книги из ГПНТБ / Князев А.Д. Элементы теории надежности радиоэлектронной аппаратуры учеб. пособие

10 ZO 30 40 50 60 70 SO 90 100 НО 120 130 mV G

Рис. 52. Зависимость относительного коэффициента интенсивности отказов резисторов типа МЛТ и подобных от .изменения температуры окружаю­ щей среды и величины электрической нагрузки

ІОО

Рис. 53. Зависимость относительного коэффициента интенсивности отказов конденсаторов типа КБГ и подобных от температуры окружающей среды и величины рабочего напряжения по отношению к номииальному

«Ol

отказов конденсаторов со слюдяной изоляцией типа КСО и ОКСО

102

данном режиме. Нельзя, например, вести расчет только для крайних условий работы, поскольку это ведет к занижен­ ной величине надежности сравнительно с надежностью оп­ ределяемой в реальных условиях эксплуатации. Известно, что предельные условия работы изделия, например, при максимально допустимой рабочей температуре, наблюдают­ ся, как правило, в течение небольших отрезков времени. Поэтому при расчете надежности следует оценивать веро­ ятные сроки работы изделия в условиях, отличающихся от номинальных.

В упоминавшихся выше картах режимов изделия дей­ ствительные условия работы элементов и длительность ра­ боты в режимах, отличных от номинального, определяют­ ся путем испытаний макетов изделия и частично путем рас­ четов в соответствии с требованиями ТУ на изделие, а так­ же схемными, конструктивными и эксплуатационными осо­ бенностями.

При пользовании справочными данными интенсивности отказов элементов изделия следует помнить, что такие дан­ ные зависят от уровня технологии производства. Могут быть случаи, когда изделия одинакового типа, изготовлен­ ные различными предприятиями, имеют разные значения ^-характеристик. Совершенствование технологии производ­ ства изделия должно приводить к уменьшению интенсив­ ности отказов.

Расчет надежности по внезапным отказам имеет целью предварительное определение функции P{t) с тем, чтобы знать возможную величину надежности в конце заданного срока работы, а также определение значения Г, т. е. срока работы изделия до первого отказа. Расчет должен выявить наиболее ненадежные элементы с тем, чтобы при конструи­ ровании скорректировать функциональную и принципиаль­ ную схему изделия, если это окажется необходимым, а так­ же распределить надежность между элементами и блоками. Нередко в результате предварительных расчетов приходит­ ся облегчать режимы элементов, чтобы обеспечить задан­ ную техническим заданием величину надежности. Расчет также должен выявить необходимость и целесообразность резервирования.

При расчете необходимо сгруппировать однотипные элементы изделия по их режимам и времени работы в этих режимах с учетом относительных коэффициентов сц. По­ лученные данные целесообразно сводить в таблицу, пример-

103

ное содержание которой представлено на табл. 6-1. Пост­ роение таблицы должно быть таким, чтобы легко можно было бы суммировать интенсивности отказов для всех т е-лементов изделия с целью получения As. Пользуясь фор­ мулами (3-26) и (3-28), далее^ строится график функции P(t), определяется значение Т и надежность в конце задан­ ного срока работы.

Для иллюстрации изложенного рассмотрим пример, ко­ торый позволит заполнить табл. 6-1. Пусть требуется рас­ считать вероятность безотказной работы Р(і) и Т электрон­ ного усилителя, длительно работающего без выключения. Усилитель содержит 4 электровакуумных триода, 4 кремние­ вых диода, 16 резисторов типа МЛТ мощностью 0,5 er, 10 конденсаторов типа КСО и 6 конденсаторов типа КБГ. Известно, что 40% времени усилитель работает при повы­ шенной температуре окружающей среды ( + 30°С), а осталь­ ное время в нормальных условиях. Через час после вклю­ чения в з'силителе создается баланс выделяемой и рассеи­ ваемой мощности при перегреве элементов сравнительно с температурой окружающей среды на +20°С. Заданы коэф­ фициенты нагрузки элементов по электрическому режиму: триоды JC„=0,8, диоды Кн = \, 10 штук МЛТ К„=0,5, шесть штук МЛТ #„=0,8, КСО #„=0,7 и КБГ Яп = 0,8.

Пользуясь табл. 6-1, найдем значения интенсивностей отказов элементов À;o в номинальных условиях. Пользуясь графиками рис. 50 — рис. 54 и рис. 48, определяем величи­ ны относительных коэффициентов интенсивности отказов при заданных коэффициентах нагрузки с учетом внутрен­

произведения в соответствии с временем работы усилителя. По этим данным и заполнена табл. 6-2, пользуясь которой можно рассчитать значение Я,в для всех элементов усили­ теля.

В рассмотренном примере учитывались два разных тем­ пературных режима устройства. В практике расчета надеж­ ности возможны более сложные случаи, когда надо учиты­ вать и изменения коэффициента нагрузки, и изменения режима работы (например, работа при механических на­ грузках и пр.) в различные отрезки времени эксплуатации

104

Таблица 6-1

Интенсивность отказов элементов в номинальных условиях

105

* На один контакт за время, при котором число срабатываний не превышает половины числа срабатываний, гарантируемого по ТУ.

** На 106 переключений.

106

изделия. В общем случае необходимо тщательно анализи­ ровать условия работы изделия и определять соответствую­ щие поправочные коэффициенты. Помимо коэффициентов си, учитывающих влияния электрической нагрузки и темпе­ ратуры, при расчете надежности следует пользоваться дру­ гими коэффициентами, учитывающими другие условия рабо­ ты изделия. Поправочный коэффициент аг учитывает влия­ ние влаги и механических нагрузок при различном значе­ нии температуры окружающей среды. При отсутствии ме­ ханических нагрузок и нормальных условиях окружающей среды ос2 = 1 (табл. 6-3). В тех случаях, когда для расчета на­ дежности важно знать характер отказа элемента — обрыв или короткое замыкание, следует учитывать коэффициент аз (например, в случаях резервирования). При средней ве­ личине нагрузки (Кн—0,4—0,7) можно считать, что аз со­ ответствует данным табл. 6-4. Из этой таблицы можно сде­ лать заключение также и о том, какие виды отказов харак­ терны для различных типовых элементов.

Таблица 6-3

В рассмотренном выше примере расчета надежности не учитывалась интенсивность отказов пайки элементов при

108

их монтаже, поскольку в случае сравнительно простого уст­ ройства это вносит в расчет незначительную погрешность. Однако при анализе надежности сложных устройств с боль­ шим числом элементов необходимо учитывать интенсив­ ность отказа паяного соединения, принимая ее (Ю-8—10~9) —

построив зависимость надежности усилителя в функции времени (рис. 55), можно определить, что вероятность без­ отказной работы усилителя Р(£)=0,99 может быть достиг-

109