8 Ориентировочный расчёт надёжности
Надёжность – это физическое свойство прибора, зависящее от количества и качества, входящих в него элементов, температур, электрических и механических нагрузок и так далее.
Надёжность устройства характеризуется качественными и количественными показателями. Для расчёта количественных показателей: интенсивности отказов устройства, среднего времени наработки на отказ, вероятности безотказной работы наиболее часто используют метод расчёта по средне групповым интенсивностям отказов.
Его сущность заключается в следующем:
- по перечню элементов к схеме электрической принципиальной определяем группы однотипных элементов;
- подсчитываем их количество в каждой группе;
- определяем интенсивность отказов элементов λо по справочнику.
Для учета реальных условий, в которых работают элементы, необходимо задаться коэффициентами влияния α.
- α1 – учитывает условия эксплуатации. В данном случае устройство предназначено для работы в отапливаемых помещениях, поэтому α1 = 1;
- α2 – коэффициент, зависящий от температуры элемента и его электрических нагрузок. Выбирается по справочнику или по таблицам. Температура нагрева элементов определена при расчете теплового режима (63°С). Если таблица отсутствует, то принимается α2 = 1.;
- α3 – коэффициент электрических нагрузок ( Кн ) выбирается в пределах от 0,5 до 0,8.
Таблица 7.1 Расчет интенсивности отказов
-
Наименование элементов
Кол-во группе
λ0*10-6, 1/ч
α1
α2
α3
λгр*10-6 1/ч
Конденсатор керамический
5
1,10
1
1,00
0,5
2,750
Конденсатор оксидный
4
0,90
1
0,32
0,8
0,080
Микросхема
2
0,01
1
0,80
0,8
0,921
Резистор проволочный переменный
1
3,30
1
0,36
0,6
0,712
Резистор металлоплёночный
10
0,50
1
0,68
0,6
2,040
Диод выпрямительный
2
2,00
1
1,13
0,8
3,616
Фотодиод
1
6,00
1
3,30
0,8
15,840
Светодиод
2
1,60
1
1,30
0,8
3.328
Транзистор
Кременый
Средней мощности
1
3,00
1
1,00
0,8
2.400
Транзистор кремниевый
маломощный
3
1,00
1
0,70
0,8
1.680
Пайка
88
0,01
1
1,00
0,8
0,704
Плата печатная
1
0,70
1
1,00
0,5
0,350
рассчитываем среднегрупповую интенсивность отказов
λгр= n*λ0 *α1* α2* α3 (35)
определяем общую интенсивность отказов, для чего суммируем последний столбец таблицы
Λ = Σ λгр
Λ = 34,42*10-6 1/ч
определяем среднее время наработки на отказ
Т ср = 1 / Λ (36)
Т ср = 1/34,42*10-6 = 29052 ч
рассчитываем зависимость вероятности безотказной работы от времени
Р(t) = е-Λ· t (37)
Таблица 3. Зависимость вероятности безотказной работы от времени
t , ч |
0 |
100 |
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
Р(t) |
1 |
0,999 |
0,998 |
0,994 |
0,982 |
0,835 |
0,165 |
Р
исунок
7.1 График зависимости вероятности
безотказной работы от времени.
В задании на проектирование среднее время наработки на отказ должно быть не менее 50000 часов. Из расчета надежности следует, что проектируемое устройству нужно сделать резервирование.