Реферат: Расчет показателей надежности состава ЗИП погрешности электронных средств
Контрольная работа
«Расчет показателей надежности, состава ЗИП, погрешности электронных средств»
Павловский М.И.
1. Расчет показателей надежности
Для расчета показателей надежности выбрана схема зарядного устройства на силовом инверторе из журнала «Радиолюбитель» №08 за 2009 год.
Таблица 1 — Определение величины интенсивности отказов
Наименование элемента
Обозначение по схеме
Количество nj
Номинальная интенсивность отказов лj0, 10-6 ч-1
Режим работы
Поправочный коэффициент бj
Значение nj*лj0*бj
t
kн
Аккумулятор
GB1
1
0,01
45
1
2,4
0,024
Амперметр
PA1
1
0,01
45
0,5
0,2
0,002
Аналоговый таймер
DA1
1
0,075
45
1
2,4
0,18
Выключатель
SA1
1
0,07
45
0,8
1,8
0,126
Выпрямитель
VD6
1
0,2
45
0,9
0,91
0,182
Диоды
VD1-VD5
5
0,2
45
0,7
0,76
0,76
Дроссель
T2
1
0,02
45
0,9
2,4
0,048
Конденсаторы
C1, C7
2
0,035
45
0,5
0,64
0,044
Конденсаторы
C2, C3
2
0,035
45
0,4
0,9
0,063
Конденсаторы
--PAGE_BREAK--C4, C5
2
0,035
45
0,6
0,9
0,063
Конденсаторы
C6, C8-C13
7
0,035
45
0,7
1,24
0,303
Оптопара
DA2
1
0,075
45
1
2,4
0,18
Предохранители
FU1, FU2
2
0,5
45
0,6
0,76
0,76
Резисторы
R15
1
0,071
45
0,4
0,51
0,036
Резисторы
R3, R5, R6
3
0,071
45
0,2
0,33
0,07
Резисторы
R2, R8, R12, R13
4
0,071
45
0,5
0,6
0,17
Резисторы
R1, R4, R7, R9-R11, R14, R16
8
0,071
45
0,3
0,42
0,238
Светодиод
HL1
1
0,2
45
0,7
0,76
0,152
Стабилизатор напряжения
DA3
1
1
45
1
2,4
2,4
Терморезисторы
RK1, RK2
2
0,2
45
0,4
0,51
0,204
Транзисторы
VT1, VT2
2
0,5
45
0,8
1,22
1,22
Трансформатор
T1
1
1,09
45
0,9
2,4
2,616
Выберем поправочные коэффициенты в зависимости от условий эксплуатации устройства (рис. 1).
k1=1, k2=2.5, k3=1;
Рис. 1
Интенсивность отказов изделия:
/>
λ=2.461*10-5ч-1;
Определяем среднее время безотказной работы Tm:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>
Tm = 40633.64 ч.
Построим график вероятности безотказной работы P(t) = exp(-λt) рис. 2.
/>
Рис. 2
P(Tm) = 0.37;
2.Расчет комплекса одиночного ЗИП
Таблица 2 — Определение состава комплекта ЗИП
Наименование элемента
Обозначение по схеме
Кол-во nj
Номинальная интенсивность отказов лj0, 10-6 ч-1
Среднее число отказов mi
Необходимое число ЗИП
Фактическая вероятность необеспечения ЗИП гi
Аккумулятор
GB1
1
0,01
0,0004
0,0006
Амперметр
PA1
1
0,01
0,0004
0,0006
Аналоговый таймер
DA1
1
0,075
0,0030
1
0,0006
Выключатель
SA1
1
0,07
0,0028
1
0,0006
Выпрямитель
VD6
1
0,2
0,0081
1
0,0006
Диоды
VD1-VD5
5
0,2
0,0406
1
0,0006
Дроссель
T2
1
0,02
0,0008
1
0,0006
Конденсатор
C1
1
0,035
0,0014
1
0,0006
Конденсатор
C10
1
0,035
0,0014
1
0,0006
Конденсатор
C11
1
0,035
0,0014
1
0,0006
Конденсатор
C12
1
0,035
0,0014
1
0,0006
Конденсатор
C13
1
0,035
0,0014
продолжение--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
1
0,0006
Резисторы
R7, R14
2
0,071
0,0058
1
0,0006
Резисторы
R4, R9, R10
3
0,071
0,0087
1
0,0006
Светодиод
HL1
1
0,2
0,0081
1
0,0006
Стабилизатор напряжения
DA3
1
1
0,0406
1
0,0006
Терморезистор
RK1
1
0,2
0,0081
1
0,0006
Терморезистор
RK2
1
0,2
0,0081
1
0,0006
Транзисторы
VT1, VT2
2
0,5
0,0406
1
0,0006
Трансформатор
T1
1
1,09
0,0443
1
0,0006
Рассчитываем усредненную вероятность необеспечения ЗИП на одну группу сменных элементов:
/>
α=0.96;
γ ≈ 0.0011;
Исходя из полученных данных, рассчитаем значение фактической вероятности обеспечения ЗИП:
/>
αф= 0.9778 > α
3. Расчет погрешности
Схема функционального узла (рис. 3):
Рис. 3
Параметры элементов:
R1, кОм
R2, кОм
R3, кОм
TKR1, оС-1
TKR2, оС-1
TKR3, оС-1
KCR1, час-1
KCR2, час-1
KCR3, час-1
15±20%
12±10%
10±10%
(5±2)10-3
(4±1)10-3
(3±1)10-3
(6±2)10-5
(4±1)10-5
(5±1)10-5
Исходя из предложенной схемы, получим уравнение зависимости модуля коэффициента передачи от схемных параметров:
продолжение--PAGE_BREAK--
/>
Рассчитываем коэффициенты влияния всех параметров по формуле:
/>
/>
/>
/>
Значения коэффициентов влияния:
Параметр
R1
R2
R3
Коэф. влияния
2/15
2/3
1/5
Рассчитываем среднее значение производственной погрешности Eiи величину половины допуска δi:
E1=0%, E2=0%, E3=0%;
δ1=20%, δ2=10%, δ3=10%;
Рассчитаем значение середины поля рассеивания производственной погрешности:
/>
Eyпр=2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0;
Значение половины поля рассеивания lyпрпроизводственной погрешности:
/>
lyпр= ((2/15)2*202+(2/3)2*102+(1/5)2*102)1/2≈7.45%;
Параметр
Eyпр
lyпр
Значение
7,45%
Рассчитаем характеристики температурной погрешности:
E(TKR1)=0%, E(TKR2)=0%, E(TKR3)=0%;
δ(TKR1)=40%, δ(TKR2)=25%, δ(TKR3)=33%;
Среднее значение E(TKY) температурного коэффициента (ТК) выходного параметра и величина половины поля рассеивания l(TKY):
E(TKY)= 2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0%;
l(TKY)= ((2/15)2*402+(2/3)2*252+(1/5)2*332)1/2≈18.7%;
Среднее значение Eytи величина половины поля рассеивания lytтемпературной погрешности выходного параметра:
Eyt= Δt* E(TKY);
t1=-15oC, Eyt1= (-15-20)*0=0;
продолжение--PAGE_BREAK--
t2=35oC, Eyt2= (35-20)*0=0;
lyt= |Δt|*l(TKY);
t1=-15oC, lyt1= | (-15-20) |*18.7=35*0.187=6.545 oC;
t2=35oC, lyt2= | (35-20) |*18.7=15*0.187=2.805 oC;
Температура/Погрешности
Eyt, oC
lyt, oC
t1=-15oC
6.545
t2=35oC
2.805
Рассчитаем характеристики погрешности старения:
E(KСR1)=0%, E(KСR2)=0%, E(KСR3)=0%;
δ(KСR1)=33%, δ(KСR2)=25%, δ(KСR3)=20%;
Среднее значение E(KCY) коэффициента старения (КС) выходного параметра и величина половины поля рассеивания l(KCY)KCвыходного параметра:
E(TKY)= 2/15*0+2/3*0+1/5*0 = 0%;
l(TKY)= ((2/15)2*332+(2/3)2*252+(1/5)2*202)1/2≈17.7%;
Среднее значение Eyτи величина половины поля рассеивания lyτпогрешности старения выходного параметра:
τ=2000 часов;
Eyτ= τ* E(KCY) = 2000*0 = 0 ч.;
lyτ= τ*l(KCY)= 2000*0.177 = 354 ч.;
Параметр
Eyτч.
lyτч.
Значение
продолжение--PAGE_BREAK--
354
Определяем верхнюю и нижнюю границу поля рассеивания эксплуатационной погрешности:
Среднее значение эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры tи времени τ:
Eyt, τ= Eyпр+ Eyt+ Eyτ= 0+0+0 = 0;
Величина половины поля рассеивания эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры tи времени τ:
/>
lyt1,0= (0.07452+6.5452+02)1/2=6.54;
lyt2,0= (0.07452+2.8052+02)1/2=2.80;
lyt1,Т= (0.07452+6.5452+3542)1/2=354.06;
lyt2,Т= (0.07452+2.8052+3542)1/2=354.01;
Итоговая верхняя и нижняя границы поля рассеивания эксплуатационной погрешности выходного параметра для температуры и времени:
l+t,τ= 354.06; l-t,τ= – 354.06;