3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ЦИФРОВОГО СИНТЕЗАТОРА Ч.М. - СИГНАЛОВ
Расчет показателей надежности устройства
Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания изделия и всем периодом его практического использования. Надежность изделия в основном закладывается в процессе его конструирования и обеспечивается в процессе его изготовления путем правильного выбора технологии производства, контроля качества исходных материалов, полуфабрикатов и готовой продукции, контроля режимов и условий изготовления. Надежность обеспечивается применением правильных способов хранения изделия и поддерживается правильной эксплуатацией, планомерным уходом, профилактическим контролем и ремонтом. Принимая во внимание выше сказанное, следует определить необходимость специальных мер для повышения или же для стабилизации показателей надежности [8].
В зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, надежность может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. Для конкретных же объектов и условий эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость. Применительно к цифровому синтезатору частотно – модулированных сигналов, наиболее часто употребляются следующие показатели надежности:
- вероятность безотказной работы
- вероятность того, что в пределах заданной наработки, отказ объекта не возникнет;- средняя наработка на отказ
- отношение суммарной наработки объекта к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки- заданная наработка
(заданное время безотказной работы) - наработка, в течение которой объект должен безотказно работать для выполнения своих функций;- интенсивность отказов
- вероятность отказов неремонтируемого изделия в единицу времени после заданного момента времени при условии, что до этого отказ не возникал. Другими словами - это число отказов в единицу времени отнесенное к среднему числу элементов, исправно работающих в данный момент времени.Оперируя этими понятиями можно судить о надежностных характеристиках изделия. Итак, произведем расчет, приняв следующие допущения:
-отказы случайны и независимы;
-учитываются только внезапные отказы;
-имеет место экспоненциальный закон надежности.
Последнее допущение основано на том, что для аппаратуры, в которой имеют место только случайные отказы, действует экспоненциальный закон распределения - закон Пуассона - и вероятность работы в течение времени
равна: (3. 1)Учитывая то что с точки зрения надежности все основные функциональные узлы и элементы в изделии соединены последовательно и значения их надежностей не зависят друг от друга, т.е. выход из строя одного элемента не меняет надежности другого и приводит к внезапному отказу изделия, то надежность изделия в целом определяется как произведение значений надежности для отдельных
элементов [8]: (3.2)С учетом (3.1) получим:
(3.3)где
- интенсивность отказов -го элемента с учетом режима и условий работы.Учет влияния режима работы и условий эксплуатации изделия при расчетах производится с помощью поправочного коэффициента
- коэффициента эксплуатации и тогда в формуле (3.4) выразится как: (3.4)где
- интенсивность отказов - го элемента при лабораторных условиях работы и коэффициенте электрической нагрузки .Для точной оценки
нужно учитывать несколько внешних и внутренних факторов: температуру корпусов элементов; относительную влажность; уровень вибрации, передаваемый на элементы и т.д. С этой целью может быть использовано следующее выражение: , (3.5)где
- поправочный коэффициент, учитывающий -ый фактор; - поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры; - поправочный коэффициент, учитывающий влияние электрической нагрузки; - поправочный коэффициент, учитывающий влияние влажности; - поправочный коэффициент, учитывающий влияние механических воздействий.Все
определяются из справочных зависимостей и таблиц, где они приведены в виде и , как объединенные с и с .После этого можно определить значение суммарной интенсивности отказов элементов изделия по формуле:
, (3.6)где
- число элементов в группе; - интенсивность отказа элементов в -ой группе; - коэффициент эксплуатации элементов в -ой группе; - общее число групп.Исходные данные по группам элементов, необходимые для расчета показателей надежности приведены в табл. 3.1 Значения интенсивностей отказов взяты из справочников.
Таблица 3.1 - Справочные и расчетные данные об элементах конструкции
гр. | Наименованиегруппы | 1/ч | 1/ч | ч | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 | Резисторы | 9 | 0.06 | 1.71 | 1.07 | 1.83 | 2.75 | 0.8 | 0.03 |
2 | Конденсаторы | 4 | 0.15 | 0.35 | 1.07 | 0.38 | 0.97 | 1.1 | 0.01 |
3 | Диодный мост | 1 | 0.4 | 1.08 | 1.07 | 1.16 | 0.46 | 0.4 | 0.01 |
4 | Микросхемы | 27 | 0.02 | 0.7 | 1.07 | 0.75 | 0.05 | 0.5 | 0.01 |
5 | Трансформатор | 1 | 0.025 | 3.0 | 1.07 | 3.21 | 0.08 | 2.1 | 0.01 |
6 | Переключатель сетевой | 1 | 0.4 | 0.8 | 1.07 | 0.86 | 0.34 | 1.2 | 0.01 |
7 | Разъем (20 выв. ) | 3 | 0.4 | 0.7 | 1.07 | 75 | 0.3 | 6 | 0.01 |
8 | Разъем (40 выв. ) | 1 | 3.2 | 0.7 | 1.07 | 0.75 | 4.8 | 2 | 0.6 |
9 | Предохранитель плавкий | 1 | 0.5 | 0.5 | 1.07 | 0.54 | 0.27 | 1 | 0.1 |
10 | Шнур питания | 1 | 4.0 | 0.5 | 1.07 | 0.54 | 16 | 9 | 03 |
11 | Держатель предохранителя | 1 | 0.2 | 0.7 | 1.07 | 0.75 | 15 | 3 | 01 |
12 | Провода соединительные | 35 | 0.3 | 0.8 | 1.07 | 0.86 | 9.29 | 0.3 | 11 |
13 | Соединения пайкой | 341 | 0.1 | 0.8 | 1.07 | 0.86 | 9.3 | 1.2 | 0.36 |
14 | Плата печатная | 1 | 0.2 | 0.6 | 1.07 | 0.64 | 13 | 3.2 | 0.01 |
15 | Несущая конструкция РЭА | 1 | 3.0 | 0.6 | 1.07 | 0.64 | 92 | 3 | 0.02 |
16 | Соединения винтами | 30 | 0.001 | 0.6 | 1.07 | 0.64 | 0.2 | 5 | 0.01 |
Воспользовавшись данными табл. 3.1 по формуле (3.6) можно определить суммарную интенсивность отказов
: