Порядок расчета

Порядок расчета параметров надежности функционального узла.

Исходные данные для расчета:

- перечень используемых компонентов,

- их количество

- температура окружающей среды

- фактические значения параметров, определяющих надежность из таблиц 2.1, 2.2

Для удобства расчетов однотипные элементы находящиеся при одинаковых близких температурных, и работающие при одинаковых близких электрических режимах, объединяют в соответствующие группы и заносят в таблицу.

Таблица 2.3

Наименование	тип	Кол- -во n	t˚C	Yр	Yн	Констр-ые Характ-ки	k	α	αo ·10^-6	λ i·10^-6	Λ i·10^-6
Резисторы	С2-24 0,25			Р=0,025Вт	Pн=0,25Вт	Металло-оксидные	0,1	0,5	0,04	0,02	0,5
Конденсаторы	К10-17 Н90			U=15B	Uн=50	Керамические	0,3	0,5	0,05	0,025	0,5
Транзисторы	КТ 3102			Pc=50мВт	Pc=250мВт	Si	0,2	0,25	0,5	0,125	1,25
Пайка	-		-	-	-		-		0,005	0,005	7,5
											=9,75

Y_р – фактическое значение параметров определяющих надежность

Y_н – номинальное значение параметров определяющих надежность

P_c – допустимая мощность рассеивания на коллекторе

Графы 1-3 заполняются на основании данных из чертежей функционального узла. 4-5 на основании данных содержащихся в таблицах режимов компонентов полученных в результате измерений сделанных на макете или готовым устройством, а также полученных расчётным путём.

1. По данным технических условий (ТУ) на компоненты определяют значения параметров влияющих на надёжность и конструктивную характеристику компонента, и заносят в графы 6 и 7.

2. По формулам 2.7 – 2.10 определяют коэффициенты нагрузки и заносят в графу 8.

3. По таблице 2.2 определяют значение коэффициента влияния α используя Т_ср и коэффициент нагрузки k из граф 4 и 8 соответственно и полученное значение заносят в графу 9.

4. По таблице 2.1 выбирают значение λ₀ (интенсивность отказов) и заносят в графу 10.

5. По формуле 2.11 рассчитывают интенсивность отказов для компонентов каждой группы работающих при одинаковых условиях и заносят в графу 11.

6. По формуле 2.6 рассчитывают интенсивность отказов Λ_i для для каждой группы компонентов и заносят в графу 12.

7. Находим значение Λ (интенсивность отказов для всего функционального блока) суммируя всё в графе 12 Λ=9,75·10^-6

8. Преобразуем формулу 2.4 к виду:

получаем среднюю наработку на отказ:

9. Определяем вероятность безотказной работы функционального узла в течение времени t_p=10000ч по формуле (2.2):

2.4 Методы обеспечения надежности. Элементы теории надёжности

На этапе проектирования:

Производят расчет задаваясь ориентировочными данными, определяющими условия работы изделия.

1: средняя температура внутри блока

2: ориентировочные значения коэффициентов нагрузки и коэффициентов влияния. На этом этапе повышение надёжности до требуемого по ТЗ значения, можно обеспечить за счет облегчения режимов работы элементов или использовании более надёжных типов элементов. Обычно такими методами удается повысить надёжность не более чем в 2, 3 раза. Для повышения надёжности в десятки раз применяют метод резервирования аппаратуры.

Резервирование – использование дополнительных средств и возможностей с целью сохранения работоспособного состояния системы при отказе одного или нескольких элементов.

Виды резервирования

1 Структурное (использование избыточных (дополнительных) элементов с целью эксплуатации вместо основных при выходе их из строя или паралелльно с основными).

2 Информационное (пример, передача сообщения несколько раз).

3 Временное. Предполагает возобновление работоспособного состояния объекта при отказе, t = t_р + t_в. Т.е. время выполнения операции увеличивается на время восстановления.

4 Функциональное (использование многофункциональных элементов).

Виды структурного резервирования

1 Нагруженное (резервные элементы работают в том же режиме, что и основные).

2 Облегчённый (резервные элементы готовы к работе, но не работают).

3 Ненагруженный (есть резервные элементы, но они не работают).

Различают

1 Общее резервирование (резервируется вся система в целом).

2 Раздельное (групповое и поэлементное).

Различают

1 Постоянное резервирование (резерв находится в том же режиме, что и основные элементы; резервирование выполняется без перестройки структуры).

2 Резервирование замещением (группа основных элементов резервируется с использованием переключателей; функции основных элементов передаются резервным только после отказа основных).

Модели резервирования

Структурное резервирование использует структурные модели надёжности – графическое изображение структур, где выделены элементы и связи, выполняющие основные функции данной схемы. При этом предполагают, что отказы независимы. Если отказы зависимы, то их объединяют.

Последовательная (). Система работоспособна, если работоспособны все подсистемы.

Параллельная ().

M – кратность резервирования, это отношение числа резервных устройств к числу основных.

При общем постоянном резервирования:

(2.12)

(2.13)

Здесь Р(t_p) – вероятность отказа не резервированного изделия

Т_ср – средняя наработка на отказ не резервированного изделия

m – кратность резервирования

в самом простом случае при m=1:

P(t_p)=0,9;

На этапе производства РЭА:

Надежность повышается при минимизации или полном исключении ручного труда в процессе изготовления.

Применение автоматизации и механизации сборочного процесса. Применение микросхем и микросборок, новых прогрессивных разработок в элементной базе и технологии производства.

На этапе эксплуатации:

Надёжность приборов определяется её ремонтопригодностью, которая характеризуется требованиями.

1. Изделие должно иметь встроенную систему контроля или специальное оборудование, проверяющее работоспособность изделия и определяющее отказавшее устройство с точностью до сменной части (блока).

2. Изделие формируется «ЗИП» (запасным имуществом), содержащим устройства необходимые для замены вышедших из строя устройств в процессе эксплуатации.

3. Конструкция изделия должна допускать быструю замену вышедших из строя составных частей, без применения пайки.

4. При замене составных частей на исправные взятые из «ЗИП» не должны производится подгоночные или регулировочные работы.

Класс готовности	Показатель готовности	Продолжит-сть простоев в год	Пример	Терминология
I	>90	> 1 месяца	Авто Ягуар	Надёжная система
II	>99	< 4 дней	Многопроц. Серверы Unix/NT
III	>99,9	< 9 часов	Кластер Unix/NT	Высоконадёжная система
IV	>99,99	~ 1 час	Mainframe и Unix/NT кластеры высшего уровня	Отказоустойчивая система
V	>99,999	~ 5 минут	IBM S/390	Безотказные системы
VI	>99,9999	~ 30 секунд	Бортовое обрудование, оборонные системы

Дата добавления: 2015-04-30