Надежность и определение среднего времени безотказной работы

 

3.1 Расчет количественных характеристик надежности схемы при

непрерывной работе. Расчет среднего времени безотказной работы.

 

Для каждого типа элементов по табл. 8 из [5] определим интенсивности отказов в номинальном режиме λ_jн и поместим их в 5-й столбец табл. 3.1.

Таблица 3.1

п/п	наименование	тип элемента	кол-во элементов ni	ин-ть отказа λjн 10-6 ч-1	ин-ть отказа λj 10-6 ч-1	ni*λj	Коэффи-циент нагрузки Кн	Поправоч-ный коэффициент αj	λj*α*ni 10-6 ч-1
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Конденсатор	К10-17	1	0,02	0,0462	0,1386	0,5	1	0,0693
2	Резистор	C2-33	8	0,06	0,1386	0,9702	0,5	1,16	0,5627
3	Микросхема		4	0,02	0,0462	0,1848	1	1	0,1848
5	Транзистор	КП707	2	0,03	0,0693	0,1386	1	1	0,1386
	ИТОГО					13,9755			8,4537

 

Интенсивности отказов элементов с учетом условий их эксплуатации λ_j определим по формуле

λ_j = λ_jн К_λ                                                                                          (3.1)

где, λ_jн – интенсивность отказов элементов при лабораторных условиях работы,

К _λ – поправочный коэффициент.

Для рассматриваемого случая коэффициент К_λ = К_λ1∙К_λ2∙К_λ3,

где, К _λ1 – учитывает суммарные воздействия вибраций ударных нагрузок (в соответствии с табл. 4 из [5], К _λ1 = 1,65);

К _λ2 – учитывает воздействия температуры и влажность (в соответствии с табл. 5 из [5], К _λ2 = 1);

К _λ3 – учитывает влияние атмосферного давления (в соответствии с табл. 6 из [5], К _λ3 = 1,4).

Таким образом, формула (3.1) запишется:

λ_j = 1,65∙1∙1,4∙λ_jн = 2,31∙λ_jн

Пользуясь полученным соотношением, вычислим λ_j для всех типов элементов и поместим эти данные в 6-й столбец таблицы 3.1. По данным 4-го и 6-го столбцов таблицы 2 вычислим 7-й столбец.

Интенсивность отказов системы λ_с найдем по формуле [3.2]:

                                                                            (3.2)

т.е. суммированием значений величин в 7-ом столбце таблицы 3.1. В результате получим

Оценим теперь основные показатели надежности РЭА с учетом режимов работы ее элементов (коэффициента нагрузки и температуры.

Для каждого типа элемента и соответствующего ему режима из табл. 7 [5] выпишем значения поправочных коэффициентов a_j и поместим их в 9-й столбец таблицы 3.1.

Вычислим произведение λ_j∙a_j∙n_i (перемножив 7-й и 8-й столбцы таблицы 3) и поместим его значение в 10-й столбец. Интенсивность отказа системы λ_с определим по формуле

Среднее время безотказной работы системы:

,

что составляет: 4928 дней или 164 месяца или 13,7 лет.

  

 

5.2 Расчет надежности схемы при цикличной работе.

 

Примем количество циклов “включено - выключено” за один час работы равным 2 (f_ц=2). По графику рис.13 [6] определим коэффициент, учитывающий изменения интенсивности отказов за счет цикличности: F_ц=15.

Влияние цикличности на работу аппаратуры исследовано еще не достаточно. Имеющиеся данные устанавливают лишь эмпирическую зависимость между интенсивностями отказов аппаратуры при непрерывной и циклической работе по формуле

Λ_ц= λ_с *(1+ F_ц* f_ц),                                                                       (3.3)

где λ_с – интенсивность отказов при непрерывной работе системы;

F_ц  - коэффициент учитывающий изменения интенсивности отказов за

счет цикличности;

f_ц – число циклов ''включено – выключено'' на 1час непрерывной работы (2);

Определим интенсивность отказов при цикличной работе

Λ_ц=8,4537·10^-6·(1+2·15) = 0,000262 час^-1

или 159 дней или 5,3 месяца.

 

Расчет виброустойчивости

 

Для аппаратуры группы 2 механические вибрации частотой от 100 Гц до 1 кГц оказывают разрушительное воздействие. Рассчитаем резонансную частоту механических колебаний собранного охранного устройства.

1 Размеры печатной платы:

длина (L) ─ 75мм;

ширина (B)─ 55мм;

высота (h)─ 1,5мм.

2 Масса изделия (m): 78г.

3 Определяем цилиндрическую жесткость:

где, E ─ модуль упругости, Е = 3,02*10¹⁰ Н/м;

h ─ толщина платы, h=1,5*10^-3 м;

V ─ коэффициент Пуассона, V = 0,22.

где, к ─ коэффициент зависящий от способа крепления платы к корпусу;

k = 9,87; α = 1; β = 2,57; γ = 5,14.

Расчет показал, что полученное значение не входит в диапазон опасных частот для данного устройства [7].

Тепловой расчет системы

 

1 Расчет поверхности корпуса блока:

L₁─ условная длина, 75мм;

L ₂─ условная ширина, 55мм;

L ₃─ условная высота, 16мм.

2 Определим условную поверхность нагретой зоны:

где К_з ─ коэффициент заполнения;

 

3 Определим удельную мощность блока:

где, Q ─ потребляемая мощность, 0,45Вт.

По графику зависимости температуры внутри блока от удельной мощности блока определим температуру перегрева внутри блока V=4ْС, что для данного устройства допустимо и не нарушит ритм его работы [7].