Основными качественными показателями надежности является вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и средняя наработка до отказа.

4 Расчёт надёжности

Основными качественными показателями надежности является вероятность безотказной работы, интенсивность отказов и средняя наработка до отказа.

Для упрощения расчета принимаются два допущения:

- в схеме используется основное соединение элементов, т. е. отказ изделия наступает тогда, когда откажет хотя бы один элемент;

- отказы носят случайный и независимый характер.

Этапы расчёта

Этап 1. Определить коэффициенты электрической нагрузки элементов, пользуясь картами электрических режимов и эксплуатационными электрическими характеристиками элементов, используемых в модуле. Полученные данные соответствуют значениям, указанным в таблица 1.3

Этап 2. Определить максимальную температуру элементов модуля при его работе в составе РЭУ. Для учёта влияния температуры на интенсивность отказов элементов принимается во внимание верхнее значение предельной рабочей температуры (t _{раб max} = +45 °С), соответствующее РЭУ исполнения УХЛ 2.1 по ГОСТ 15150 – 69, и возможное увеличение предельной рабочей температуры на значение Δ t _С = 10 °С за счёт нагрева (солнечными лучами) РЭУ и, следовательно, РЭУ (п. 5.4 ГОСТ 15150–69).

Предельная рабочая температура t _{эл max} теплонагруженных элементов (ИМС, транзисторы, диоды, мощные резисторы) определена как

t _{эл max} = (t _{раб max} + Δ t _С) + Δ t _З, (1)

где Δ t _З – перегрев в нагретой зоне конструкции РЭУ.

t _{эл max} = (45 + 10) + 15 = 70 °С

Нагретая зона – это гипотетический объём, в котором условно рассеивается вся тепловая энергия, выделяемая элементами РЭУ.

Значение величины t _{эл max} для не тепло нагруженных элементов (конденсаторы, слабонагруженные резисторы, соединитель, кварцевый резонатор) подсчитано как

t _{эл max} = (t _{раб max} + Δ t _С) + Δ t _В, (2)

где t _В – средний перегрев воздуха внутри конструкции РЭУ.

t _{эл max} = (45 + 10) + 10 = 65 °С

Исходные данные для расчета интенсивности отказов всего устройства сводятся в таблицу.

Этап 3. Найти справочные значения интенсивностей отказов элементов модуля. Полученные данные внесены в таблица 1.3

Этап 4. Выбрать математические модели расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов l_Э. Выбранные модели записать в таблица 1.3

Этап 5. Определить значения поправочных коэффициентов, входящих в выбранные модели расчёта эксплуатационной интенсивности отказов элементов l_Э. Найденные значения поправочных коэффициентов записаны в таблица 1.3

Этап 6. Для каждого элемента найти произведение поправочных коэффициентов и значение эксплуатационной интенсивности отказов λЭ. Для удобства расчёта элементы одного функционального назначения с примерно одинаковыми электрическими режимами, конструктивно-технологическими и другими факторами объедить в одну группу. Значение суммарной эксплуатационной интенсивности отказов элементов группы (λ_ЭΣ) получено как

λ_ЭΣ = λ_Эj*n_j (3)

где λ_{Э j} – эксплуатационная интенсивность отказов элементов j-й группы;

nj – количество элементов в j-й

Если в группе один элемент (nj = 1), то для неё λ_ЭΣ = λ_Эj Результаты расчётов этапа внесены в два последних столбца таблица 1.3

Таблица 1.3-Расчёт надёжности	lЭjnj, х10-6 1/ч	1.126	1.425	0.122	0.4488	1.044	0.0248	0.0173	4,2079
∏i кi	43.75	10.01	0.0902	0.1249	1.408	0.255	23.248
	КП	5.5	8	5	3	8	3	3
Значение поправочного коэффициента	Кэ	1	1	1	1	1	1	1
Кт				1
К∆				1
Км				1.5
КR				1
Кс			1.21
Кu		0.7			0.5
Кд		0.6			0.5
Кф		0.6			0.7
Кv	1
Ккорп	3
Кt	2.5					3.4	3.4
Кр		0.3	0.1	0.4	0.3
Кис	1.1
Виды математической моделиlЭ	lЭ=lБКtКисКкорпКvКэКп	lЭ=lБКрКэКп	lЭ=lБКрКсКэКп	lЭ=lБКмКRКрК∆КэК	п	lЭ=lБКtКэКп	lЭ=lБ[N1Ксл+N2(Ксл+13)]КtКэКп
lБ, х10-6 1/ч	0.0023	0,025	0.022	0.044	0.044	0,004	0,17
KH	-	0.4	0.1	0.6	0.6	0.2	-
Колич-воэлементов	2	10	4	17	3	62	1
Наименование элементов	DD1-DD2	VD1-VD10	C1-C4	R1-R17	VT1-VT3	Пайка	Плата	Σ(ai*Λai*n)

Этап 7. Определить эксплуатационную интенсивность отказов печатной платы с учетом совместно с отверстиями. Значение записываем в последний столбец таблица 1.3

Этап 8. Определить общую эксплуатационную интенсивность отказов соединений пайкой для отверстий. Результат занести в последний столбец таблица 1.3

Этап 9. Подсчитать эксплуатационную интенсивность отказов модуля (Λ_М). Для этого просуммировать значения, приведённые в последнем столбце таблица 1.3

Λ_М = 4,55864*10^-6 1/ч.

Этап 10. В предположении экспоненциального закона надёжности найти расчётные значения других показателей безотказности:

а) наработка на отказ:

Т₀ = 1/ Λ_М (4)

Т₀≈ 43352 ч;

б) вероятность безотказной работы за время t_р = 1000 ч:

P_М (t_р) = е^-tр/Т0 (5)

P_М (t_р) ≈ 0,9.

в) гамма-процентная наработка до отказа при γ = 95 %

Ty=-219363 ln(y/100)=-219363*(-0,05129329439)=11252 ч

Дата добавления: 2015-11-04