--PAGE_BREAK--4.2 Расчет показателей надежности и сравнение с заданными
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
В результате Ррасч(tб.р..).=0.963
Необходимым условием данногорасчетаявляетсявыполнение следующихнеравенств: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
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∑Bопределяется 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
Цельюданногорасчета являетсяуточненная 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 расчетпроводилсядля ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаныс использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench(см. рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench
Карта напряжений, позволяющая рассчитать электрический режим любого элемента ФУ, представлена в табл. 5.1.
Таблица 5.1 – Карта напряжений для исследуемого ФУ
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
R3
,08
,71
1,1
0,07
1,273
,0886
0,723
10
16
0,913
R4
,08
,71
1,1
0,07
1,273
,0225
0,71
10
16
0,2278
Таблица 5.3 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для конденсаторов
ЭРИ
Еа
А
В
Д
λ0∙10
ч
λут.конд∙106
ч
С1
0,35
3
0,6
0,09
0,00099
0,234
2,872
1
10
20
0,133
С3
0,35
3
0,6
0,09
0,00099
0,234
2,872
1
10
20
0,133
С4
0,35
3
0,6
0,09
0,00099
0,537
2,872
1
10
20
0,305
Общая уточненная интенсивность внезапных отказов по данному ФУ определяется суммой уточненных внезапных отказов ЭРИ, λут.i=1,712∙10-6 ч. График зависимости вероятности безотказной работы от времени исследуемого ФУ по внезапным отказам представлен на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 – График зависимости вероятности безотказной работы от времени при внезапных отказах исследуемого ФУ
продолжение
--PAGE_BREAK--