Вариант 3 (Примеры расчёта курсовой по надёжности (Назаров))

5.5 Окончательный расчет надежности по внезапным отказам ФЯ МПСЗ.

Расчет надежности производится для оценки надежности работы МПСЗ посредством определения средней интенсивности отказов и средней наработки на отказ всего устройства.

Логическая схема для расчета надежности не резервированного устройства в общем случае состоит из последовательного соединения блоков устройства, каждый из которых в свою очередь также представляет собой

последовательное соединение комплектующих элементов. При расчете показателей надежности принимаются следующие допущения: элементы могут находиться в двух состояниях — работоспособном или неработоспособном; отказы элементов статистически независимы, функция вероятности безотказной работы элементов подчиняется экспоненциальному закону. Интенсивность отказов аппаратуры:

где Λ_РЭА - суммарная интенсивность отказов РЭА;

К_ам - коэффициент, учитывающий наличие амортизации аппаратуры (К_ам=0,85 при наличии амортизации, К_ам=1 без амортизации);

К_к.обсл - коэффициент качества обслуживания аппаратуры (Кк.обсл=1 для бытовой РЭА; К_к.обсл=0,5 для РЭА производственно-технического назначения);

n - количество типов изделий в РЭА;

λ_эi - эксплуатационная интенсивность отказов i-го типа изделий.

Средняя наработка изделия до первого отказа:

Т = 1/Λ_РЭА

Вероятность безотказной работы изделия в течение заданного времени t

P(t)=exp(-Λ_РЭА·t)

Математическая модель для расчета эксплуатационной интенсивности

отказов комплектующих элементов имеет вид

где λ₀ - интенсивность отказов компонентов данного типа при отсутствии

механических воздействии для номинальных электрических режимов работы

при температуре окружающей среды (20±5)°С, относительной влажности

(65±15)%, давлении 1113 Па.

Расчет надежности производится на основании справочных данных об

интенсивностях отказов различных радиоэлементов, паяных и разъемных

соединений.

Ввиду отсутствия данных по номинальным интенсивностям отказов

некоторых типов микросхем, эксплуатационная интенсивность отказов для всех типов микросхем берется заведомо завышенной и равной 1·10^-6 1/ч. При этом суммарная эксплуатационная интенсивность отказов всех микросхем:

λ_э = 8·2·10^-6 = 16·10^-6 1/ч.

Интенсивности отказов модуля зажигания и датчиков приведены в таблице 5.12.

Таблица 5.12 – Интенсивности отказов составных частей МПСЗ

Эксплуатационная интенсивность отказов транзисторов:

λ_э = λ_о К_р К_ф К_д.н. К_s1 К_э,

где λ_о – номинальная интенсивность отказов при температуре 55°С;

К_р – коэффициент режима, зависящий от отношения Р / Р_макс;

К_ф – коэффициент, учитывающий функциональное назначение транз-ра;

К_д.н. – коэффициент, зависящий от величины Рмакс;

К_s1 – коэффициент, зависящий от отношения U_КЭ / U_{КЭ макс};

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации.

Результаты расчета эксплуатационной интенсивности отказов

транзисторов приведены в таблице 5.13.

Таблица 5.13 – Результаты расчета интенсивности отказов транзисторов

Эксплуатационная интенсивность отказов конденсаторов постоянной

емкости:

λ_э = λ_о К_р К_с К_э,

где λ_о – номинальная интенсивность отказов при температуре 40°С;

К_р – коэффициент режима, зависящий от отношения U/U_н;

К_с – коэффициент, зависящий от номинальной емкости;

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации.

Результаты расчета эксплуатационной интенсивности отказов

конденсаторов приведены в таблице 5.14.

Таблица 5.14 – Результаты расчета интенсивности отказов конденсаторов

Эксплуатационная интенсивность отказов постоянных металлодиэлектрических резисторов:

λ_э = λ_о К_р К_R К_м К_э,

где λо – номинальная интенсивность отказов при температуре 55°С;

К_р – коэффициент режима, зависящий от отношения Р/Р_н;

К_R – коэффициент, зависящий от величины номинального сопротивления;

К_м – коэффициент, зависящий от величины номинальной мощности;

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации.

Результаты расчета эксплуатационной интенсивности отказов резисторов приведены в таблице 5.15.

Таблица 5.15 – Результаты расчета интенсивности отказов резисторов

Эксплуатационная интенсивность отказов кварцевых резонатора ZQ1:

λ_э = λ_о K_Т К_э ,

где λ_о – номинальная интенсивность отказов при температуре 20°С;

К_Т – коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды (при 55°С К_Т = 1,4);

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации (К_э = 2,5).

λ_э = 0,05·10^-6·1,4⋅2,5 = 0,175·10^-6 1/ч.

Эксплуатационная интенсивность отказов разъемов:

λ_э = λ_о К_э N,

где λ_о – номинальная интенсивность отказов одного контакта (λ_о = 0,01⋅10^-6 1/ч);

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации (К_э = 2,5);

N – количество контактов (N = 43).

λ_э = 0,01·10^-6·2,5·43 = 1,07·10^-6 1/ч;

Эксплуатационная интенсивность отказов паяных соединений:

λ_э = λ_о К_э N,

где λ_о – номинальная интенсивность отказов одного паяного соединения

(λ_о = 0,5·10^-9·1/ч);

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации (К_э = 2,5);

N – количество паяных соединений (N=90 ).

λ_э = 0.5·10^-9·2,5·90 = 0,11·10^-6 1/ч.

Эксплуатационная интенсивность отказов печатной платы:

λ_э = λ_о К_э N⋅(K_c+13),

где λ_о – базовая интенсивность отказов (λ_о = 0,5·10^-10·1/ч);

К_э – коэффициент, зависящий от условий эксплуатации (К_э = 2,5);

N – количество сквозных отверстий (N=65).

K_c – коэффициент, зависящий от количества слоев (для однослойной

платы K_c = 0,5);

λ_э = 0,5·10^-10·2,5·65⋅(0,5+13) = 0,1·10^-6 1/ч.

Суммарная интенсивность отказов изделия определяется по формуле:

Λ_РЭА = (16 + 8,7 + 1,256 + 0,221 + 0,127 + 0,175 + 1,07 + 0,11 + 0,1)·10^-6 =

= 27,8·10^-6 1/ч.

Средняя наработка до отказа:

Т = 1/(27,8·10^-6) = 36024 ч.

Таким образом, расчетная величина средней наработки до отказа

разработанного устройства (36024 ч) удовлетворяет заданной в техническом

задании — не менее 25000 ч.