Реферат: Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика

--PAGE_BREAK--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.)=<img width=«36» height=«36» src=«ref-1_1792722763-181.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">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 данногорасчетаявляетсявыполнение следующихнеравенств: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∑Bопределяется 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
<img width=«389» height=«273» src=«ref-1_1792723112-1475.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

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
<img width=«382» height=«283» src=«ref-1_1792724587-1341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">

Рисунок 4.2 – График зависимости коэффициента готовности объекта от времени


<img width=«460» height=«342» src=«ref-1_1792725928-1961.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">

Рисунок 4.3 – График зависимости коэффициента оперативной готовности объекта от времени
<img width=«465» height=«352» src=«ref-1_1792727889-1977.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">

Рисунок 4.4 – График зависимости коэффициента технического использования объекта от времени


5. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
Цельюданногорасчета являетсяуточненная 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 расчетпроводилсядля ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаныс использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench(см. рис. 5.1).
<img width=«518» height=«318» src=«ref-1_1792729866-16129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">

Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованиемпрограммы ElectronicsWorkbench
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∙∏·<img width=«15» height=«15» src=«ref-1_1792745995-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">i,(5.1)


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

<img width=«15» height=«15» src=«ref-1_1792745995-89.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">i– поправочные коэффициенты, учитывающие условия и режимы эксплуатации изделий, особенности конструкции, отработанности технологического процесса и др.

Для резисторов R3, R4 λ0=0,07∙10<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792746173-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054"> ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055"> (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).
<img width=«298» height=«53» src=«ref-1_1792746341-1269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">,(5.2)
где Т=50°С – температура корпуса.
<img width=«88» height=«32» src=«ref-1_1792747610-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">,(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).
<img width=«113» height=«32» src=«ref-1_1792747946-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">,(5.4)
где S=Pраб/Pном-коэффициент нагрузки;

Pраб, Pном– рабочая и номинальная мощности резистора соответственно.

Значение коэффициента влияния уровня качества <img width=«29» height=«32» src=«ref-1_1792748270-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">=10. Значение коэффициента влияния жесткости условий эксплуатации <img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1792748473-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">=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<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792746173-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061"> ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> (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).
<img width=«80» height=«32» src=«ref-1_1792748832-269.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">,(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 <img width=«34» height=«30» src=«ref-1_1792749101-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">=1, коэффициент влияния уровня качества <img width=«29» height=«32» src=«ref-1_1792748270-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">=10, коэффициент влияния жесткости условий эксплуатации <img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1792748473-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">=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

ЭРИ

Ea

A

B

λ0∙10<img width=«9» height=«20» src=«ref-1_1792749702-80.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">

<img width=«20» height=«20» src=«ref-1_1792749866-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">т

<img width=«26» height=«28» src=«ref-1_1792750035-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">

<img width=«27» height=«30» src=«ref-1_1792750224-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">

<img width=«29» height=«32» src=«ref-1_1792748270-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1792748473-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

λут.рез∙106

ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">

R3

,08

,71

1,1

0,07

1,273

,0886

0,723

10

16

0,913

R4

,08

,71

1,1

0,07

1,273

,0225

0,71

10

16

0,2278



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

ЭРИ

Еа

А

В

Д

λ0∙10<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792746173-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">

ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">

<img width=«29» height=«30» src=«ref-1_1792751061-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1792751252-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">

<img width=«34» height=«30» src=«ref-1_1792749101-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">

<img width=«29» height=«32» src=«ref-1_1792748270-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">

<img width=«29» height=«29» src=«ref-1_1792748473-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">

λут.конд∙106

ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">

С1

0,35

3

0,6

0,09

0,00099

0,234

2,872

1

10

20

0,133

С3

0,35

3

0,6

0,09

0,00099

0,234

2,872

1

10

20

0,133

С4

0,35

3

0,6

0,09

0,00099

0,537

2,872

1

10

20

0,305



Общая уточненная интенсивность внезапных отказов по данному ФУ определяется суммой уточненных внезапных отказов ЭРИ, λут.i=1,712∙10-6 ч<img width=«15» height=«20» src=«ref-1_1792721372-84.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">. График зависимости вероятности безотказной работы от времени исследуемого ФУ по внезапным отказам представлен на рис. 5.1.
<img width=«420» height=«316» src=«ref-1_1792752210-1696.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">

Рисунок 5.1 – График зависимости вероятности безотказной работы от времени при внезапных отказах исследуемого ФУ


    продолжение
--PAGE_BREAK--