(Свои данные)
2.3 Расчёт надёжности
Надёжность –это свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного времени в заданных условиях эксплуатации .
Расчёт надёжности необходимо для определения гарантийного срока службы изделия ,на основе которого выдают гарантийные обязательства.
Расчёт надёжности проводится практически на всех этапах проектирования ,начиная с технического задания .Различают три метода рачёта надёжности :
- прикидочный рачёт – проводится в тех случаях , когда происходит проверка требований по нажёжности ,выдвинутых заказчиком в техническом задании;
-ориентировочный расчёт – проводится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы и выбора элементной базы ;
- окончательный рачёт – проводится на этапе технического проектирования, когда просчитана электрическая схема,т.е. известны режимы работы элементов.
В данном случае проводится окончательный расчёт.Он дает наибольшую точность ,т.к. учитывает все выбранное элементы, их режимы работы ,температуру внутри блока и условия экспуатации.
Для упрошения рачёта применяют два допущения:
- элементы имеют основное соединение;
- отказы носят случайный и независимый характер.
В этом случае интенсивность отказов рассчитывается по формуле: 9
λx=8,288 ⋅ ⋅2,7=22,378 ⋅ = =190001 (9);
Где - коэффициент , учитывающий условия экспуатации изделия;
- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элементов и температуру внутри блока;
- интенсивность отказа элемента , работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации ;
- количество однотипных элементов , работающих в одном режиме при одинаковых температурах.
Исходные данные для расчёта интенсивности отказа устройства сведены в таблицу 4.
Для расчёта надёжности в качестве элементов взяты российские аналоги .
Таблица 4
Тип элемента
|
Количество |
Интенсивность отказа , 1/ч |
Режим работы |
|
, 1/ч |
, 1/ч
|
|
t, °С |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
КонденсаторК10-17 |
1 |
0,14 |
0,5 |
-65...+125 |
0,6 |
0,084 |
0,084 |
КонденсаторК50-35 |
1 |
0,24 |
0,7 |
-40…+105 |
0,1 |
0,024 |
0,024 |
КонденсаторК73-17 |
1 |
0,14 |
0,5 |
-55…+100 |
0,6 |
0,084 |
0,084 |
МикросхемаК561тЛ1 |
1 |
0,1 |
- |
-45...+85 |
1 |
0,1 |
0,1 |
Предохранитель ВП4-1 |
1 |
0,8 |
0,3 |
-60…+100 |
0,6 |
0,48 |
0,48 |
Светодиод АЛ102В |
3 |
1,2 |
1 |
-60…+70 |
0,83 |
0,996 |
2,988 |
Резистор С2-23 |
14 |
0,02 |
0,6 |
-55….+125 |
0,52 |
0,0104 |
0,146 |
Резистор переменныйСП3-19А |
1 |
0,07 |
0,3 |
-60...+155 |
1,1 |
0,77 |
0,77 |
Переключатель ПГ2-29 |
1 |
1,8 |
- |
-50...+55 |
1 |
1,8 |
1,8 |
Диод Д814А |
1 |
0,5 |
1 |
-60...+125 |
0,81 |
0,405 |
0,405 |
Диод Д223А |
2 |
0,25 |
1 |
-60…+125 |
0,81 |
0,203 |
0,406 |
Транзистор КТ118А |
1 |
0,4 |
0,6 |
-60…+100 |
0,5 |
0,2 |
0,2 |
Транзистор КТ3107Б |
1 |
0,26 |
0,6 |
-60…+135 |
0,5 |
0,13 |
0,13 |
Транзистор КТ209Б |
1 |
0,4 |
0,6 |
−45…+100 |
0,5 |
0,2 |
0,2 |
Тиристор КУ208Г |
1 |
0,5 |
0,6 |
-60…+85 |
0,79 |
0,395 |
0,395 |
Пайка |
40 |
0,004 |
- |
+198 |
1 |
0,004 |
0,16 |
Итого |
31 |
6,824 |
|
- |
11,26 |
5,8854 |
8,288 |
Так как изделие эксплуатируется в стационарных условиях , то поправочный коэффициентбудет равен 2,7.Таким образом, интенсивность отказа равна:
Средняя наработка на отказопределяется по формуле:
= (10);
= =19000,1 (ч).
Таким образом, средняя наработка на отказ равна ч.
Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле .
P(t)= (11);
где t-время работы.
Результаты расчета вероятности безотказной работы от времени сведены в таблицу 5
Таблица 5
t, ч |
10 |
100 |
1000 |
10000 |
19000.1 |
0.00022378 |
0.0022378 |
0.022378 |
0.22378 |
0.4252 |
|
P(t) |
0.9997762 |
0.997762 |
0.97762 |
0.7762 |
0.5748 |
Если (t) < 0,1 , то с достаточной степенью мощностью вероятность безотказной работы определена по формуле:
По результатам расчета строится график зависимости безотказной работы времени , приведенный на рисунке 17. Вероятность безотказной работы складывается в линейном масштабе, времени в логарифмическом масштабе
Рисунок 17
Гарантийный срок службы определяется на уровне 0,7.В данном случае определяется по формуле:
tr =
При этом⋅t=0,356.
Исходя из двадцатичетырёхчасового рабочего дня и двенадцати месяцев в году, гарантийный срок службы составляет 2 года
Самым ненадёжным элементом в схеме является переключатель .
Требуемая надежность задается в технических требованиях на разрабатываемое изделия .Обеспечивается на рациональной схемой и конструкцией, оптимальным выбором элементной базы с учетом условий эксплуатации, выбором оптимального технологического процесса, а также соблюдением инструкции по эксплуатации.
Методы повышения надежности условно подразделяются на:
- общие;
- специальные.
Общие методы повышения надежности могут рассматриваться как на этапе проектирования, так и на этапе производства .
На этапе проектирования общие методы заключаются в:
- максимальном упрощении принципиальной схемы сокращением числа элементов, но при этом сохраняется заданное функционирование и заданные выходные параметры устройства;
- применение комплектующих изделий с более высокой надежностью;
- широкое использование унифицированных узлов, проверенных и обработанных в условиях массового производства;
- обеспечение высокой ремонтопригодности изделия.
- На этапе производства общие методы повышения надежности:
- точное соблюдение требований технологии чертежей и технической документации
- тщательный контроль материалов и комплектующих изделий, применяемых в устройстве;
- внедрение технологии, обеспечивающей высокое качество производственных процессов;
- автоматизация и механизация производственных процессов;
- повышение общей культуры производства.
Специальные методы повышения надежности бывают следующие:
- использование элементов в облегченном режиме;
- тренировка элементов перед установкой в изделие;
- резервирование.
Тренировка обычно состоит в установке элементов в номинальный режим и выдержке этих определенное время в номинальном режиме. Это сокращает время приработки готового изделия.
2.4 Описание конструкции
В термостабилизаторе использованы детали: переменный резистор - РП1-64А, терморезистор - ММТ-1, резистор R9 - КИМ мощностью 0,125 Вт, конденсатор С2–К50-35 Переключатель SА1 - перемычка, устанавливаемая в нужное положение перед применением стабилизатора.
Заключение
Курсовой проект выполнен в полном объеме в соответствии с техническим заданием ,календарным планом и оформлен в надлежащем порядке. Проведены: обоснование и выбор элементной базы, расчет печатной платы, расчёт надежности, описание конструкций и принципа действия устройства .Выполнены чертежи схемы электрической принципиальной, печатной платы , сборочный чертеж. Выполнена текстовая конструкторская документация: спецификация и перечень.
Конструированное устройство предназначено для охлаждения, хранения и транспортировки крови и гемо компонентов до мест переработки или их непосредственного использования (медицинские стационары и передвижные госпитали)
Список литературы
-
Радио, 2003, № 3, стр-39. Условные графические обозначения на схемах.
-
Цифровые микросхемы: Шило В.Л.-М: радио и связь ,1987,стр-352.
3.Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Справ. В.И. Галкин, А.Л. Булычёв, П.М. Лямин. – Мн.: Беларусь, 1994г,стр- 347.
4.Фрумкин Г.Д.<<Расчёт и конструирование РЭА>>-М:высшая школа, 1989,стр-523.
5.Электронные компоненты, радиодетали.- Электрон.дан.- Режим доступа:http://www.chipdip.ru/
6.Радио, 1995, № 1, стр-43. Постоянные конденсаторы К73-17.
7.Масленников М.Ю.Справочник разработчика и конструктора РА. Элементная база. Книга 1/М.Ю.Масленников, Е.А.Соболев, Г.В.Соколов и др.-М.: типография ИТАР-ТАСС,1993,стр-156.
8. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И., "Микроэлектроника", М., "Высшая школа", 1987 г.
9.Брюханов В.Н. и др. Теория автоматического управления. - М: Высшая школа, 2000 г.
10. Сайт википедияhttps://ru.wikipedia.org/wiki/