Аксенова И.К., Мельников А.А. Основы конструирования радиоэлектронных приборов (1986) (1092050), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Установлено, что для большинства элементов зависимость интенсивности отказов от времени имеет одинаковый характер (рис. 3.1). а1 При нормальной эксплуатации аппаратуры интенсивность катастрофических отказов Х, стечением времени падает, так как устраняются дефектные элементы, места некачественного монтажа и сборки (рис. 3.1, а), а интенсивность параметрических отказов Х растет по мере того, как под влиянием внешних условий и внутренних дестабилизирующих факторов происходит разрегулированне аппаратуры и старение ее элементов (рис.3.1, б). Суммарную зависимость (рис.
3.1, в) можно разделить на три периода: ! — период приработки от начала работы до (б П вЂ” период нормальной работы от 1, до (,; !!1 — период старения и износа после !з. В период приработки из строя выходят элементы со скрытыми дефектами. По мере выхода из строя таких элементов интенсивность отказов уменьшается. Для сокращения времени приработки проводяттренировку элементов. Значения интенсивностей отказов элементов определяются для периода нормальной работы, где могут происходить только отдельные случайные отказы.
При отработке аппаратуры на надежность изменением конструкции, совершенствованием технологических про- д! Рнс. 3.1. Зависимость нн. тенсннностн отказов клементов от временн: а — катаетрефкчееккк: б — караметркчееккк: 3 — суммарная карактерксткка 38 цессов или ослаблением влияния внешних факторов добиваются, чтобы суммарная интенсивность отказов была минимальной и примерно постоянной в течение всего периода нормальной эксплуатации аппаратуры. Продолжительность периода нормальной работы различна для различных элементов РЭА, так как старение одних элементов наступает через тысячи часов работы, а для других через десятки тысяч часов. При расчете интенсивности отказов изделия необходимо знать номенклатуру и количество входящих в с' ему элементов. При этом Л = Хз пт + Хз и, +Хз пз + ... + Х„п„, (3.2) где Хп Хз, Хз, ..., Х вЂ” интенсивности отказов элементов схемы; аз, пм пз, ..., и„— количество элементов каждого типа в схеме.
Вероятностью безотказной работы называется вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени не произойдет нн одного отказа. Если считать, что интенсивность отказа определяется для периода нормальной работы, то вероятность безотказной работы Р(!) подчиняется экспоненциальному закону распределения отка- зов (3.3) Р (!) =е ~~р, где е — основание натуральных логарифмов; (р — время нормальной работы изделия в интервале времени от 1, до !з. Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах, полученным в результате испытания аппаратуры на надежность, оценивается выражением Р (!) = — р1 — а (у) 1т' (3.4) где л! — количество изделий в начале испытаний; а(!)— количество отказавших изделий за время !. При большом числе изделий 1у' статистическая вероятность безотказнои работы Р(!) совпадает с вероятностью безотказной работы РЯ, рассчитанной по формуле (З.З).
На практике часто вместо характеристики вероятности безотказной работы Р(!) пользуются характеристикой вероятности отказа Я(!). Вероятностью о т к а з а называется вероятность того, что при оп ределенных условиях эксплуатации в заданном интервале 39 (3.6) а (1) =л (1»й(. л То (3.9) Т пр (3.7) Т,р 1И. (3,8) (3,10) к, гр/(1р + 1,), (3.11) 41 Ан ~©тпрр+ тп). 40 времени возникнет хотя бы один отказ. Отказ и безотказная работа являются событиями несовместимыми и противоположными, поэтому Я (1) -1 — Р (1).
По статистическим данным вероятность отказа можно определить из выражения Средней наработкой до первого отказа называется математическое ожидание времени работы изделия до отказа. По статистическим данным об отказах среднюю наработку до первого отказа вычисляют по формуле где 1; — время безотказной работы ~'-го образца; У— число испытываемых образцов. Средняя наработка до первого отказа связана с интенсивностью отказов соотношением Рассмотренные критерии надежности позволяют достаточно полно оценить надежность невосстанавливаемой РЭА. Надежность изделия не всегда нужно оценивать по всем критериям. Выбор конкретных критериев оценки надежности зависит от класса проектируемой аппаратуры.
Наиболее удобной характеристикой надежности элементов РЭА является интенсивность отказов, так как позволяет более просто вычислять количественные характеристики надежности сложной системы. Для сложных систем целесообразно использовать вероятность безотказной работы, так как она характеризует изменение надежности во времени и дает возможность сравнительно просто определять надежность в процессе проектирования и испытаний. Для оценки надежности восстанавливаемых изделий могут использоваться рассмотренные критерии надежности невосстанавливаемой аппаратуры при условии, что время работы берется до первого отказа. Другими критериями надежности восстанавливаемой аппаратуры являются: наработка на отказ Т;, коэффициент готовности й,; коэффициент вынужденного простоя Х„. При анализе восстанавливаемых изделий будем считать, что на испытании находится У изделий и отказавшие изделия немедленно заменяются исправными (новыми или отремонтированными).
Испытания считаются законченными, если число отказов достигает величины, достаточной для оценки надежности с определенной вероятностью. Если не учитывать время, затраченное на восстановление изделия, то достаточно наглядной характеристикой является наработка на отказ. Н а работкой на отказ называется среднее время между соседними отказами.
По статистическим данным об отказах наработка на отказ определяется по формуле где 14 — время исправной работы изделия между (1 — 1)-м и ю'-м отказами; и — число отказов за некоторое время й Если учитывать время, затраченное на восстановление изделия, то надежность восстанавливаемых изделий достаточно полно характеризуется коэффициентом готовности и коэффициентом вынужденного простоя. Коэффициентом готов нос т и называется отношение времени исправной работы к сумме времени исправной работы и времени вынужденных простоев, взятых за один и тот же календарный срок. Согласно определению, где К, — коэффициент готовности; 1р — суммарное время исправной работы изделия; г„— суммарное время вынужденного простоя. Коэффициентом вынужденного простоя называется отношение времени вынужденных простоев к сумме времени исправной работы и времени вынужденных простоев изделия, взятых за один и тот же календарный срок.
Тогда коэффициент вынужденного простоя определяют по формуле Коэффициент готовности и коэффициент вынужденного простоя связаны между собой простой зависимостью Ап=) — Аг. Время вынужденного простоя складывается из времени, затраченного на отыскание и устранение неисправностей в аппаратуре. Поэтому коэффициент готовности и коэффициент вынужденного простоя в определенной мере зависят от правильного выбора конструктивных решений, выбора методов повышения ремонтопригодности и взаимозаменяемости в аппаратуре. 5 3.3. Расчеты надежности при проектировании РЭА Надежность РЭА зависит ие только от выбора схемы и технических характеристик аппаратуры, но и от режимов работы аппаратуры и условий ее эксплуатации; от технологии производства и от используемой в производстве системы контроля качества; от качества исходных материалов и комплектующих элементов; от уровня квалификации производственного, контрольного и эксплуатирующего аппаратуру персонала.
Обеспечить высокую надежность аппаратуры можно суммой мероприятий, выполняемых на всех этапах разработки, производства и эксплуатации. Особое место в этом процессе принадлежит этапу разработки, так как все принципы обеспечения надежности выбирают на этом этапе. Разработчик современной ответственной РЭА должен стремиться обеспечить чрезвычайно высокую надежность аппаратуры, учитывая все реальные эксплуатационные ситуации.
При этом необходимо удовлетворить целый ряд основных требований к изделию: обеспечение ее необходимых технических и тактико-технических характеристик (габариты, масса, чувствительность, точность, быстродействие, время приведения в готовность), ограничение конструктивной сложности, снижение стоимости и сроков разработки и т. д. Разработчик должен выбрать оптимальное решение, обеспечивающее и высокую надежность, и требуемые технические характеристики.
Требования к надежности разрабатываемого изделия задаются в техническом задании на разработку. На ранних стадиях разработки изделия составляется план обеспечения надежности, который на последующих стадиях разработки детализируется и уточняется. Одним из элементов этого плана является расчет надежности проектируемого изделия. Первые расчеты надежности делают на ранних стадиях разработки, а с уточнением сведений об изделии уточняются и расчеты надежности.
Существующие методы расчета надежности позволяют получить расчетным путем количественные характеристики надежности разрабатываемого изделия и сопоставить эти характеристики с заданными в техническом задании. Все расчеты надежности в основном сводятся к определению вероятности безотказной работы РЯ и средней наработки до первого отказа Т,э по известным интенсивностям отказов элементов схемы. В зависимости от полноты учета факторов, влияюших на работу изделия и его надежность, последовательно проводят три расчета надежности: прикидочный, ориентировочный, окончательный. Прикидочный расчет позволяет судить о принципиальной возможности обеспечения требуемой надежности изделия. Этот расчет используется при проверке требований по надежности, выдвинутых заказчиком в техническом задании, при сравнительной оценке надежности отдельных вариантов выполнения изделия на ранних стадиях разработки изделия и ряде других случаев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
