Курсовая работа: Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика

4.2 Расчет показателей надежности и сравнение с заданными

4.2.1 Расчет показателей безотказности

Расчетная вероятность безотказной работы каждого ФУ была найдена по формуле (3.5), а всего устройства по формуле (4.1).

Ррасч(tб.р.)=рФУi(tб.р.).(4.1)

Результаты расчетов заданных и найденных интенсивностей отказов (λз, λр) и вероятностей безотказной работы (Рз, Рр) представлены в таблице 4.2. График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени представлен на рис. 4.1.

Таблица 4.2 – Сравнительный анализ расчетных и заданных ПН

В результате Ррасч(tб.р..).=0.963

Необходимым условием данного расчета является выполнение следующих неравенств: λзi≥ λрi, Рзi ≤Ррi.

4.2.2 Расчет показателей ремонтопригодности

Изначально было выбрано заданное среднее время восстановления устройства Твз=2 ч.

Было найдено расчетное среднее время восстановления всего устройства:

Тв=∑λ∑ФУi·(То.о.i+Ту.о.i)/ λ∑,(4.3)

где То.о.i, Ту.о.i – среднее время обнаружения и устранения отказа каждого из ФУ (см. табл. 4.3).

Таблица 4.3 – Исходные данные для расчета Тв

Необходимым условием в расчете данного подраздела является выполнение неравенства: Тв≤Твз.

Тв=1,3 ч, Твз=2 ч.

4.2.3 Расчет комплексных показателей надежности

По (4.4) был рассчитан коэффициент готовности изделия.

Кг(t)=Т/(Т+Тв)+Тв/(Т+Тв)·ехр{-t∙( λ∑+1/Тв)},(4.4)

где Т=1/ λ∑=1,608·104 ч – среднее время наработки до отказа всего устройства.

Необходимо, чтобы выполнялось неравенство: Кг(tб.р.)≥Кгз.

Поскольку полученное нами значение Кг(tб.р.)=0,9999, а заданное Кгз=0,98, то заданные требования выполняется.

График зависимости коэффициента готовности изделия от времени представлен на рис. 4.2.

По (4.5) был найден коэффициент оперативной готовности Ког(tб.р.)=0,963.

Ког(t)=Кг(t)∙e{- λ∑·tб.р.}.(4.5)

График зависимости коэффициента оперативной готовности изделия от времени представлен на рис. 4.3.

Кроме того, по (4.6) найден коэффициент технического использования.

Кт.и(t).=Кг(t)∙tд/tном,(4.6)

где tном=17520 ч – время, на протяжении которого объект используется по назначению;

tд= tном-t∑B- t∑ТО – действительное время работы,

где t∑ТО=100 ч – время технического обслуживания.

В свою очередь t∑B определяется по формуле:

t∑B=nв·Тв,(4.7)

где nв= λ∑·tном=1,089 – среднее число ремонтов за время tном.

Получили, что t∑B=1,4 ч.

Таким образом Кт.и(tб.р.).=0,994

Рисунок 4.1 - График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени: а) P_br – расчетная вероятность безотказной работы; б) Pzad – заданная вероятность безотказной работы

Рисунок 4.2 – График зависимости коэффициента готовности объекта от времени

Рисунок 4.3 – График зависимости коэффициента оперативной готовности объекта от времени

Рисунок 4.4 – График зависимости коэффициента технического использования объекта от времени

5. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ

Целью данного расчета является уточненная оценка показателей безотказности и других ПН на основе использования более адекватных моделей отказов и более полного учета факторов, влияющих на безотказность объекта.

5.1 Исходные данные и предварительный анализ

Уточненный расчет проводился для ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаны с использованием программы Electronics Workbench (см. рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованием программы Electronics Workbench

Карта напряжений, позволяющая рассчитать электрический режим любого элемента ФУ, представлена в табл. 5.1.

Таблица 5.1 – Карта напряжений для исследуемого ФУ

Перечень комплектующих элементов по данному ФУ представлен в прил. Б. Поскольку специальные элементы теплозащиты не предусмотрены, то берем максимальную температуру окружающей среды Т=50°С. Результаты вибрационного расчета и расчета на ударную прочность предполагаются брать усредненными и учитываются с помощью коэффициентов, определяемым по таблицам в зависимости от условий эксплуатации.

Перед уточненным расчетом был проведен качественный анализ элементной базы ФУ и выделены:

- элементы, имеющие постоянную интенсивность отказов (контактные пайки, резисторы постоянной емкости R3, R4, керамические конденсаторы C1, C3, С4);

- элементы, имеющие непостоянную интенсивность отказов, подверженные при эксплуатации износу (транзистор VT1).

5.2 Уточненный расчет надежности по внезапным отказам

Для каждого элемента схемы определяется уточненное значение интенсивностей отказов по соотношению:

λут=λ0∙∏·i,(5.1)

где λ0 –базовая интенсивность отказов типа элементов, определенных при нормальных климатических условиях и нормальном электрическом режиме;

i – поправочные коэффициенты, учитывающие условия и режимы эксплуатации изделий, особенности конструкции, отработанности технологического процесса и др.

Для резисторов R3, R4 λ0=0,07∙10 ч (пленочные высокостабильные), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Еа=0,08, А=0,71, В=1,1.

По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры (см. табл. 5.2).

,(5.2)

где Т=50°С – температура корпуса.

,(5.3)

где P – мощность рассеяния.

По 5.3 были найдены коэффициенты влияния мощности рассеяния (см. табл. 5.2). Коэффициент влияния жесткости электрического режима был найден по (5.4) (см. табл. 5.2).

,(5.4)

где S=Pраб/Pном-коэффициент нагрузки;

Pраб, Pном – рабочая и номинальная мощности резистора соответственно.

Значение коэффициента влияния уровня качества =10. Значение коэффициента влияния жесткости условий эксплуатации =16 (см. табл. 5.2).

С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для резисторов (см. табл. 5.2).

Для конденсаторов С1, С3, С4 – λ0=0,00099∙10 ч (керамические общего назначения), справочные значения некоторых констант, используемых для определения поправочных коэффициентов, составляют: Еа=0,35, А=3, В=0,6, Д=0,09 (см. табл. 5.3).

,(5.5)

где С – емкость конденсатора;

D – постоянный коэффициент.

По (5.2) был найден коэффициент влияния повышенной температуры и по (5.5) коэффициент влияния емкости (см. табл. 5.3).

Значение коэффициента влияния последовательного сопротивления =1, коэффициент влияния уровня качества =10, коэффициент влияния жесткости условий эксплуатации =20. С учетом всех найденных коэффициентов влияния и базовой интенсивности отказов, были найдены интенсивности отказов при эксплуатации для конденсаторов (см. табл. 5.3).

Таблица 5.2 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для резисторов

Таблица 5.3 – Значение коэффициентов влияния, констант и уточненное значение интенсивностей отказов для конденсаторов

Страницы: 1, 2, 3