Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Расчет надежности радиоэлектронных средств

КонтрольнаяПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Окончательный расчет на надежность Окончательный расчет надежности производится на этапе технического проектирования после испытания макета изделия всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и условия их эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков, имеющихся в справочной… Читать ещё >

Расчет надежности радиоэлектронных средств (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Задание на курсовую работу Произвести расчет на надежность заданного устройства, обеспечив P (t)=0.99 за t=2400 ч. Найти t2 при P (t2)=0991. Рассчитать ЗИП при Pраб (T)=0,95 за T= 5 лет. Аппаратура наземная.

Аннотация В данной работе рассмотрен расчет на надежность схемы усилителя. Устройство по условиям технического задания относится к наземной аппаратуре. Расчет на надежность состоит из средне-групповой интенсивности отказов, окончательного расчетов и расчета резервированного устройства. Для длительной эксплуатации РЭС, рассчитан комплект ЗИП, обеспечивающий заданную работоспособность в течение 5 лет.

Содержание Введение

1. Расчет на надежность

2. Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов

3. Окончательный расчет на надежность

4. Резервирование

5. Расчет запасных элементов Выводы Список литературы

Введение

Надежность РЭС является одним из свойств, определяющих качество объектов, наряду с такими свойствами, как тактико-технические характеристики, экономические и весогабаритные показатели, дизайн и т. д. Именно надежность «работает» непрерывно после выпуска изделия в эксплуатацию и определяет как долго и каких условиях будут поддерживаться достигнутые ранее (при конструировании и производстве) другие свойства качества объекта. Надежность является комплексным свойством и характеризуется безотказностью долговечностью ремонтопригодностью и сохраняемостью объектов. Однако безотказность — есть основное свойство надежности, так как именно она наиболее полно характеризует надежность объекта и является моделью для рассмотрения двух других свойств надежности-долговечности и сохранности.

Надежность РЭА можно повысить в процессе эксплуатации следующими способами:

1. Применение наиболее надежных и перспективных элементов

2. снижение уровня электрической нагрузки элементов, рациональным выбором номинальных значений, их точности.

3. Защитой элементов и все конструкции от воздействия окружающей среды

4. Резервированием

5. Контролем качества проектирования и производства, прогнозирование отказов с последующим профилактическим воздействием.

электрический резервирование надежность

2. Расчет на надежность На РЭА одновременно воздействуют как внешние так и внутренние факторы. Отказы подразделяются на внезапные и постепенные. Соответственно вероятность безотказной работы всей системы считается по формуле:

Pc (t)=PВ (t)*Pn (t),

где: PВ (t) — вероятность безотказной работы РЭС по отношению к внезапным отказам в течение времени t;

Pn (t) — вероятность безотказной работы РЭС по отношению к постепенным отказам за тоже время t, при условии, отсутствия внезапных отказов.

В нижеприведенных расчетах будут приняты следующие допущения:

1. Отказ любого элемента приводит к отказу всей системы

2. Отказы элементов системы являются случайными и независимыми, то есть: Pn (t) =1.

3. Интенсивность отказов всех элементов системы не зависит от времени, то есть время работы до отказа элементов и всей системы распределено по экспоненциальному закону.

Существуют по средне-групповым интенсивностям отказа и окончательному расчету на надежность.

2. Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов производится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы. Он позволяет выявить слабые участки системы и наметить пути повышения надежности системы на этапе эскизного проектирования.

При предварительном расчете надежности целесообразно придерживаться определенного порядка:

1. Определяется количество и типы элементов устройства, а также их усредненные значения лoi интенсивности отказов, полученные по результатам испытаний на надежность i-го типа элемента. Найденные значения лoi, количестно и типы элементов устройства сведены в табл. 1.

Табл. 1. Статистические данные об отказах элементов для расчета надежности по средне-групповым интенсивностям отказов.

Типы элементов

лoi*106, 1/ч

Ni

лoi*Ni*106, 1/ч

Резисторы:

С2−33Р

0,01

0,29

СП3−38Б

0,015

0,3

Конденсаторы:

K50−16

0,15

1,05

К10−7В

0,013

0,13

Транзисторы:

КТ815Г

0,06

0,6

КТ3102Г

0,034

0,068

КТ3107К

0,034

0,068

КП303А

0,21

0,21

Диоды:

КД522А

0,012

0,024

Д9Г

0,01

0,03

Стабилитрон:

КС518А

0,004

0,004

Микросхема:

КР1401УД2

0,9

0,9

Микрофон:

МКЭ-389

0,2

0,2

Динамик:

0,5ГДШ-8−25

0,2

0,2

Плата тек.

0,0001

0,0001

Пайка

0,0001

0,0162

Тумблер

ПТ1−8

0,06

0,12

2. Вычислим количественные характеристики надежности системы:

1) Интенсивность отказов:

2) Среднее время безотказной работы:

3) Вероятность безотказной работы системы в течении времени t:

4) Вероятность отказа системы:

5) Частота отказов:

6) Гарантийный срок службы:

3. Результаты расчета сравниваются с заданным уровнем надежности

3. Окончательный расчет на надежность Окончательный расчет надежности производится на этапе технического проектирования после испытания макета изделия всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и условия их эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков, имеющихся в справочной литературе, либо с помощью поправочных коэффициентов или эмпирических формул.

В целях систематизации запишем наши данные в таблице 2.

При расчете теплового режима уточняется рабочая температура среды внутри корпуса устройства. По коэффициентам электрической нагрузки и температуре по соответствующим таблицам или графикам определяются поправочные коэффициенты, показывающие, насколько изменяется интенсивность отказов.

Интенсивность отказов считается по следующей формуле:

Где — поправочные коэффициенты в зависимости от и температуры

— обобщенные эксплуатационные коэффициенты для наиболее характерных условии эксплуатации РЭА

— поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов

— поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры окружающей среды

— поправочный коэффициент в зависимости от атмосферного давления Поправочные коэффициенты находятся из соответствующих таблиц [1],.

Коэффициент нагрузки Кн необходимые для определения коэффициента a1, для различных элементов РЭС находятся из таблиц. Для элементов не указанных в таблице Кн=0,95. Результаты вычислений реального значения интенсивности отказов лi приведены в табл. 2.

Табл. 2. Статистические данные об отказах элементов для окончательного расчета

Типы элементов

t°?

Кн

ai

a1a2a3a4a5

л0i*106

лi=aia1a2a3a4a5лi0*106

Ni

Ni*лi*106

qi

tср.в.i

qi*tср.в.i

Резисторы:

С2−33Р

0,6

0,5

5,768

0,01

0,5 768

0,013

0,0271

0,0833

0,0022

СП3−38Б

0,6

0,5

5,768

0,015

0,4 326

0,357

0,0065

0,0833

0,0005

Конденсаторы:

K50−16

0,5

0,4

5,768

0,15

0,34 608

0,013

0,0456

0,0833

0,0041

К10−7В

0,5

0,4

5,768

0,013

0,34 608

2,76 864

0,4199

0,0833

0,0349

Транзисторы:

КТ815Г

0,6

0,64

5,768

0,06

0,738 304

0,7 383

0,0111

0,0833

0,0009

КТ3102Г

0,6

0,64

5,768

0,034

0,1 107 456

0,1 107

0,0016

0,0833

0,0001

КТ3107К

0,9

0,9

5,768

0,034

0,121 134

0,0159

0,0039

0,0833

0,0003

КП303А

0,9

0,9

5,768

0,21

0,12 978

0,2 596

0,0039

0,0833

0,0003

Диоды:

КД522А

0,9

0,9

5,768

0,012

0,207 648

0,4153

0,0629

0,0833

0,0052

Д9Г

0,7

0,85

5,768

0,01

0,98 056

0,39 222

0,0594

0,0833

0,0049

Стабилитрон:

КС518А

0,7

0,52

5,768

0,004

0,10 197 824

0,20 396

0,0309

0,0833

0,0025

Микросхема:

КР1401УД2

0,7

0,52

5,768

0,9

0,1 799 616

0,53 988

0,0818

0,0833

0,0068

Микрофон:

МКЭ-389

0,7

0,52

5,768

0,2

0,1 799 616

0,17 996

0,0272

0,0833

0,0022

Динамик:

0,5ГДШ-8−25

0,9

0,8

5,768

0,2

0,23 072

0,23 072

0,0349

0,0833

0,0029

Плата тек.

0,9

0,9

5,768

0,001

0,51 912

0,0162

0,004

0,0833

0,6

Пайка

0,9

5,768

0,001

0,51 912

0,519

0,0007

0,0833

0,6

Тумблер

ПТ1−8

0,9

5,768

0,0001

0,51 912

0,52

0,7

0,0833

0,7

Непосредственные расчеты

1.

2.

3. (полученная вероятность меньше заданной)

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

4. Резервирование Метод повышения надежности системы введением избыточных (резервных) элементов называется резервированием. Резервный элемент обеспечивает работоспособность устройства при отказе основного элемента. Резервирование может быть двух видов:

· постоянное, когда и основной, и все резервные элементы находятся в одинаковых условиях и одновременно выполняют одни и те же заданные функции;

· замещением, когда отказавший основной элемент заменяется с помощью переключателя, после чего резервный элемент начинает выполнять функции основного элемента. При замещении работоспособность системы с резервированием будет зависеть также и от надежности переключателя.

Вероятность безотказной работы системы при резервировании в течение времени t определяется по формуле:

Вероятность отказа:

Среднее время безотказной работы при резервировании системы:

Интенсивность отказов системы определяется по формуле:

Частота отказа системы:

Гарантийный срок службы при резервировании системы:

5. Расчет запасных элементов Для РЭА длительного использования часто время эксплуатации Т бывает значительно больше, т. е. Т >>

В этих случаях для обеспечения работоспособности РЭА необходимо иметь комплект ЗИПа. Расчет необходимого количества запасных элементов зависит от их надежности. Характеристикой надежности ЗИПе является работоспособность — свойство аппаратуры выполнять свои функции либо за счет безотказности, либо за счет соответствующих запасных элементов. Количественным критерием является вероятность работоспособности .

Расчет запасных элементов при наличии m типов номиналов проводиться в следующем порядке

1. Определяем вероятность работоспособности i-ого типа элемента по формуле

2. Определяем по формуле:

3. Для найденных и определяем — число запасных элементов i-го типа, путем пересчета по формуле :

Результаты расчетов количества запасных элементов приведены в Табл. 3.

Табл. 3. Таблица данных для расчета запасных элементов

Типы элементов

лi*10×1/ч

Ni

Ci, руб.

NiCi, руб.

nср.i

Pраб (T)i

Nзэi

Резисторы:

С2−33Р

0,3 845 333

0,5 960 267

0,986

СП3−38Б

0,2 884

0,1 442

0,999

Конденсаторы:

K50−16

0,19 226 667

0,1 922 667

0,999

К10−7В

0,23 072

0,92 288

0,993

Транзисторы:

КТ815Г

0,46 144

0,184 576

0,993

КТ3102Г

0,49 220 267

0,2 461 013

0,999

КТ3107К

0,738 304

0,369 152

0,999

КП303А

0,8 652

0,8 652

0,998

Диоды:

КД522А

0,138 432

0,138 432

0,998

Д9Г

0,65 370 667

0,13 074 133

0,998

Стабилитрон:

КС518А

0,67 985 493

0,6 798 549

0,998

Микросхема:

КР1401УД2

0,1 199 744

0,1 799 616

0,997

Микрофон:

МКЭ-389

0,1 199 744

0,599 872

0,999

Динамик:

0,5ГДШ-8−25

0,153 813 333

0,7 690 667

0,998

Плата тек.

0,153 813 333

0,7 690 667

0,999

Пайка

0,34 608

0,17 304

0,999

Тумблер

ПТ1−8

0,34 608

0,17 304

0,999

Выводы

Задание РЭС с учетом ЗИПа удовлетворяет условиям задания.

Комплект ЗИП включает в себя довольно большое кол-во элементов. Это связано с низкой надежностью этих элементов, а также высокими требованиями к надежности РЭС в целом в течение длительного периода времени.

1. C.C. Князева «Основы расчета надежности РЭА» Казань, 1979 г.

2. С. С. Князева, М. Ф. Тюхтин «Прогнозирование надежности гибридных интегральных схем» Казань, 1990 г.

3. А. А Яшин «Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА». Москва, 1983 г.

4. «Надежность радиоэлектронных средств» под ред. Сайткулова В. Г.; сост. Князева С. С. Казань: изд-во КГТУ, 1999. 32с.

Показать весь текст
Заполнить форму текущей работой