По надійності

До розрахунково-графічних і практичних робіт

Методичні вказівки

Донецьк-2009

ВСТУП

Надійність - дуже важлива властивість будь-якого виробу. Тому оцінка надійності необхідна в будь-якій розробці.

Дані методичні вказівки повинні допомогти студентам правильно виконати деякі види розрахунку надійності. Крім того, у вказівках викладені правила оформлення домашніх завдан. Розрахунково-графічна робота №1 що містить наближений розрахунок безвідмовності, розрахунок ремонтопридатності і визначення кількості запасних частин, необхідних для обслуговування партії приладів.

У роботі №2 виконується уточнений розрахунок надійності, що враховує умови і режим роботи виробів.

Оскільки головну складність в цьому розрахунку складає визначення режиму роботи ЕРЕ, цьому питанню присвячено декілька розділів, і наведені приклади таких розрахунків.

1 НАБЛИЖЕНИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ

1.1 РОЗРАХУНОК БЕЗВІДМОВНОСТІ

Для розрахунку надійності (безвідмовності) необхідно скласти структурно-логічну схему (СЛС), що визначає алгоритм розрахунку.

На СЛС елементи, відмова яких приводить до відмови пристрою, з'єднуються послідовно, а елементи, дублюючі один одного, лише спільна відмова яких приводить до відмови пристрою, з'єднуються паралельно.

Імовірність безвідмовної роботи (ВБР) послідовно з’єднаних на СЛС елементів, дорівнює добутку ВБР цих елементів:

(1)

При паралельному з'єднанні елементів на СЛС вірогідність відмови ланцюга з двох паралельно сполучених елементів дорівнює добутку імовірністі відмов цих елементів:

(2)

Або ; (3)

Підставляючи значення в , получимо:

(4)

Розрахунок ВБР ланцюга з двох паралельно з’єднаних ланок краще робити по формулах (2) і (3).

За наявності елементів, що виконують допоміжні функції, відмова яких не приводить до відмови всього пристрою або системи, їх виділяють в окрему групу. Загальну інтенсивність відмов такої групи визначають як інтенсивність пошкоджень, які переводять пристрій із справного стану в працездатний. Середній час виправлення пошкоджень також визначають окремо.

В цьому випадку доцільно побудувати граф:

де 1. – справний стан;

2. – працездатний стан;

3. – непрацездатний стан;

λ _отк. – інтенсивність відмов;

λ _пов. – інтенсивність пошкоджень;

μ _восст. – інтенсивність усунення відмов;

μ _пов. – інтенсивність поновлення пошкоджень;

Наближений розрахунок надійності виконується тоді, коли є варіант принципової електричної схеми.

При цьому розрахунку режим роботи ЕРЕ не враховується.

Данні розрахунку зводяться у таблицю. (Таблиця 1.1).

1. У першій колонці «Найменування ЕРЕ» записуються назва і тип ЕРЕ відповідно до таблиці 4.1 [1], або додаток А.

2. У другій колонці «кількість N_i» проставляють кількість однотипних елементів.

3. У третю колонку заносять значення «», 10^-6 .

4. У четвертій колонці знаходиться результат розрахунків добутків «» - підсумовування яких, дає .

5. У п'ятій колонці записані коефіцієнти відмов, що визначаються за формулою .

Коефіцієнти відмов також підсумовуються (для контролю). Сума повинна дорівнювати одиниці. По відхиленню визначають правильність розрахунків.

Значення показує вплив кожного типа комплектуючих на загальну надійність пристрою.

Таблиця 1.1

Найменування й тип ЕРЕ	Ni	λтабл.i, 10^-6 1/годину	Ni*λтабл.i

1.2 РОЗРАХУНОК РЕМОНТОПРИДАТНОСТІ

При розрахунку ремонтопридатності визначається середній час ремонту. Для цього до таблиці 1.1, отриманій при наближеному розрахунку надійності, додаються дві колонки (Таблиця 1.2).

6. Середній час ремонту (заміни) ЕРЕ(Таблиця 4.22 [1]) – .

7. Добуток . Остання колонка підсумовується і результат є середнім часом відновлення виробу (об'єкту) .

Маючи ці дані, можна визначити, скільки виробів може обслуговувати один майстер. Для цього можна узяти термін – один тиждень (тривалість робочого часу за будь-який термін: місяць, квартал, рік – визначається по тижневому навантаженню).

За тиждень один майстер може відремонтувати (при семигодинному робочому дні)

.

На обслуговування один майстер може узяти стільки приладів, скількома забезпечить кількість відмов в тиждень, рівне . Один прилад за тиждень при цілодобовій роботі відмовить

.

Кількість приладів, які майстер може узяти на обслуговування дорівнює

.

Таблиця 1.2

Найменування й тип ЕРЕ		,

1.3 РОЗРАХУНОК ЗІП

Для ремонту відновлювальних виробів (об'єктів) необхідний набір запасних ЕРЕ, що дозволяють замінити ті, які вийшли з ладу. Розрахунок кількості запасних ЕРЕ виконується виходячи з інтенсивності відмов ЕРЕ, часу, на який замовляється ЗІП, і кількості обслуговуваних виробів.

Розрахуємо ЗІП на 1000 виробів, виходячи з того, що запасні ЕРЕ замовляються один раз в рік.

Для розрахунку складаємо таблицю (Таблиця 2).

1. У першій колонці записується найменування елементів з однаковими параметрами.

2. У другій колонці проставляють стандартні позначення елементів (тобто всю інформацію, необхідну для замовлення). Наприклад: КТ315А, К155ИЕ7, МЛТ-2-150 Ом – 5%.

3. У третю колонку заноситься кількість елементів з однаковими параметрами, що містяться в одному пристрої.

4. У четвертій колонці записується інтенсивність відмов λ_табл.i.

5. У п'ятій колонці записується добуток λ_i*N_i.

6. У шостій колонці прораховується розрахункова кількість елементів .

٭ Значення λ_i у таблиці потрібно помножити на 10^-6. Кількість годин в році 8760. Замовлення робиться для 1000 приладів. Добуток цих трьох чисел дає 8,76.

7. У сьомій колонці записується кількість ЕРЕ, що замовляється (округляється у велику сторону з урахуванням норм постачання)

Таблиця 2

Найменування елементів	Позначення	Nод.парам	λтабл.i	λi*Ni

1.4 ОФОРМЛЕННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ №1

МЕТА: навчитися виконувати наближений розрахунок надійності пристроя, ремонтопридатності виробу, а також розрахунок ЗІП.

Рисунок 1 – Схема підсилювача

ХІД РОБОТИ

Складаємо СЛС. У даній схемі вихід з ладу будь-якого елемента приведед до відмови пристрою. Тому СЛС буде ланцюгом послідовно з’єднаних елементів.

1. Наближений розрахунок безвідмовності.

1.1. Розрахунок безвідмовності виконуватимемо для схеми підсилювача з вихідним каскадом, що підсилює напругу сигналу (рис.1). Режим роботи елементів враховуватися не буде.

1.2. У таблицю 1.1 заносимо найменування ЕРЕ, їх кількість, інтенсивність відмов (послатися на джерело), а також добуток .

1.3. Коефіцієнти відмов, які показують вплив кожного типа комплектуючих на загальну надійність пристрою, визначаємо за формулою:

Таблиця 1.1

Найменування і тип ЕРЕ	Ni	λтаблi, 10^-6, 1/година	Ni* λтаблi, 10^-6, 1/година
резистори постійні		0,07	1,82	0,072
резистори змінні		0,5		0,040
конденсатори паперові		0,3	1,8	0,072
конденсатори електроліт		0,135	0,945	0,037
транзистори германієвий малопотужний		1,4	12,6	0,504
транзистори германієвий малопотужний				0,20
діод германієвий		0,68	0,68	0,027
пайки		0,01	1,15	0,046
Сума			24,995	1,000

1.4. Інтенсивність відмови пристрою буде:

; ;

2. Розрахунок ремонтопридатності

2.1. У таблицю 1.2 заносимо всю таблицю 1.1 та 2 додаткових стовпця: 6. - середній час ремонту (заміни) ЕРЕ , посилатися на джерело и 7. - добуток

Таблиця 1.2

Наближений розрахунок надійності

Найменування і тип ЕРЕ	Ni	, , 1/годину	Ni* λтаблi, 10^-6, 1/годину
резистори постійні		0,07	1,82	0,073	0,4	0,029
резистори змінні		0,5		0,040	0,5	0,02
конденсатори паперові		0,3	1,8	0,072	0,7	0,05
конденсатори електроліт		0,135	0,945	0,038	0,7	0,026
транзистори германієвий малопотужний		1,4	12,6	0,504	0,5	0,252
транзистори германієвий малопотужний				0,200	0,5	0,1
діод германієвий		0,68	0,68	0,027	0,4	0,011
пайки		0,01	1,15	0,046	0,3	0,014
Сума			24,995	1,000		0,502

У розрахунковій роботі №1 приводиться лише таблиця 1.2.

2.2. Середній час відновлення об'єкту

2.3. За один тиждень один майстер може відремонтувати наступну кількість виробів (при робочому тижні 41 година):

2.4. Один прилад за тиждень при цілодобовій роботі відмовить

2.5. Кількість приладів, які майстер може узяти на обслуговування дорівнює

3.Розрахунок ЗІП

Розрахуємо ЗІП на 1000 виробів, виходячи з того, що запасні ЕРЕ замовляються один раз на рік. Для розрахунку складаємо таблицю 2, в якій записуємо найменування елементів з однаковими параметрами, їх позначення і кількість, інтенсивність відмов, а також розрахункова кількість елементів.

Таблиця 2

Найменування елементів	Позначення	Nод.парам	λтабл.i	λi*Ni
Резистори
R1	МЛТ-0,125-470к-5%		0,07	0,07	0,6132
R2, R15,R17	МЛТ-0,125-2к-10%		0,07	0,21	1,8396
R3, R7	МЛТ-0,125-3к-10%		0,07	0,14	1,2264
R4	МЛТ-0,125-200-5%		0,07	0,07	0,6132
R5, R8	СП-1-47к-10%		0,5		8,76
R6, R10	СП-0,125-10к-5%		0,5		8,76
R9	МЛТ-0,125-300-5%		0,07	0,07	0,6132
R11, R19	МЛТ-0,125 —20к-10%		0,07	0,14	1,2264
R12	МЛТ-0,125-30к-5%		0,07	0,07	0,6132
R13	МЛТ-0,125-1,5к-10%		0,07	0,07	0,6132
R14	МЛТ-0,125-47-5%		0,07	0,07	0,6132
R16	МЛТ-0,125-15к-10%		0,07	0,07	0,6132
R18	МЛТ-0,125-36-10%		0,07	0,07	0,6132
R20	МЛТ-0,125-510-5%		0,07	0,07	0,6132
R21	МЛТ-0,125-43к-10%		0,07	0,07	0,6132
R22	МЛТ-0,125-4,3к-10%		0,07	0,07	0,6132
R23, R26	МЛТ-0,125-430к-10%		0,07	0,14	1,2264
R24, R25	МЛТ-0,125-27к-10%		0,07	0,14	1,2264
R27, R28	МЛТ-0,125-150-5%		0,07	0,14	1,2264
Конденсатори
С1	К50-16-50мк*15В-10%		0,135	0,135	1,1826
С2	К50-16-5мк*15В-10%		0,135	0,135	1,1826
С3	К21-7-3900-10%		0,3	0,3	2,628
С4	К21-7-0,022мк-10%		0,3	0,3	2,628
С5	К50-16-1мк*15В-10%		0,135	0,135	1,1826
С6	К21-7-0,05мк-10%		0,135	0,135	1,1826
С7	К21-7-0,5мк-10%		0,135	0,135	1,1826
С8	К50-16-30мк*15В-10%		0,135	0,135	1,1826
С9	К50-16-100мк*10В-10%		0,135	0,135	1,1826
С10	К22У-1-300-10%		0,3	0,3	2,628
С11	К21-7-51-10%		0,3	0,3	2,628
С12	К50-16-200мк*10В-10%		0,135	0,135	1,1826
С13	К50-16-500мк*15В-10%		0,135	0,135	1,1826
Транзистори
VT1, VT2, VT3	ГТ309А		1,4	4,2	36,792
VT5, VT9	МП38А		1,4	4,2	36,792
VT7, VT8	МП41А		1,4	2,8	24,528
VT10	ГТ404Б		1,4	1,4	12,264
Діод
V6	Д9Б		0,68	0,68	5,9568
Стабілітрон
V4	КС107А				43,8

Висновок. У висновках слід оцінити пристрій і розрахунок надійності (перераховувати, що зроблено, не треба).

Перелік посилань:

1. Джерело, звідки узята схема

2. Джерела довідкових даних.

2 УТОЧНЕНИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ

Складається СЛС, як в розділі 1. Для кожного ланцюжка СЛС складається окрема таблиця

В цьому розрахунку безвідмовність пристроїв визначається з урахуванням режимів роботи елементів. Враховується також температура довкілля (розрахункова температура приймається на 10…15⁰С вище), час роботи (годин на добу), механічні дії, вологість і атмосферний тиск. Дані розрахунку зводяться в таблицю (Таблиця 2.1)

1. У першій колонці приводяться умовні позначення елементів на схемі (R1,c1,vt1.). Можна об'єднувати елементи одного номінала, якщо вони працюють в однаковому режимі

2. У другій колонці приводиться тип і номінал елементу (МЛТ-0,25-1К, МБМ-0,5МКФ 160В, КТ-315А) назва, якщо воно не зрозуміле.

3. У третій колонці проставляється кількість однакових елементів, що працюють в однаковому режимі.

4. У четвертій колонці указується позначення параметра, по якому визначається коефіцієнт навантаження, і його значення (Р=0,1Вт, U=13B, I=32мА).

5. У п'ятій колонці указується номінальне значення параметра (0,125Вт, 16В, 40мА).

6. У шостій колонці проставляється значення коефіцієнта навантаження, рівне відношенню фактичного значення параметра к його номінальному значенню. Якщо , елемент вимагає заміни.

7. У сьому колонку заносяться значення коефіцієнта , що враховує режим роботи і температуру. Цей коефіцієнт знаходиться по таблицях 4.4.4.6 [1] або графікам (додаток В).

8. У восьмій колонці проставляється коефіцієнт , залежний від технологій виготовлення. Для резисторів визначається по таблиці 4.7, для конденсаторів по графіках (додаток Г), для ППП приймається рівним 1.

9. У дев'ятій колонці проставляється значення , яке береться з додатку А або з табл. 4.1 [1] для більшості ЕРЕ, а для ІМС – з таблиць 4.11, 4.13. Для розрахунку береться максимальне значення , оскільки нам невідомі умови, для яких визначалися значення цих коефіцієнтів.

10. У десяту колонку заносяться значення , яке визначається по формулі

11. У одинадцяту колонку заносяться значення у відключеному стані, це значення може мінятися в досить широких межах залежно від умов, в яких працює пристрій. Ми прийматимемо

.

12. У дванадцяту колонку заноситься розрахункове значення , яке визначається за формулою

де tраб – час роботи пристрою на добу.

13. У тринадцяту колонку проставляють значення добутку _. Числа, занесені в цю колонку, підсумовуються і дають у результаті пристрою.

14. У чотирнадцяту колонку заносять значення коефіцієнтів відмов, які визначається по формулі

де чисельник береться з відповідного рядка колонки тринадцять, а знаменник рівний сумі всіх добутків: , отриманій в цій же колонці.

15. П'ятнадцята колонка містить значення , які беруться з таблиці 4.22. Оскільки студент має в своєму розпорядженні інформацію про час відновлення при виході з ладу різних елементів, він може вибрати будь-яке значення в межах, вказаних в таблиці 4.22, і навіть за межами цих значень, якщо для цього є підстава.

16. Остання, шістнадцята колонка містить добуток , підсумовування яких дає середній час відновлення пристрою

Приклад заповнення таблиці приведений нижче.

Таблиця 2.1

Уточнений розрахунок надійності.

Умовне позначення на схемі	Тип і номінал елементу	Кількість Ni	Параметр і його значення	Номінал	Kн
R1, R2, R6	МЛТ-0.5-1К		P=0.3 Вт	0.5	0.6	0.73
VT1, VT5	КТ 814 А		P=0.5 Вт		0.5	0.4
C1, C7	К50-6-16в-100 мкФ		U=12 В		0.75	0.54

								i
0.6	0.07	0.03	0.007	0.019	0.057	0.012	0.5	0.006
	1.44	0.576	0.144	0.36	0.72	0.144	0.6	0.086
	0.135	0.146	0.014	0.08	0.16	0.032	0.5	0.016
	= 1.45	= 0.188		= 0.108

Примітка: у приклад заповнення таблиці 2.1 прийняті , час роботи 12 годин на добу.

Дата добавления: 2015-04-30