Конспект лекций (1040918), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Обычно расчленение производится так, что отдельныечасти представляют собой конструктивно самостоятельные узлы, блоки или приборы и устройства, независимые в отношении отказов от других частей. Если отказы соседних частей (узлов, блоков и т. д.) зависят друг от друга, то их объединяют в одну общую часть, для которой находят расчетом (или экспериментальным путем) общую количественную характеристику надежности.Такие отдельные части, имеющие самостоятельные количественные характеристики надежности, называют элементом расчета надежности изделия.4.Для расчета вероятности безотказной работы изделия составляютфункциональную структурную схему изделия, в которую входят все элементы131 расчета надежности (т. е. узлы, блоки, приборы, устройства), необходимые длявыполнения заданной основной функции изделия.
Остальные элементы (узлы,блоки, приборы, устройства), несущие вспомогательные функции, например,функции контроля или сигнализации и т. п., обычно в схеме не показываются, аучет влияния их отказов на общую вероятность безотказной paботы изделия производится при оценке вероятности безотказной работы тех элементов расчета надежности, с которыми они функционально связаны.5.Формулируются понятия отказа для всего изделия и для отдельныхэлементов расчета надежности, как в отношении постепенных, так и внезапныхотказов.6.Составляется типовой график работы изделия либо на один цикл ис-пользования изделия (одна операция, одна смена, сутки, неделя, месяц, год) либона весь срок службы изделия.Если необходимо, то в типовом графике учитываются фазы хранения итранспортировки до его использования.Для каждого временного интервала (фазы) работы изделия и элементов расчета надежности (узлов, блоков, приборов, устройств) указываются режимы(мощности, напряжение, скорость, усилие и т.
д.) и условие работы (температура,влажность и т. п.).7.Выбирается метод расчета надежности. Для различных этапов разра-ботки изделия выбирают различные, по степени точности учета режимов и условий работы изделия и его элементов, методы расчета. В Таблица 16указаны обычно применяемые методы расчета надежности на этапах разработки техническогозадания, эскизного технического и рабочего проектов и этапы испытания готовогообразца.8.Степень достоверности расчета зависит от принятых допущений:а)при выборе зависимости изменения P(t);б)при выборе величины интенсивности отказов λ, среднего времени ме-жду отказами T и т. д.;132 в)от полноты учета факторов, влияющих на надежность изделия; в ча-стности учета: степени влияния отказов отдельных элементов на отказ изделия;наличия зависимости между отказами отдельных элементов; полноты учета влияния окружающей среды и других внешних влияний (ускорений, вибраций и т.
п.);степени приработки элементов перед их использованием; изменения надежностиэлементов во время хранения и транспортировки.В зависимости от этапа разработки изделия применяются различные видырасчета надежности (Таблица 16).ТАБЛИЦА 16Этап разработки изделияВид расчета1. Выбор номенклатуры нормирован-Предэскизный проектРазработка технического заданияных показателей надежности2. Расчет нормированных показателейЭскизный проектнадежности3. Ориентировочный расчет4.
Полный расчет с учетом режимовТехнический проектработы элементов и факторов, воздействующих на изделие5. Окончательный вариант расчета сРабочий проектучетом дополнительных факторов, зави-(выпуск рабочих чертежей)сящих от принятых схемных и конструктивных решений6. Экспериментальная оценка уровняГотовый образеца) стендовые испытанияб) натурные испытаниянадежности изделия; выявление мест с недостаточной надежностью; введение необходимых корректив в схему и конструкцию. Внесение корректив в окончательный расчет133 Выбор номенклатуры нормированных показателей надежностиПод нормированным показателем (нормой) обычно понимается величинапоказателя надежности, подлежащая обеспечению.Норма надежности для изделия и его составных частей определяется припроработке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническомзадании, либо при эскизном проектировании изделия.Обычно норма надежности изделия устанавливается в виде вероятностибезотказной работы P(t) либо среднего времени безотказной работы Т.Определение норм надежности для изделия и элементов производитсяобычно с помощью упрощенных расчетов, основанных на следующих допущениях:— вероятность безотказной работы при постепенных (и пере-межающихся) отказах Pb(t) = 1 (и Pc(t) = 1);— закон изменения вероятности при внезапных отказах экспоненци-альный, т.е.
интенсивность отказов изделий не зависит от времени;— все элементы изделия равнонадежны.Исходными данными при проведении расчетов являются:a) количество элементов (блоков, узлов, приборов, устройств), входящих в изделие – N;b) требуемое время непрерывной исправной работы – t0.Если задана вероятность безотказной работы изделия (системы) Р, тоNPPi ,i 1где Pi – вероятность безотказной работы любого элемента (блока, узла и т.п.).Считая все элементы (блоки, узлы и т. п.) одинаковыми по надежности,найдемNPiPили при экспоненциальном законеPieN134 t0ei t0,где λ – допустимая интенсивность отказов для изделия.Следовательно, максимально допустимая интенсивность отказа для элемента (блока, узла и т.д.) в среднем равнаiN.Следует иметь в виду, что полученное значение λi, имеет лишь приближенное (оценочное) значение, позволяющее оценить возможности построенияблоков без дополнительных средств увеличения надежности его компонентов.Для этого берут значение λj для каждого из nj компонентов, входящих в блок, иопределяют наличие неравенстваnjij.i 1В случае если неравенство не выполняется, то следует рассмотреть различные способы увеличения надежности (облегчение режимов работы, резервирование).Пример 9.Изделие состоит из трех блоков.
Первый блок имеет 15 каскадов усиления;второй – 20, третий – 5. Требуемая вероятность безотказной работы за заданныйсрок службы t0 = 100 ч равна Р = 0,96.►В данном случае общее число расчетных элементов надежности3Ni 1Считая Pet0ni15 20 540., найдемln 0,96100ln Pt040 1051/чСреднее значение интенсивности отказов, допускаемой для элементовiN40 104051 1051/ч.Вероятность безотказной работы отдельных блоковPi135 ei ni t0,илиPIe0, 0150,985; PII0, 020e0,98; PIII0, 005e0,995.Оценивая полученное среднее значение опасности отказов для элементаi1 1051/ч и считая, что в каждом элементе (каскаде усиления) будет в сред-нем приходиться на один активный компонент (транзистор, электронную лампу)от 5 до 9 пассивных компонентов (сопротивлений, конденсаторов, трансформаторов и т. д.), получим требуемую для компонентов интенсивность отказовij1 1,6 106 1061/ч.
◄Пример 10.Система состоит из двух блоков А и Б. Первый блок содержит: 60 транзисторов, интенсивность отказа которых λj = 1·10-6 1 /ч, 100 компонентов схем (сопротивлений, конденсаторов), имеющих интенсивность отказов λj = 0,4·10-6 1 /ч.Второй блок состоит из: 200 транзисторов другого типа, имеющих интенсивность отказов λj = 0,5·10-6 1 /ч; 500 компонентов схем (сопротивлений), интенсивность отказов которых λj = 0,1·10-6 1 /ч.
Норма надежности системы Р = 0,95.►Интенсивность отказов блока А60 1 10А6100 0,4 10-6 100 10-6 1/ч,блока ББ200 0,5 106500 0,1 10-6 150 10-6 1/ч.Из условияPследует, что t 0ln PАили t 0Бt0eeln 0,95АБАБt00,05250 100,2 103 ч.6СоответственноАt0100 1060,2 1030,02 и PАe0, 020,98,иБ t0150 1060,2 103136 0,03 и PБe0, 030,97. ◄Иногда задают время работы t0 и необходимое значение, вероятности безотказной работы P(t) с указанием для последней доверительного уровня γ.
При этомзадании требуется, чтобы значение P(t) для t≤t0 было получено с вероятностью γ.Обычно доверительный уровень γ берут равным 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 и реже0,95; 0,99.Считая разброс значений P(t) подчиняющимся нормальному закону, получимP t0гдеP–P t0kP,среднеквадратичное отклонение; k – значение для различных довери-тельных уровней γ подбирают по следующим данным:γ…0,60,7k…0,85 1,20,80,90,950,991,582,33,925,16t0... 1Если считатьP t0et01t0 ,то1 P t0kkPt0или1 P t0k Pt0t0С другой стороны, при1...2Ni 1i1 k.iNNиii 12Niи, следовательно,NNiiЗначение коэффициента изменчивости137 1Nii.iiiiзависит от технологии производств, обычноi0,08 0,2 в зависимости от видакомпонента и качества его изготовления.Допустимое значение интенсивности отказов элементовln P t 01 kt0Ni1илиiN 1138 kN.iikNiiЛЕКЦИЯ 9.
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВЫХ СТРУКТУРРЭС (ЧАСТЬ 2)Методика ориентировочного расчетаОриентировочный расчет обычно сопровождает разработку эскизного проекта, когда нет еще полных данных о режимах и условиях работы отдельных элементов (узлов, блоков, приборов, устройств) разрабатываемого изделия, но ужеизвестна структура, т. е. состав элементов и связи между отдельными элементами.Расчет производится обычно при следующих допущениях:a) отказы элементов являются событиями случайными и независимыми;b) учитываются только элементы, входящие в основную функциональную схему работы изделия;c) вероятность безотказной работы элементов изменяется от временипо экспоненциальному закону, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
