Законы распределения отказов

1.Экспоненциальный закон используется при расчете надежности нестареющей аппаратуры, когда частота отказов не меняется.

,

(54)

2.Равномерный закон

, то

(55)

.Применяют при расчёте ремонтируемой аппаратуры.

3.Закон Релея используется при расчете надежности стареющей аппаратуры, когда частота отказов увеличивается со временем.

(56)

Резервирование аппаратуры

Резервированием называется способ повышения надёжности аппаратуры путём включения резерва, предусмотренного в процессе эксплуатации или при разработке конструкции.

В зависимости от кратности методы резервирования делят на две группы:

1.С целой кратностью.

2.С дробной кратностью.

Кратность , (57)

где-n-число элементов, необходимых для нормального функционирования прибора;

l – общее количество элементов резервируемой системы;

l – n=к_рез – количество резервных элементов.

Резервирование может быть:

– постоянным, когда основной элемент и резервный элементы находятся одинаковом режиме,

-резервирование замещением, когда резервный элемент подключается переключателем после отказа основного элемента.

Рисунок 63 - Виды резервирования

Виды соединения элементов

1.Последовательное (отказ одного элемента приводит к отказу всей системы)

Рисунок 64 - Последовательное соединение элементов

, (58)

Если λ₁=λ₂=….=λ_n =>

2.Параллельное соединение элементов- система откажет при отказе

всех элементов.

_{Рисунок 65 - Параллельное соединение элементов}

₍₅₉₎

Для равнонадежных элементов

₍₆₀₎

Если используется один резервный элемент, то он называется дублирующим.

Последовательно-параллельное соединение

Составление функционально-надежностных схем

Для расчета надежности прибора принципиальная схема прибора преобразуется в функционально-надежностную схему. Если в принципиальной схеме отказ любого элемента приводит к выходу прибора из строя, то в функционально-надежностной схеме используется последовательное соединение элементов. Если в приборе имеются резервные элементы, прибор выходит из строя при отказе всех резервных элементов, то в функционально-надежностной схеме используют параллельное соединение, если в приборе используются 1-ый и 2-ой варианты соединений, то в функционально-надежностной схеме используют последовательно-параллельное соединение.

После составления функциональной схемы по справочным данным определяется частота отказов элементов [1/час] и законы распределения , затем рассчитывается вероятность безотказной работы прибора.

Пример. Дана принципиальная схема. Составить функционально-надежностную схему.

Рисунок 66 - Принципиальная схема фотоприемного узла

Рисунок 67 - Функционально-надежностная схема

Повышение надежности электронной аппаратуры путем ее интеграции.

Интенсивность отказов аппаратуры на интегральных схемах (ис) равна:

(61)

где λ_ис– частота отказа ис;

λс – частота отказа соединений ис;

К_с.ис – среднее число выводов в ис;

n_и-количество элементов в одной интегральной схеме.

N_ис=n/n _и -количество элементов в интегрированной аппаратуре.

При n=n_и из (61) получим:

(62)

C ростом интеграции идет увеличение надежности.

Определение надежности с учетом требований ремонтопригодности

Аппаратура, предназначенная для длительной эксплуатации, может подвергаться ремонту, после которого часть элементов прибора заменяют новыми. Необходимо по новому рассчитывать вероятность безотказной работы прибора, для этого вводят понятие вероятность исправного состояния прибора.

(63)

где- -вероятность исправного состояния в начальный момент времени;

- интенсивность отказов аппаратуры;

- интенсивность восстановления аппаратуры.

Для повышения надежности необходимо уменьшать время восстановления аппаратуры, которое состоит из следующих составляющих:

1-время обнаружения неисправности;

2-время отыскания неисправности;

3-время разборки аппаратуры;

4-время замены отказавшего элемента;

5-время сборки аппаратуры,

6-время настройки аппаратуры.

Времена 3,4,5-определяются конструкцией.

Время разборки и сборки аппаратуры сокращается за счет отказа от резьбовых соединений. Их заменяют на быстросъемные фиксаторы и пружинные стопоры и используют в платах разъемные соединители.

Для уменьшения времени восстановления проводят следующие мероприятия:

1) Конструкция прибора должна быть выполнена так, чтобы обеспечить доступность всех частей прибора для осмотра и замены без предварительного удаления других частей конструкции.

2) На печатных платах должны быть установлены клеммы для присоединения контрольных измерительных приборов.

3) Разъемы должны быть выполнены таким образом, чтобы исключить возможность их неправильного соединения.

4) При ремонте необходимо предусмотреть возможность установки на столе извлеченных частей прибора в любом удобном положении.

5)Необходимо предотвращать потери крепежа при ремонте, для чего целесообразно использовать невыпадающие винты.