 |
2.3 Расчет надежности
|
|
|
|
Надежность – это свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного интервала времени при заданных условиях эксплуатации [18].
Надежность рассчитывается для того, чтобы определить, сколько времени изделие будет сохранять свою работоспособность при заданных условиях эксплуатации, то есть определение гарантийного срока службы изделия.
Различают три вида расчета:
– прикидочный;
– ориентировочный;
– окончательный.
Окончательный расчет проводится на этапе технического проектирования, когда отработана схема, выбрана элементная база, определены все режимы работы элементов и известны условия эксплуатации. Обязательно оценивается гарантийный срок [17].
Для упрощения расчета надежности принимаются два допущения:
– в устройстве имеется основное соединение элементов;
– отказы носят случайный и независимый характер.
Расчет надежности осуществляется по формуле:
, (10)
где Кλ – поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации;
аί – поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элементов и температура внутри блока;
λ ο ί – интенсивность отказа элементов, работающих в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации;
nί – количество однотипных элементов, работающих в одинаковом режиме при одинаковой температуре внутри блока.
Исходные данные для расчета интенсивности отказов занесены в
таблицу 9.
Так как устройство разработано, в основном, для использования в быту в стационарных условиях, то поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации будет равен Кλ = 2, 7.
Таблица 9
|
|
|
| Наименование и тип элемента | Количество элементов ni, шт | Интенсивность отказов номинальная λ 0i ·10-6 1/ч | Режимы работы | Поправочный коэффициент, аί | Интенсивность отказов действительная | ||
| Кн | Темпе- ратура, оС | аiλ 0i 10-6 1/ч | аi λ 0ini 10-6 1/ч | ||||
| Конденсаторы: | |||||||
| TECAP_SMD | 0, 035 | 0, 7 | 0, 38 | 0, 0133 | 0, 0133 | ||
| К10-17в | 0, 15 | 0, 7 | 0, 38 | 0, 057 | 0, 114 | ||
| Микросхемы: | |||||||
| ATTINY13-20SU | 0, 01 | - | 1, 0 | 0, 01 | 0, 01 | ||
| K176ИД2 | 0, 013 | - | 1, 0 | 0, 013 | 0, 013 | ||
| Индикатор TOT3361 | 5, 4 | - | 1, 0 | 5, 4 | 5, 4 | ||
| Резисторы | |||||||
| Р1-8МП | 0, 03 | 0, 6 | 0, 75 | 0, 0225 | 0, 09 | ||
| Транзисторы: | |||||||
| IRLML5203 | 0, 84 | 0, 5 | 1, 1 | 0, 924 | 0, 924 | ||
| Разъемы: | |||||||
| CWF-3R | 0, 186 | - | - | 0, 186 | 0, 186 | ||
| Пайка | 0, 01 | - | - | 0, 01 | 0, 59 | ||
| Плата | 0, 7 | - | - | 0, 7 | 0, 7 | ||
| Итого: |
| 8, 0403 | |||||
С учетом этого интенсивность отказов будет равна:
Среднее время наработки до первого отказа определяется по формуле:
(11)
Таким образом, среднее время наработки до первого отказа равно:
Для построения графика зависимости вероятности безотказной работы от времени рассчитывается значение вероятности безотказной работы по формуле:
. (12)
При λ у меньше 0, 1 вероятность безотказной работы с достаточной степенью точности может быть рассчитана по формуле:
. (13)
Результаты расчетов занесены в таблицу 12.
Таблица 12
| t, ч | 46064, 2 | |||||
| λ yt | 0, 0002171 | 0, 002171 | 0, 02171 | 0, 2171 | 1, 000053782 | |
| P(t) | 0, 9997829 | 0, 997829 | 0, 97829 | 0, 80484948 | 0, 367859656 |
|
|
|
Зависимость вероятности безотказной работы представлена на рисунке 11, где по оси ординат берется линейный масштаб, а по оси абсцисс – логарифмический.
Рисунок 11
Гарантийный срок службы определяется на уровне 0, 7. При этом произведение:
Таким образом, гарантийный срок службы будет равен:
Исходя из круглосуточной работы миниатюрного вольтметра постоянного напряжения и 365 дней в году, гарантийный срок службы устройства будет равен:
Гарантийный срок службы 1 год 10 месяцев.
В проектируемой схеме самый ненадёжный в работе элемент - это индикатор TOT3361 интенсивность отказов которых составляет 5, 4 ∙ 10-6 1/ч., согласно справочникам.
Предпосылки для создания высококачественных надежных приборов и устройств, выпускаемых с минимальными производственными затратами, определяются в первую очередь технологией. Для достижения наибольшей эффективности технологического процесса необходимо учитывать требования технологии уже на стадии проектирования. Это означает не только выявление трудно реализуемых требований, но и поиск путей для их выполнения и создания основ автоматизации производства. Информационная, особенно электронно-вычислительная», техника ставит перед технологией изготовления радиоэлектронной аппаратуры наиболее сложные задачи. Для решения этих задач необходима электронная аппаратура со специальными свойствами. Это предопределяет в первую очередь: использование в аппаратуре большого количества электрорадиоэлементов; высокую плотность размещения на печатной плате; высокий уровень надежности (до 104 ч безотказной работы); использование высоких частот следования импульсов (до 10 МГц); эксплуатацию с учетом возникающих помех. Выбор оптимального технологического процесса затруднен многообразием применяемых материалов и соотношением отдельных технологических операций. Процесс изготовления радиоэлектронной аппаратуры может быть представлен либо в виде последовательности всех операций, либо в виде взаимосвязи основных технологических операций.
|
|
|
|
|
|
