Вариант 2 (Примеры расчёта курсовой по надёжности (Назаров))

1. Расчет надежности конструкции лабораторного макета автогенераторов

11.1. Основные понятия надежности

Под надежностью понимается свойство РЭА выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени при определенных условиях эксплуатации.

Надежность РЭА - специфическое понятие, резко отличающееся от привычных в радиотехнике понятий, таких, как чувствительность и избирательность приемного тракта, точность, помехозащищенность и т.д.

Специфичность надежности состоит в том, что это качественное понятие, которое трудно определить каким-либо одним числовым показателем. Надежность зависит от большого числа различных переменных факторов, которые в большинстве своем являются случайными величинами.

В число понятий, непосредственно связанных с надежностью, входит понятие работоспособности.

Работоспособность — состояние радиоизделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Работоспособность имеет основное значение для решения многих вопросов надежности РЭА. Практически можно считать радиоизделие надежным, если оно сохраняет свою работоспособность в течение требуемого интервала времени в предусмотренных для него эксплуатационных условиях.

Понятие работоспособности не следует путать с термином «исправность». Например, радиоприемник с перегоревшей лампочкой подсвета шкалы остается работоспособным, хотя не может считаться исправным.

Надежность является основным показателем качества радиоизделия. А качество - это совокупность свойств, определяющих степень пригодности РЭА для практического применения в соответствии с назначением. Основными из показателем качества радиоизделия принято считать:

• безотказность,

• долговечность,

• ремонтопригодность

• сохраняемость.

Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение требуемого времени при эксплуатации и не иметь отказов в заданных условиях.

Долговечность - это свойство РЭА сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодностью называется свойство радиоизделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемостью принято называть свойство РЭА сохранять эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации.

Оценка надежности РЭА будет полной и всесторонней, если будут приведены показатели всех перечисленных выше свойств.

Понятие отказа является одним из самых важных в теории надежности.

Отказом называется событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособности изделия, т.е. когда имеет место уход хотя бы одного из особо важных (рабочих) параметров за пределы установленных допусков.

По степени и видам проявления отказы принято разделять на классы, указанные в табл. 11.1.

Таблица 11.1.

Постепенный отказ – возникает в связи с постепенным изменением основных параметров изделия в течении времени хранения и эксплуатации из-за необратимых медленных физико-химических процессов, происходящих в изделии и каждой его детали в результате их износа и старения.

Внезапный отказ – возникает в результате скачкообразного изменения значения одного или нескольких основных параметров изделия.

Полный отказ – приводит к полному нарушению работоспособности изделия.

Частичный отказ – вызывает ухудшение качества функционирования изделия.

Независимый отказ - называется отказ, возникающий независимо от того, произошли или нет отказы других элементов системы.

Зависимый отказ – происходят в результате воздействий, которые возникают из-за выхода из строя взаимосвязанных элементов.

Более общим, нежели отказ, является понятие неисправности.

Неисправностью – называется любое состояние РЭА, при котором она не удовлетворяет хотя бы одному из требований технической документации как в отношении основных параметров, так и второстепенных (требования ТЗ, невыполнение которых фактически не отражается на работоспособность РЭА, т.е. дефекты: вмятина, царапина и т.д.).

Категория параметрических отказов - объединяет все отказы в виде ухода параметров за пределы заданных допусков.

К этой категории относятся:

• постепенные отказы, вызванные необратимыми изменениями параметров в результате старения;

• частичные и самоустраняющиеся отказы, вызванные обратимыми изменениями параметров в результате воздействий температуры, влаги, радиации.

Такое деление отказов является до некоторой степени условным, так как в отдельных случаях бывает трудно отделить одну категорию отказов от другой. Но это деление необходимо, потому что каждая из названных категорий отказов характеризуется своим статистическим распределением и своей методикой расчета.

В основу методик расчета надежности РЭА, учитывающих внезапные отказы, положен экспоненциальный закон распределения, а в методики расчета, учитывающие параметрические отказы, - нормальный закон.

Анализ неисправностей по причинам позволяет разработать рекомендации по устранению систематических отказов и дефектов, по снижению внезапных отказов и по отысканию возможностей, позволяющих отдалить срок наступления постепенных отказов путем устранения схемно-конструктивных недостатков, изменения технологии производства и внедрения обоснованных методов эксплуатации РЭА.

Введение количественной оценки надежности позволяет:

1. производить расчет надежности при проектировании, производстве и эксплуатации РЭА.

2. сформулировать конкретные тактико-технические требования по надежности проектируемой РЭА.

3. заранее рассчитать срок службы РЭА, объем запасного комплекта, резерв аппаратуры и т.д.

В процессе производства и эксплуатации РЭА на ее элементы и узлы воздействует большое количество случайных факторов, вызывающих разброс надежности РЭА и ее показателей. Поэтому используются вероятностные методы количественной оценки надежности РЭА.

Основными показателями надежности РЭА являются:

1. вероятность безотказной работы: P(t) = No/N(t);

2. интенсивность отказов: λ(t) = n(Δt)/ N(t)*Δt;

3. вероятность отказа: Q(t) = 1 – P(t);

4. частота отказа: f(t) = n(Δt)/ No*Δt;

5. средняя наработка до отказа: Т = Σti/n;

6. средняя наработка на отказ: То = Σti/n .

11.2. Расчет надежности конструкции лабораторного макета автогенераторов

Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности изделия и условиям эксплуатации.

Расчет надежности выполняется на основе логической модели безотказной работы РЭС. При составлении модели предполагаются следующие ограничения и допущения:

• распределение отказов во времени экспоненциальное;

• отказы элементов - события взаимно независимые;

• в один и тот же момент времени может произойти только один отказ;

• элементы могут находится только в двух состояниях - работоспособном и неработоспособном.

Анализ работоспособности принципиальной электрической схемы лабораторного макета автогенераторов.

Таблица №11.2.1.

Из анализа схемы видно, что при отказе любого элемента перечисленного в таблице №11.2.1. схема не работоспособна. Тогда при построении схемы и модели надежности будет использоваться последовательная схема надежности - наиболее отказоопасная, т.к. не используется резервирование.

Схема надежности будет выглядеть следующим образом:

Р_R1

Р_R2

Р_C1

Р_C2