2 Расчетно-конструкторская часть

2.1 Расчет надежности

Надежность - свойство аппаратуры сохранять свои выходные параметры в определенных условиях эксплуатации. Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством, которое обуславливается безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.

К основным показателям надежности относятся: вероятность безотказной работы Р(t), интенсивность отказов λ(t), среднее время безотказной работы T_ср.

В зависимости от этапа проектирования изделий электронной техники различают прикидочный, ориентировочный и окончательный расчеты надежности.

Окончательный расчет надежности изделия проводится на этапе технического проектирования, когда известны условия эксплуатации устройства, окончательный вариант принципиальной электрической схемы, используемые в ней типы элементов, реальные электрические и тепловые режимы работы элементов.

Окончательный расчет позволяет определить количественные характеристики надежности изделия с учетом всех воздействующих факторов.

Для упрощения расчета принимаются два допущения:

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

- отказы носят случайный и независимый характер.

В этом случае интенсивность отказов может быть определена по формуле:

_n

_у = k _  a _i  _{o i} n _i , (1)

^{i = 1}

где k _ - поправочный коэффициент, учитывающий условия

эксплуатации;

a _i - поправочный коэффициент, учитывающий режим работы

элемента и температуру внутри блока;

_oi - интенсивность отказа элемента, работающего в

номинальном режиме при нормальных условиях

эксплуатации, приводится в соответствующих

справочниках, /можно воспользоваться приложением А/;

n_i - количество однотипных элементов, работающих в

одинаковых режимах при одинаковых температурах.

Значения поправочного коэффициента, учитывающего условия эксплуатации можно ориентировочно взять из таблицы 2.1.

Таблица 2.1

Условия эксплуатации аппаратуры	Поправочный коэффициент k 
Лабораторные Стационарные (полевые) Корабельные Автофургонные Железнодорожные Самолетные	1,0 2,7 3,4 3,7 3,9 6,0

Исходные данные для расчета интенсивности отказов всего устройства сводятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Наименова-ние и тип элемента	Коли-чество	Интенсив-ность отка зов номин.	Режим Работы		Попра- вочны коэфф.	Интенсивность отказов действительная
	элементов	 o i 10^6 1/ч	K н	Темп, ^оС	a i	a i  o i 10^6 1/ч	ai oini10^6 1/ч
1	2	3	4	5	6	7	8
R1-15	15	0,14	1	40	1	0,14	0,7
C1-9	9	0,14	1	40	1	0,14	0,14
D512GWB	2	0,02	1	40	1	0,02	0,32
1N4007	1	0,3	1	40	1	0,3	0,9
1N4148	1	0,3	1	40	1	0,3	0,3
КТ3107A	3	0,26	1	40	1	0,26	0,26
КТ3102A	1	0,15	1	40	1	0,15	0,15
K1- 835	1	0,10	1	40	1	0,10	0,10
AT24C02	1	0,1	1	40	1	0,1	0,1
AT89C2051	1	0,1	1	40	1	0,1	0,1
L7800AB	1	1,8	1	40	1	1,8	1,8
Разъемы	1	0,1	1	40	1	0,1	0,5
Пайка	192	0,004	1	40	1	0,004	0,768
Суммарная интенсивность отказа							36,31

После определения интенсивности отказов всего устройства следует определить среднюю наработку до первого отказа по формуле:

(2)

Теперь можно определить вероятность безотказной работы в любой момент времени и построить график зависимости P(t). Эта зависимость рассчитывается по формуле:

P(t) = e ^{-  у t} (3)

Результаты расчетов следует свести в таблицу 3.

По результатам расчета строится график P(t), причем, вероятность безотказной работы откладывается в линейном масштабе, а время - в логарифмическом.

Таблица 2.3.

t, час	10	100	1000	10000	20000	Tср = 27540
 t	0,0003631	0,003631	0,03631	0,3631	0,7262	0,99999
P(t)	0,9996369	0,996369	0,96369	0,6369	0,2738	0,3643

График зависимости P(t) может служить и для определения гарантийного срока службы изделия. Для этого определяется время, при котором P(t) = 0,7.

Исходя из длительности работы изделия в день и количества рабочих дней в году, можно определить гарантийный срок службы изделия в годах.