Расчет надежности электронного узла.
Цель расчета: Рассчитать надежность терморегулятора.
Надежность это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого времени.
Для авиационных приборов и изделий, не ремонтируемых в условиях полета, важнейшими показателями надежности является вероятность безотказной работы Р (вероятность того, что в заданном интервале времени t не возникнет отказ).
В составе любого прибора можно выделить n простейших элементов, внезапный отказ которых приведет к отказу прибора в целом. Поэтому условием безотказной работы прибора является отсутствие внезапных отказов этих элементов.
Исходные данные для расчета:
Амортизация отсутствует
Влажность воздуха 60.0%
Высота над уровнем моря 1.000 км.
Заданное время работы 20000.0 час.
Исходными данными для расчета также являются значения интенсивностей отказов всех радиоэлементов и элементов конструкций.
Расчет надежности устройства состоит из следующих этапов:
Определяется суммарное значение интенсивности отказов по формуле:
,час-1(3.10)
где n - число наименований радиоэлементов и элементов конструкции устройства;
- величина
интенсивности отказа i‑го
радиоэлемента, элемента конструкции с
учетом заданных для него условий
эксплуатации: коэффициента электрической
нагрузки, температуры, влажности,
технических нагрузок и т.п.;
Ni - количество радиоэлементов, элементов конструкции i‑го наименования.
Определяется значение величины наработки на отказ T по формуле:
,(3.11)
Определяется значение вероятности безотказной работы P(t) по формуле:
(3.12)
где t - заданное время безотказной работы устройства в часах.
Полученные результаты сравниваются с заданными.
Справочные и расчетные данные элементов конструкции.
|
Наименование, тип элемента |
|
Kнi |
|
|
|
Ni |
|
Конденсаторы |
0,05 |
0,625 |
0,2 |
2,0 |
0,2 |
10 |
|
Микросхемы |
0,08 |
0,65 |
0,5 |
1,0 |
0,4 |
5 |
|
Резисторы |
0,01 |
0,03 |
0,5 |
2,0 |
0,1 |
30 |
|
Предохранители |
0,5 |
0,2 |
0,5 |
2,0 |
5,0 |
1 |
|
Трансформатор |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
2,0 |
0,1 |
1 |
|
Транзисторы |
0,12 |
0,04 |
0,4 |
2,0 |
0,96 |
8 |
|
Диоды |
0,015 |
0,512 |
0,5 |
2,0 |
0,3 |
9 |
|
Светодиоды |
0,07 |
0,35 |
0,8 |
2,0 |
1,12 |
3 |
|
Плата печатная |
0,02 |
|
|
|
0,2 |
3 |
|
Соединение пайкой |
0,01 |
0,001 |
3,00 |
2,0 |
0,6 |
220 |
Примечания:
- априорная
номинальная интенсивность отказов при
температуре окружающей среды 200С
и коэффициенте нагрузки KHi=1;
- коэффициент,
зависящий от температуры и коэффициента
нагрузки KHi.
Определяется по графикам: Парфенов Е.М.
“Проектирование конструкций РЭА” стр.
176.
- коэффициент,
учитывающий климатические и механические
нагрузки;
- расчетная величина
интенсивности отказов по i‑му
радиоэлементу, элементу конструкции,
час-1;
Ni - число элементов i‑ой группы.
Расчетная величина интенсивности отказов i‑го элемента, приведенная в таблице, определяется по формуле:
,
час-1.(6.5.4)
Расчет выполняется для периода нормальной эксплуатации при следующих допущениях:
Отказ элементов случаен и независим;
Учитываются только внезапные отказы;
Имеет место экспоненциальный закон надежности устройства.
Определим суммарное значение интенсивности отказов по (3.10):
(0,2*10+0,4*5+0,1*30+5,0*1+0,1*1+0,96*8+0,3*9+1,12*3+0,2*3+0,6*220)*10-7
=(2,0+2,0+3,0+5,0+0,1+7,68+2,7+3,36+0,6+132)*10-7=0,0000158
Интенсивность отказов: 0.0000158 1/час
Определим значение величины наработки на отказ T по формуле (3.11):
=1/0,000011=63291час.
наработка на отказ Т = 63291 час
Определим значение вероятности безотказной работы P(t) по формуле (3.12):
=0.
73
вероятность безотказной работы P(t) = 0. 73
Полученное значение наработки на отказ Т = 63291 час превышает заданное, равное 20000 часов, что гарантирует надежную работу разрабатываемого прибора.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Магнитогорский государственный технический университетим. Г.И. Носова»
Многопрофильный колледж