2.3 Расчёт надёжности

Надёжность –это свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного времени в заданных условиях эксплуатации .

Расчёт надёжности необходимо для определения гарантийного срока службы изделия ,на основе которого выдают гарантийные обязательства.

Расчёт надёжности проводится практически на всех этапах проектирования ,начиная с технического задания .Различают три метода рачёта надёжности :

- прикидочный рачёт – проводится в тех случаях , когда происходит проверка требований по нажёжности ,выдвинутых заказчиком в техническом задании;

-ориентировочный расчёт – проводится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы и выбора элементной базы ;

- окончательный рачёт – проводится на этапе технического проектирования, когда просчитана электрическая схема,т.е. известны режимы работы элементов.

В данном случае проводится окончательный расчёт.Он дает наибольшую точность ,т.к. учитывает все выбранное элементы, их режимы работы ,температуру внутри блока и условия экспуатации.

Для упрошения рачёта применяют два допущения:

- элементы имеют основное соединение;

- отказы носят случайный и независимый характер.

В этом случае интенсивность отказов рассчитывается по формуле: 9

(9)

Где - коэффициент , учитывающий условия экспуатации изделия;

- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элементов и температуру внутри блока;

- интенсивность отказа элемента , работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации ;

- количество однотипных элементов , работающих в одном режиме при одинаковых температурах.

Исходные данные для расчёта интенсивности отказа устройства сведены в таблицу 4.

Для расчёта надёжности в качестве элементов взяты российские аналоги .

Таблица 4

Тип элемента	Количество	Интенсивность отказа , 1/ч	Режим работы			, 1/ч	, 1/ч
				t, °С
1	2	3	4	5	6	7	8
КонденсаторК10-17	1	0,14	0,5	-65...+125	0,6	0,084	0,084
КонденсаторК50-35	1	0,24	0,7	-40…+105	0,1	0,024	0,024
КонденсаторК73-17	1	0,14	0,5	-55…+100	0,6	0,084	0,084
МикросхемаК561тЛ1	1	0,1	-	-45...+85	1	0,1	0,1
Предохранитель ВП4-1	1	0,8	0,3	-60…+100	0,6	0,48	0,48
Светодиод АЛ102В	3	1,2	1	-60…+70	0,83	0,996	2,988
Резистор С2-23	14	0,02	0,6	-55….+125	0,52	0,0104	0,146
Резистор переменныйСП3-19А	1	0,07	0,3	-60...+155	1,1	0,77	0,77
Переключатель ПГ2-29	1	1,8	-	-50...+55	1	1,8	1,8
Диод Д814А	1	0,5	1	-60...+125	0,81	0,405	0,405
Диод Д223А	2	0,25	1	-60…+125	0,81	0,203	0,406
Транзистор КТ118А	1	0,4	0,6	-60…+100	0,5	0,2	0,2
Транзистор КТ3107Б	1	0,26	0,6	-60…+135	0,5	0,13	0,13
Транзистор КТ209Б	1	0,4	0,6	−45…+100	0,5	0,2	0,2
Тиристор КУ208Г	1	0,5	0,6	-60…+85	0,79	0,395	0,395
Пайка	40	0,004	-	+198	1	0,004	0,16
Итого	31	6,824	8,3	-	11,26	5,8854	8,288

Так как изделие эксплуатируется в стационарных условиях , то поправочный коэффициент будет равен 2,7.Таким образом, интенсивность отказа равна:

= 8,288⋅ ⋅2,7= 22,378 ⋅ = (1/ч).

Средняя наработка на отказ определяется по формуле:

= (10)

= =19000,1 (ч).

Таким образом, средняя наработка на отказ равна 19000,1 ч.

Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле .

P(t)= (11)

где t-время работы.

Результаты расчета вероятности безотказной работы от времени сведены в таблицу 5

Таблица 5

t, ч	10	100	1000	10000	19000.1
	0.00022378	0.0022378	0.022378	0.22378	0.4252
P(t)	0.9997762	0.997762	0.97762	0.7762	0.5748

Если (t) < 0,1 , то с достаточной степенью мощностью вероятность безотказной работы определена по формуле:

=1- λ_у×t (12)

По результатам расчета строится график зависимости безотказной работы времени ,приведенный на рисунке 17. Вероятность безотказной работы складывается в линейном масштабе, времени в логарифмическом масштабе.

Рисунок 17

По графику зависимости вероятной безотказной работы от времени определяется гарантийный срок службы на уровне 0,7. В том случае:

λ_у⋅t=0,356.

Отсюда гарантийный срок службы равен:

Исходя из двадцатичетырёхчасового рабочего дня и двенадцати месяцев в году, гарантийный срок службы составляет 2 года

Самым ненадёжным элементом в схеме является переключатель .

Требуемая надежность задается в технических требованиях на разрабатываемое изделия .Обеспечивается на рациональной схемой и конструкцией, оптимальным выбором элементной базы с учетом условий эксплуатации, выбором оптимального технологического процесса, а также соблюдением инструкции по эксплуатации.

Методы повышения надежности условно подразделяются на:

- общие;

- специальные.

Общие методы повышения надежности могут рассматриваться как на этапе проектирования, так и на этапе производства.

На этапе проектирования общие методы заключаются в:

- максимальном упрощении принципиальной схемы сокращением числа элементов, но при этом сохраняется заданное функционирование и заданные выходные параметры устройства;

- применение комплектующих изделий с более высокой надежностью;

- широкое использование унифицированных узлов, проверенных и обработанных в условиях массового производства;

- обеспечение высокой ремонтопригодности изделия.

- На этапе производства общие методы повышения надежности:

- точное соблюдение требований технологии чертежей и технической документации

- тщательный контроль материалов и комплектующих изделий, применяемых в устройстве;

- внедрение технологии, обеспечивающей высокое качество производственных процессов;

- автоматизация и механизация производственных процессов;

- повышение общей культуры производства.

Специальные методы повышения надежности бывают следующие:

- использование элементов в облегченном режиме;

- тренировка элементов перед установкой в изделие;

- резервирование.

Тренировка обычно состоит в установке элементов в номинальный режим и выдержке этих определенное время в номинальном режиме. Это сокращает время приработки готового изделия.