Расчет надежности устройства (стр. 2 из 4)
A, B, NT, G, NS, H – постоянные коэффициенты.
Значения постоянных коэффициентов подбираем по таблице 7.17 вышеуказанного источника, c156:
A=5,909*10-7; B=14,3; NT=398; G=1; NS=0,3; H=3.
Для диодов:
KД=0,6 (Таблица 7.15, с.155);
KU=0,7 (Таблица 7.16, с.155);
KФ=1,5 (Таблица 7.17, с.154);
KЭ = 2,5 (Таблица 7.5, с.143);
λОГ(λ6)х10-6 = 0,728 (Таблица 7.9, с.150);
КР – определяется по формуле:
где tокр – температура окружающей среды (корпуса элемента), 0С;
КН – коэффициент электрической нагрузки;
Для расчета коэффициента электрической нагрузки диодов, понадобится средний прямой ток. Для получения данного параметра воспользуемся интернет-справочником [4]. В соответствии с ним прямой ток диода сборки КД133А равен 0,5А.
A, NT, ТМ, L,
– постоянные коэффициенты.Значения постоянных коэффициентов подбираем по таблице 7.13 вышеуказанного источника, c154:
A=44,1025; NT=-2138; ТМ=448; L=17,7;
.Для транзисторов КТ646Б:
KД=0,5 (Таблица 7.15, с.155);
KU=0,5 (Таблица 7.16, с.155);
KФ=0,7 (Таблица 7.17, с.154);
KЭ = 2,5 (Таблица 7.5, с.143);
λОГ(λ6)х10-6 = 0,728 (Таблица 7.9, с.150);
КР – определяется по формуле:
где tокр – температура окружающей среды (корпуса элемента), 0С;
КН – коэффициент электрической нагрузки;
Для расчета коэффициента электрической нагрузки диодов, понадобится средний прямой ток. Для получения данного параметра воспользуемся интернет-справочником [4]. В соответствии с ним прямой ток диода сборки КД133А равен 0,5А.
A, NT, ТМ, L,
– постоянные коэффициенты.Значения постоянных коэффициентов подбираем по таблице 7.13 вышеуказанного источника, c154:
A=5,2; NT=-1162; ТМ=448; L=13,8;
.Для платы печатной:
KЭ = 2,5 (Таблица 7.5, с.143).
Для соединений пайкой волной:
KЭ = 2,5 (Таблица 7.5, с.143);
λОГ(λ6)х10-6 = 0,00034(Таблица 7.9, с.151).
1.3 Формулировка решаемой задачи
Для оценки безотказности работы устройства будем использовать в первую очередь экспоненциальную характеристику надежности. Она определяется экспоненциальным законом надежности. В этом случае время до отказа распределяется по экспоненциальной модели. Проводя анализ вероятности выхода из строя каждого элемента схемы, получаем ряд значений, случайной величины, характеризующей вероятность отказа того или иного элемента в зависимости от его величины и параметров влияющей на него среды. Затем проводим анализ всех вероятностей отказов, и находим общую суммарную вероятность отказа. В соответствии с полученным результатом находим расчетные значения таких параметров безотказности, как:
а) наработка на отказ;
б) вероятность безотказной работы за определенное время;
в) гамма-процентная наработка на отказ.
График экспоненциальной зависимости надежности устройства от времени приведен на рисунке 1.1
Рисунок 1.1 – график экспоненциальной характеристики надежности
В соответствии с графиком видно, что надежность устройства уменьшается с увеличением времени его работы. Модель экспоненциального распределения часто используется для априорного анализа, так как позволяет не очень сложными расчетами получить простые соотношения для различных вариантов создаваемой системы. На стадии апостериорного анализа (опытных данных) должна проводиться проверка соответствия экспоненциальной модели результатам испытаний.
2. Расчет показателей безотказности
2.1 Краткое пояснение метода расчета показателей безотказности
Расчет безотказности изделия будем вести следующим образом:
1) Определим модели вероятностей отказов для каждого из элементов схемы.
2) Из таблиц подберем коэффициенты нагруженности элементов.
3) В соответствии с справочными параметрами рассчитываем коэффициент режима работы.
4) Для режима эксплуатации устройства подбираем коэффициент эксплуатации.
5) По модели вероятности отказов определяем вероятность отказа каждого элемента.
6) Рассчитываем суммарное значение вероятности отказа для всего изделия в целом.
7) В соответствии с полученными результатами рассчитываем значения параметров безотказности.
2.2 Расчет эксплуатационной безотказности элементов
Основными элементами устройства являются резисторы, конденсаторы, диодные сборки, выпрямительные, печатная плата, соединения пайкой волной, соединители двухкантактные модели, в соответствии с которыми будут вестись расчеты вероятностей отказов элементов схемы приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Модели вероятности отказов элементов схемы
| Позиционное обозначение | Вид математической модели расчета |
| Резисторы |  |
| Конденсаторы |  |
| Диоды |  |
| Транзисторы | |
| Печатая плата |  |
| Соединения пайкой волной |  |
Для расчета вероятности отказов резисторов будут использоваться такие коэффициенты, как:
KR- коэффициент, зависящий от номинального значения сопротивления, и уменьшающийся с ростом номинального сопротивления элемента.
KM – коэффициент, зависящий от значения номинальной мощности элемента, и возрастающий с ростом максимальной рассеиваемой на элементе мощности.
KЭ – коэффициент, зависящий от жесткости условий эксплуатации.
КР – коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки и температуры корпуса элемента.
Для расчета вероятности отказов конденсаторов будут использоваться такие коэффициенты, как:
KС – коэффициент, зависящий от значения номинальной емкости элемента, и возрастающий с ростом значение емкости.
KЭ – коэффициент, зависящий от жесткости условий эксплуатации.
КР – коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки и температуры корпуса элемента.
Для расчета вероятности отказов диодов и транзисторов сборок будут использоваться такие коэффициенты, как:
KФ - коэффициент, учитывающий функциональный режим работы прибора.
KД – коэффициент, зависящий от значения максимально-допустимой нагрузки по мощности.
KU – коэффициент, зависящий от отношения рабочего напряжения к максимально-допустимому.
KЭ – коэффициент, зависящий от жесткости условий эксплуатации.
КР – коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки и температуры корпуса элемента.
Для расчета вероятности отказов соединений пайкой волной будет использоваться коэффициент:
KЭ – коэффициент, зависящий от жесткости условий эксплуатации.
3. Расчет показателей безотказности ЭУ
3.1 Уточнение исходных данных, используемых для расчета эксплуатационной безотказности элементов
Численные значения коэффициентов, необходимых для расчета безотказности работы устройства приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1– Коэффициенты нагруженности элементов
| Позиционное обозначение | Количество nj | λОГ(λ6)х10-6 1/ч | Значение поправочного коэффициента | |||||||||
| KP | КФ | КД | KU | KC | КМ | КR | KK | Кn | КЭ | |||
| R1-R5 | 5 | 0,132 | 0,7 | 0,7 | 2,5 | |||||||
| C1-C2 | 2 | 0,52 | 0,2С0,23 | 2,5 | ||||||||
| C3 | 1 | 0,065 | 0,4С0,12 | 2,5 | ||||||||
| VD1-VD2 | 2 | 0,728 | 1 | 0,6 | 0,7 | 2,5 | ||||||
| VT1-VT2 | 1 | 0,352 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | |||||||
| Печатая плата | 1 | - | 2,5 | |||||||||
| Соединения пайкой волной | 26 | 0,00034 | 2,5 | |||||||||
3.2 Выбор и обоснование элементов ЭУ
При расчете эксплуатационной безотказности РЭУ будем считать, что схемотехническое исполнение устройства "Источник питания" таково, что все элементы работают в типовых электрических режимах.
Приведем характеристики основных элементов схемы:
а) Резисторы
Таблица 3.2 – габаритные размеры резисторов
| Тип | Размеры, мм | Мах рабочее напряжение | |||
| Н | D | L | d | ||
| С2-34-0,125 Вт | 6.0 | 2 3 | 28 | 0.60 | 250 |
Рисунок 3.1 – Цветовая маркировка резисторов
| Цвет | 1, 2 знач. номинала | Степень | Точность |
| ЧЕРНЫЙ | 0,0 | 1 | |
| КОРИЧНЕВЫЙ | 1,1 | 10 | +1(F) |
| КРАСНЫЙ | 2,2 | 100 | +2(G) |
| ОРАНЖЕВЫЙ | 3,3 | 1К | |
| ЖЕЛТЫЙ | 4,4 | 10К | |
| ЗЕЛЕНЫЙ | 5,5 | 100К | +0,5(D) |
| СИНИЙ | 6,6 | 1М | +0,25(С) |
| ФИОЛЕТОВЫЙ | 7,7 | 10М | +0,10(В) |
| СЕРЫЙ | 8,8 | +0,05(А) | |
| БЕЛЫЙ | 9,9 | ||
| ЗОЛОТОЙ | 0,1 | +5(J) | |
| СЕРЕБРЯНЫЙ | 0,01 | + 10(К) |
б) Конденсаторы