Окончательный расчёт надёжности невосстанавливаемых объектов с учётом режимов работы элементов

Окончательный расчёт надёжности с учётом режимов работы элементов РЭС производится на стадии технического проектирования. В расчёте принимается, что отказ любого элемента приводит к отказу всего изделия. Чаще всего, помимо общих воздействий, учтённых в ориентировочном расчёте введением коэффициента k_λ, с помощью поправочного коэффициента а_J учитывают температуру среды t_СJ, окружающей каждый элемент, и отличие электрической нагрузки каждого элемента Н_J от номинальной Н_НJ. Отношение Н_J к Н_НJ называют коэффициентом нагрузки

K_НJ = Н_J / Н_НJ. (13.9)

В качестве нагрузки принимается электрический параметр, превышение которого чаще всего является причиной отказа данного элемента. У резисторов это мощность Р, у конденсаторов это напряжение U, в моточных изделиях это может быть плотность тока J и т.д. Некоторые элементы могут характеризоваться несколькими коэффициентами нагрузки.

Значения поправочных коэффициентов

а_J =λ_J /, λ_JН (13.10)

для различных элементов, температур среды t_СJ и коэффициентов нагрузки К_НJ приведены в литературе [4, 18] и в приложении Л.

Методику ориентировочного и окончательного расчётов надёжности невосстанавливаемого объекта покажем на примере самолётного вычислителя [4].

Пример 12.5. Эксплуатация самолётного вычислителя происходит на высоте 20 км при температуре окружающей среды 40 ⁰C и относительной влажности 65 %. С учётом этого в таблице 3.3 приведён состав элементов их количество и режим работы. Требуется произвести ориентировочный и окончательный расчёты надёжности неремонтируемого самолётного вычислителя, определив интенсивность отказов λ_c, наработку до отказа изделия Т _{1 С} и вероятность безотказной работы изделия Р _c(t) в течение наработки t = 100 ч.

Решение.

Для каждого типа элементов из справочных таблиц [4] или из приложения Л определим средние значения интенсивно­сти отказов в номинальном режиме λ_JН и поместим их в четвёртый столбец таблицы 13.2. Интенсивности отказов элементов с учетом условий их экс­плуатации λ_J определим по формулам (13.7), (13.8). Из таблицы 13.1 для рассматриваемого случая: ко­эффициент k_λ1 = 1,65 (он учитывает механические воздействия на самолетную аппаратуру); k_λ2 = 1 (при температу­ре +40 °С и относительной влажности 65 %); k_λ3 = 1,35 (для высоты 20 км). Таким образом, формулы (13.7), (13.8) запишутся:

k_λ = k_λ1 × k_λ2 × k_λ3 = 1,65 × 1 × 1,35 = 2,2275; λ_J = λ_JН × k_λ = 2,2275 × λ_JН.

Из последнего соотношения, вычислим λ_J для всех типов элемен­тов и поместим эти данные в пятый столбец таблицы 13.2. По данным третьего и пятого столбцов таблицы 13.2 вычислим шестой столбец. Ориентировочное значение интенсивности отказов λ _cор самолётного вычислителя найдем суммированием значений вели­чин в шестом столбце таблицы 13.2. В результате получим

В соответствии с формулой (13.5) определим среднее время безотказной работы устройства

Т _{1 С} = 1 / λ _cор =10⁶ / 123,58 = 8091.92 ч.

Вероятность безотказной работы в течение наработки t = 100 ч определим по формуле:

Р _c(t) = ехр (- λ _cор × t) = ехр(-123,58 ×10^-6×100) = ехр(-0,012358) =

= 0.988824.

Оценим теперь основные показатели надёжности самолётного вычислителя с учетом режимов работы его элементов, приведенных в седьмом и восьмом столбцах таблицы 13.2. Для каждого типа элемента и соответствующего ему режима из справочных таблиц [4] выпишем значения поправочных коэффициентов а_J и поместим их в девятый столбец таблицы 13.2. Для строк 1, 4 и 5 значения коэффициентов а_J отсутствуют в справочных таблицах. Поэтому мы принимаем их условно равными единице (т.е. элементы системы, обозначенные строками 1, 4 и 5, участвуют в уточненном расчете лишь в той мере, как это было в ориентировочном расчете).

Вычислим произведение n_i × λ_J × а_J (перемножением шестого и девятого столбцов таблицы 13.2) и поместим его значения в десятый столбец. Окончательное значение интенсивности отказов λ _cок самолётного вычислителя найдем по формуле (13.4). Оно равно сумме цифр в десятом столбце таблицы.

В соответствии с формулой (13.5) определим окончательное значение среднего времени безотказной работы устройства

Т _1сок = 1 / λ _С =10⁶ / 114,96 = 8698,68 ч.

Окончательное значение вероятности безотказной работы в течение наработки t = 100 ч определим по формуле (13.2):

Р _cок(t) = ехр(- λ _сок × t) = ехр (-114,96 ×10^-6 × 100) = ехр(-0,011496) =

= 0.988567.

 

Таблица 13.2- Пример ориентировочного и окончательного расчётов интенсивности отказов λ _c неремонтируемого объекта (самолётного вычислителя) с использованием табличной формы

Номер группы эле- мента J	Тип элемен-тов	Число элементов niJ	Интен-сивность отказов λJН, 10-6 1/ч	Интенсивность отказов λJ, 10-6 1/ч	niJ×λJ, 10-6 1/ч	Коэффициент нагрузки КНJ	Темпе-ратура tСJ, 0C	Попра-вочный коэффициент аJ	niJ×λJ×аJ, 10-6 1/ч
	Полупроводнико-вые ИС		0,02	0,045	8,92	0,8		1,00	8,92
	Транзисторы крем­ниевые. низкочастотные			8,910	35,64	0,8		0,85	30,29
	Резистор МЛТ-0,5		0,5	1,114	6,68	0,4		0,51	3,41
	Соединитель 50-контакт-ный		0,01×50	1,114	3,34	1,0		1,00	3,34
	Соединения пайкой		0,01	0,023		-		1.00	69,00

 

Литература

1. Политехнический словарь/Под ред. акад. И. И. Артоболевского. – М: Сов. энциклопедия, 1977.

2. Конструирование радиоэлектронных средств / В.Ф. Бо­рисов, О.П. Лавренов, А.С. Назаров, А.Н. Чекмарев; Под ред. А.С. Назарова. — М.: Изд-во МАИ, 1996.

3. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. – М.: Высшая школа, 1990.

4. Яншин А.А Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА, - М.: Радио и связь, 1983.

5. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования /Под ред. Р.Г.Варламова.- М.: Сов. радио,1980.

6. Фрумкин Г. Д. Расчёт и конструирование радиоаппаратуры– М.: Высшая школа, 1989.

7. Чернышев А.А. Основы конструирования и надежности электронных вычислительных средств: Учеб. для вузов. — М.: Радио и связь, 1998.

8. Конструирование и производство радиоаппаратуры /Под ред. А.К.Майера. - Томск. ун-та, 1984.

9. Савельев М. В. Конструкторско – технологическое обеспечение производства ЭВМ. - М.: Высш. шк., 2001.

10. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры,- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984.

11. Разработка и оформление конструкторской документации. Справочник / Под ред. Э.Т. Романычевой. – М.: Радио и связь, 1989.

12. Преснухин Л.Н., Шахнов В.А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем. - М.: Высш. шк., 1986.

13. Поставки электронных компонентов. Каталог. - Екатеринбург: Промэлектроника, 2005.

14. Чернышев А.А. и др. Обеспечение тепловых режимов изделий электронной техники. - М.: Энергия, 1980.

15. Захаренко С. К. Тепломассообмен в РЭА. – М.: МИРЭА, 1980.

16. Краткий справочник конструктора РЭА./ Под ред. Р. Г. Варламова. – М.: Сов. Радио, 1972.

17. Стешенко В.Б. EDA. Практика проектирования радиоэлектронных устройств. – М.; Издатель Молгачева С.В., Издательство «Нолидж», 2002.

18. Козлов В. Г. Теория надежности. Томск: ТУСУР, 2004.

19. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ.- М.: Высшая школа, 1991.

20. Козлов В. Г., Бацула А. П., Кобрин Ю. П. Основы проектирования электронных средств. Общие принципы проектирования. Томск: ТУСУР, 2005.

21. Алексеев В. П., Тарасенко Ф.П. Системный анализ в дипломном проектировании. – Томск: ТУСУР, 1997.

22. ГОСТ Р 52003-2003. Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств. Термины и определения. ГОСТ 26632-85. Уровни разукрупнения радиоэлектронных средств по функционально- конструктивной сложности. Термины и определения.

23. Дульнев Г.Н. Тепло- и массообмен в радиоэлектронной аппаратуре- М.: Высш. шк., 1984.

24. Козлов В. Г., Гольдштейн Е. И. Практикум по тепломассообмену в РЭА. Часть 2. – Томск: изд. ТГУ, 1983.

25. Козлов В. Г., Кондаков А. К. Конструирование радиоэлектронных средств. Часть 5. – Томск: ТИАСУР, 1993.

26. Роткоп Л. Л., Спокойный Ю. Е.. Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА- М.: Сов радио, 1976.

27. Алексеев В. П., Озёркин Д. В. Системный анализ и методы научно- технического творчества.- Томск: Издательство ИОА СО РАН, 2003.

28. Философский энциклопедический словарь/Под ред. акад. Л. Ф. Ильичёва и др. – М: Сов. энциклопедия, 1983.

29. Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надёжность /Под ред. Р.Г.Варламова.- М.: Радио и связь, 1985.

30. Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры. Под ред. Б.Ф. Высоцкого. – М.: Сов. радио, 1978.

31. Масленников М. Ю. и др. Справочник разработчика и конструктора РЭА. – М.: Энергоатомиздат, 1993.

32. Кобрин Ю.П. Основы проектирования РЭС. Конспект лекций. Ч.1: Основы схемотехнического проектирования РЭС.– Томск: ТУСУР, 2004.

33. Чернышёв А. А. Основы проектирования РЭС: Конструирование радиоэлектронных средств: Учеб. пос. с опорными сигналами. – Томск: ТУСУР, 2002.

34. Захаренко С. К., Козлов В. Г. Тепловые режимы РЭА и их обеспечение. – М.: МИРЭА, 1981.

35. Поверхностный монтаж. Электронные компоненты. Краткий каталог. – М.: ЗАО ОСТЕК, 2000.

36. Козлов В. Г. Элементная база. Под ред. Шурочкова. – М.: Издательство стандартов, 1993.

37. Электронные компоненты. Каталог. – М.: Платан, 2006.

38. Мельников В. Г., Казанов Л. С. Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения. – М.: Высшая школа, 1978.

39. Федеральный закон о техническом регулировании № 184-3.- М.: 2002.

40. Несущие конструкции радиоэлектронной аппаратуры / П.И. Овсищер, Ю.В. Голованов, В.П. Ковешников и др.; Под ред. П.И. Овсищера. — М.: Радио и связь, 1988.

41. ГОСТ Р 51676—2000. Конструкции несущие базовые радиоэлектронных средств. Термины и определения.

42. ГОСТ Р 51623—2000. Конструкции несущие базовые радиоэлектронных средств. Система построения и координатные размеры.

43. ГОСТ 20504-81. Система унифицированных типовых конструкций агрегатных комплексов ГСП. Типы и основные размеры.

44. ГОСТ 25122-82. Единая система электронных вычислительных машин. Конструкции базовые технических средств. Основные размеры.

45. ГОСТ 28601.1-90. Система несущих конструкций серии 482,6 мм. Панели и стойки. Основные размеры.

46. ГОСТ 28601.2-90. Система несущих конструкций серии 482,6 мм. Шкафы и стоечные конструкции. Основные размеры.

47. ГОСТ 28601.3-90. Система несущих конструкций серии 482,6 мм. Каркасы блочные и частичные вдвижные. Основные размеры.

48. Корпуса и шкафы для электронного оборудования Schroff. Каталог. – М.: Прософт, 2001.

49. Давыдов П.С. Техническая диагностика радиоэлектронных устройств и систем. – М.: Радио и связь, 1988.

50. ГОСТ Р ИСО 9000—2001. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь.

51. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения.

52. Гиссин В. И. Управление качеством продукции.- Ростов-на-Дону: Феникс, 2000.

53. Советский энциклопедический словарь/Под ред. акад.А. М. Прохорова.- М.: СЭ, 1990.

54. ГОСТ Р ИСО 9001—2001 Системы менеджмента качества. Требования.

55. ГОСТ Р ИСО 9004—2001 Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности.

 

⇐ Предыдущая891011121314151617Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: