Расчет надежности ЭА

Определив из ТЗ требуемую вероятность безотказной работы аппара­туры, конструктор распределяет эту вероятность по составляющим ЭА мо­дулям, подбирает элементы с необходимыми интенсивностями отказов, вы­являет потребность и глубину резервирования, принимает меры по защите аппаратуры от воздействий дестабилизирующих факторов.

Расчет надежности ЭА состоит в определении числовых показателей надежности P(t) и Т_ср по известным интенсивностям отказов комплектую­щих ЭА элементов. При этом считается, что, если выход из строя любого элемента приводит к выходу из строя всей ЭА, то имеет место последова­тельное включение элементов. Усредненные данные по интенсивностям от­казов микросхем, электрорадиоэлементов, узлов и электрическим соедине­ниям приведены в табл. 4.14.

При конструировании необходимы данные об ожидаемых изменениях характеристик элементов в течение всего срока службы ЭА. Например, если разрабатывается аппаратура со сроком службы 10 лет, то необходимо пред­варительно в течение 10 лет, если не используется какой-либо метод уско­ренных испытаний, собирать данные об изменении параметров комплек­тующих элементов, что в общем случае нереально, так как за это время мо­жет устареть как элементная база, так и сама разрабатываемая ЭА.

Таблица 4.14. Интенсивности отказов комплектующих и электрических соединений

Элемент	Интенсивность отказов,
λ • 10^-6 1/ч
Микросхемы в пластмассовом корпусе	0,1
Микросхемы в керамическом корпусе	0,01
Маломощные транзисторы	0,05
Мощные транзисторы	0,5
Маломощные диоды	0,02
Мощные диоды	0,2
Углеродистые резисторы	0,01
Проволочные резисторы	0,5
Регулируемые резисторы	2,0
Конденсаторы танталовые	0,02
Конденсаторы электролитические	0,2
Кристалл кварца	0,05
Переключатели	0,2
Реле	0,5
Вентиляторы	2,0
Трансформаторы	0,5
Пайка ручным способом	0,2
Пайка автоматическим способом	0,002
Разъемный контакт	0,05
Соединение «под винт»	0,08
Соединение накруткой	0,0012
Соединение сваркой	0,0006
Соединение обжимкой	0,006

Поэтому трудно ожидать совпадения реального и рассчитанного по­ведения системы, но расчеты надежности необходимо выполнять, так как в ТЗ на разработку всегда указываются требуемые показатели надежности.

Вероятность безотказной работы системы будет

где q_i(t) и P_i(t) — соответственно вероятность отказа и вероятность безот­казной работы /-го модуля за время t; n — число модулей системы. Из (4.8) и (4.13) получим

где λ_i(t) — интенсивность отказов i-го модуля системы.

Обозначив , получим

Модули одного иерархического уровня имеют приблизительно рав­ную надежность. Тогда для системы из К групп модулей одного уровня

где n_i — число модулей i-го уровня иерархии.

Для экспоненциального закона распределения, когда интенсивность отказов можно считать величиной постоянной,

В общем случае надежность конструкции зависит от соотношения прочности и устойчивости, закладываемых в конструкцию при разработке, к нагрузке, которую приходится выдерживать аппаратуре в процессе эксплуа­тации. Под прочностью здесь понимается способность аппаратуры выдер­живать без разрушений внешние температурные, механические, влажностные и прочие воздействия, под устойчивостью — способность к работе при тех же воздействиях.

Создание аппаратуры без излишних запасов прочности — важная и сложная задача, поскольку конструктор не всегда имеет четкие количест­венные параметры внешних воздействий, отсутствуют или имеются неточ­ные математические модели, позволяющие весьма ориентировочно произве­сти указанную оценку. Это приводит к внесению в конструкцию завышен­ных запасов прочности и устойчивости, так называемых коэффициентов незнания, уточнение которых — условие успешного обеспечения заданной надежности при минимальной себестоимости.

Дата добавления: 2014-01-04