+Тв/(Т+Тв)·ехр{-t∙( λ∑+1/Тв)},(4.4)
где Т=1/ λ∑=1,608·104 ч – среднее время наработки до отказа всего устройства.
Необходимо, чтобы выполнялось неравенство: Кг(tб.р.)≥Кгз.
Поскольку полученное нами значение Кг(tб.р.)=0,9999, а заданное Кгз=0,98, то заданные требования выполняется.
График зависимости коэффициента готовности изделия от времени представлен на рис. 4.2.
По (4.5) был найден коэффициент оперативной готовности Ког(tб.р.)=0,963.
Ког(t)=Кг(t)∙e{- λ∑·tб.р.}.(4.5)
График зависимости коэффициента оперативной готовности изделия от времени представлен на рис. 4.3.
Кроме того, по (4.6) найден коэффициент технического использования.
Кт.и(t).=Кг(t)∙tд/tном,(4.6)
где tном=17520 ч – время, на протяжении которого объект используется по назначению;
tд= tном-t∑B- t∑ТО – действительное время работы,
где t∑ТО=100 ч – время технического обслуживания.
В свою очередь t∑B определяется по формуле:
t∑B=nв·Тв,(4.7)
где nв= λ∑·tном=1,089 – среднее число ремонтов за время tном.
Получили, что t∑B=1,4 ч.
Таким образом Кт.и(tб.р.).=0,994
Рисунок 4.1 - График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени: а) P_br – расчетная вероятность безотказной работы; б) Pzad – заданная вероятность безотказной работы
Рисунок 4.2 – График зависимости коэффициента готовности объекта от времени
Рисунок 4.3 – График зависимости коэффициента оперативной готовности объекта от времени
Рисунок 4.4 – График зависимости коэффициента технического использования объекта от времени
5. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
Целью данного расчета является уточненная оценка показателей безотказности и других ПН на основе использования более адекватных моделей отказов и более полного учета факторов, влияющих на безотказность объекта.
5.1 Исходные данные и предварительный анализ
Уточненный расчет проводился для ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаны с использованием программы Electronics Workbench (см. рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованием программы Electronics Workbench
Карта напряжений, позволяющая рассчитать электрический режим любого элемента ФУ, представлена в табл. 5.1.
Таблица 5.1 – Карта напряжений для исследуемого ФУ
Элемент
Рабочее напряжение
Рабочая мощность
Номинальная мощность
Номинальное рабочее напряжение
R3
1,83 В
2 мВт
0,125 Вт
–
R4
6,73 В
59,22 мкВт
С1
0,428 В
50 В
С3
2,26 В
С4
0,026 В
10 В
Перечень комплектующих элементов по данному ФУ представлен в прил. Б. Поскольку специальные элементы теплозащиты не предусмотрены, то берем максимальную температуру окружающей среды Т=50°С. Результаты вибрационного расчета и расчета на ударную прочность предполагаются брать усредненными и учитываются с помощью коэффициентов, определяемым по таблицам в зависимости от условий эксплуатации.
Перед уточненным расчетом был проведен качественный анализ элементной базы ФУ и выделены:
- элементы, имеющие постоянную интенсивность отказов (контактные пайки, резисторы постоянной емкости R3, R4, керамические конденсаторы C1, C3, С4);
- элементы, имеющие непостоянную интенсивность отказов, подверженные при эксплуатации износу (транзистор VT1).
5.2 Уточненный расчет надежности по внезапным отказам
Для каждого элемента схемы определяется уточненное значение интенсивностей отказов по соотношению:
λут=λ0∙∏·i,(5.1)
где λ0 –базовая интенсивность отказов типа элементов, определенных при нормальных климатических условиях и нормальном электрическом режиме;
i – поправочные коэффициенты, учитывающие условия и режимы эксплуатации изделий, особенности конструкции, отработанности технологического процесса и др.
Для резисторов R3, R4 λ0=0,07∙10 ч (пленочные высокостабильные), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Еа=0,08, А=0,71, В=1,1.
По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры (см. табл. 5.2).
,(5.2)
где Т=50°С – температура корпуса.
,(5.3)
где P – мощность рассеяния.
По 5.3 были найдены коэффициенты влияния мощности рассеяния (см. табл. 5.2). Коэффициент влияния жесткости электрического режима был найден по (5.4) (см. табл. 5.2).
,(5.4)
где S=Pраб/Pном-коэффициент нагрузки;
Pраб, Pном – рабочая и номинальная мощности резистора соответственно.
Значение коэффициента влияния уровня качества =10. Значение коэффициента влияния жесткости условий эксплуатации =16 (см. табл. 5.2).
С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для резисторов (см. табл. 5.2).
Для конденсаторов С1, С3, С4 – λ0=0,00099∙10 ч (керамические общего назначения), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Еа=0,35, А=3, В=0,6, Д=0,09 (см. табл. 5.3).
,(5.5)
где С – емкость конденсатора;
D – постоянный коэффициент.
По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры и по (5.5) коэффициент влияния емкости (см. табл. 5.3).
Значение коэффициента влияния последовательного сопротивления =1, коэффициент влияния уровня качества =10, коэффициент влияния жесткости условий эксплуатации =20. С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для конденсаторов (см. табл. 5.3).
Таблица 5.2 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для резисторов
ЭРИ
Ea
A
B
λ0∙10 ч
т
λут.рез∙106
ч
0,08
0,71
1,1
0,07
1,273
0,0886
0,723
10
16
0,913
0,0225
0,2278
Страницы: 1, 2, 3, 4