Оценка показателей безотказной работы радиоэлектронного устройства (стр. 1 из 3)

Министерство образования

Кафедра Конструирования

Курсовой проект

По дисциплине:

“Теоретические основы технологии, конструирования и надежности”.

по теме:

“Оценка показателей безотказной работы радиоэлектронного устройства”

Выполнила: Котова С.Н.

Проверил: к.т.н. Романов П.И.

Содержание

Введение

1. Уточнение исходных данных

2. Определение случайного времени до отказа и характер отказа элементов

3. Определение показателей безопасности

4. Обоснование метода резервирования для функционального узла РЭУ

5. Оценка влияния способа соединения элементов в узле резервирования

6. Описание работ, выполняемых с применением ЭВМ

Заключение

Литература

Приложения

Приложение 1. Схема электрическая принципиальная

Приложение 2. График зависимости вероятности без отказной работы P(t) от времени

Приложение 3. Выбор элементной базы

Введение

В настоящее время проблема надёжности радиоэлектронных систем является наиболее важной в теории конструирования. Средства, с помощью которых можно обеспечить гарантированное функционирование радиоэлектронной системы в течение достаточно длительного времени порой ограничены определёнными экономическими, массогабаритными, схемотехническими параметрами. В то же время радиоэлектронные устройства стали значительно сложнее с точки зрения схемотехники; появилась потребность в приборах с большей точностью работы, повысилась «цена» отказа РЭУ (порой последний может привести к значительным материальным потерям и человеческим жертвам) и, наконец, условия в которых эксплуатируется современная аппаратура зачастую являются запредельными (большие перепады температуры, высокое давление, механические воздействия, химически агрессивные среды, изолированность от человека—оператора). Поэтому уровень надёжности системы, как правило, становится её определяющей характеристикой.

Существующие методы расчёта показателей надёжности радиоэлектронных устройств различаются степенью точности учёта электрического режима и условий эксплуатации элементов. Соответственно существуют приближенный (ориентировочный) и уточнённый расчёты.

При ориентировочном расчёте учёт электрического режима и условий эксплуатации элементов выполняется приближённо, с помощью обобщённых эксплуатационных коэффициентов. Этот расчёт выполняется на начальных стадиях проектирования радиоэлектронных устройств, когда ещё не выбраны типы и эксплуатационные характеристики элементов, не спроектирована конструкция и, естественно, отсутствуют результаты конструкторских расчётов (теплового режима, виброзащищённости и т.д.). Уточнённый расчёт, напротив, выполняют на заключительных этапах проектирования радиоэлектронных устройств, когда выбраны типы и типоразмеры элементов, спроектирована конструкция и получены результаты вышеперечисленных конструкторских расчётов. Расчет выполняется при тех же допущениях, что и ориентировочный, но электрический режим и условия эксплуатации элементов учитывается более точно и, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства (шасси, корпус, провода) с.5-6 [1].

1. Уточнение исходных данных

Таблица 1. Исходные данные к расчету

Тип элемента	Коэффициенты нагрузок
Активные элементы	0,6
Резистор	0,7
Конденсатор	0,8
Другие элементы	0,8

Заданное время работы до 10.000 часов.

2. Определение случайного времени до отказа и характер отказа элементов

При проектировании РЭС возникает вопрос: “Будет ли создаваемая система обладать достаточной надежностью? ”. Поэтому на самых ранних этапах проектирования необходимо ориентировочная оценка ожидаемой надежности.

Такая оценка позволяет сопоставить результаты расчета с техническим заданием и принять меры схемотехнического, конструкторского и технологического характера для повышения надежности.

Надежность – способность изделия выполнять определенные задачи в определенных условиях эксплуатации за требуемое время с минимальными затратами.

Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как изделия в целом, так и его частей.

Основное понятие, используемое в теории надежности, - отказ, то есть утрата работоспособности, наступающей внезапно либо постепенно.

Работоспособность – состояние изделия, при котором оно соответствует требованиям, предъявляемым к его основным параметрам.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение данного времени.

Долговечность – свойство изделия длительно (с возможными в процессе эксплуатации перерывами) сохранять работоспособность в определенных режимах и условиях эксплуатации до полного выхода из строя.

Ремонтопригодность – это свойство объекта, заключается в приспособлении объекта к ремонту и техническому обслуживанию.

Исправность – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям технического задания.

Сохраняемость – свойство изделия непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение, и после хранения и транспортировки. Для определения и прогнозирования надежности необходимы критерии и количественные показатели надежности.

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что за данный период времени не произойдет ни одного отказа. Чтобы определить вероятность безотказной работы, нужно знать функцию отказов во времени f(t), которая представляет собой частоту отказов. При этом вероятность безотказной работы P(t), мы можем определить P отказа:

(1)

Если f(t) – частота отказа, то

(2)

(3)

Кроме данной формулы вероятности безотказной работы можно определить, исходя из статистических данных:

(4)

где N – начальное число элементов в изделии, ni – число элементов, отказавших за заданное время.

Интенсивность отказов – это отношение отказов в единицу времени, отнесенных к числу элементов, оставшихся исправными, к началу рассматриваемого промежутка времени:

(5)

где ∆ni – число отказов за ∆t.

ni – общее число отказавших элементов к началу рассматриваемого

промежутка времени.

N – начальное число элементов.

Соотношение между

и P(t) имеет вид:

(6)

Для экспоненциального закона:

(7)

Существует несколько методов расчета надежности РЭС.

Выбор того или иного метода зависит от того, какими исходными данными мы располагаем и на какой стадии проектирования производится расчет.

Различают два основных метода расчета:

приближенный (ориентировочный)

полный (или окончательный)

Оба вида расчета предполагают расчет вероятности безотказной работы P(t), которая должна учитывать три вида отказов:

внезапный;

постепенный;

перемежающийся.

В случаи независимости вышеназванных отказов:

(8)

Для систем РЭС:

(9)

Можем пренебречь и Pпост(t), то есть Pпост(t)=1, если расчет будем производить для области нормального функционирования системы.

Приближенный расчет надежности производится на начальной стадии проектирования с целью определения грубой оценки уровня надежности разрабатываемой системы.

Получают несколько разновидностей приближенного расчета надежности:

а) расчет по среднегрупповым интенсивностям отказа элементов.

б) коэффициентный метод расчета

в) расчет надежности с использованием данных опытов и эксплуатации.

Полный расчет надежности выполняется на более поздних стадиях проектирования и для его расчета необходимо располагать:

- данными о реальных режимах работы элементов устройства

- зависимость интенсивности отказов элементов от температуры и от электрических (и других) условий эксплуатации устройства.

Расчет блока РЭС по средне групповым интенсивностям отказов:

Интенсивность отказов каждого элемента устройства – постоянная величина

(10)

Для всей системы:

(11)

где K – общее число групп элементов в изделии.

Ni – общее число элементов в i – той группе.

В соответствии с

можем определить вероятность безотказной работы:

(12)

Вероятность отказа:

(13)

Наработка на отказ:

(14)

Вероятность восстановления:

(15)