2.2 Расчёт надёжности

Надёжность – это свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного времени в заданных условиях эксплуатации. Надёжность является комплексным свойством, которое обуславливается безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, и сохранностью.

Рассмотренное определение даёт качественную характеристику надёжности. Что бы сравнить различные типы изделий или экземпляры изделий одного типа, необходимо иметь количественную оценку надежности, которую включают в техническое задание на разработку изделия. Надёжность является одним из основных параметров изделия, проектируя аппаратуру, её оценивают наряду с другими параметрами и на основе этих расчётов делают вывод о правильности выбранной схемы и конструкции изделия.

Окончательный расчёт надёжности проводится на этапе технического проектирования, когда точно известна схема, выбранные тип элементов, рабочие режимы элементов и при этом учитывают степень недогруженности элементов и вводится поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации изделия [5].

Для расчёта надёжности делают два допущения:

- имеется основное соединение элементов, то есть при выходе из строя хотя бы одного элемента, наступает отказ всего изделия;

- отказы носят следующий случайный и независимый характер, поэтому интенсивность отказов определяется по формуле:

, (1)

где – поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации изделия;

– поправочный коэффициент, учитывающий режим работы и

температуру внутри блока;

– интенсивность отказа элементов, работающих в номинальном режиме при номинальных условиях;

– количество однотипных элементов, работающих в одинаковом режиме при одинаковой температуре.

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 2.

Таблица 2

Наименование Тип ЭРЭ	Кол- во, шт.	Интен-сивность отказов номинал.,	Режим работы		Попра- вочный коэф- фициент.	Интенсивность отказов действительная
				Темп., °C
C2-23-0,125Вт	12	0,02	0,5	40	0,5	0,01	0,12
К10-17Б	3	0,14	0,4	40	0,05	0,007	0,021
К52-1Б	1	0,24	0,7	40	0,1	0,024	0,024
HP1-4-8M	3	1	0,5	40	1	1	3
BL-L519EGW	12	1,8	0,5	40	0,83	1,494	17,928
TS-A2PS-130	8	1,2	–	40	1	1,2	9,6
M74HC540B1R	3	0,1	–	40	1	0,1	0,3
SCS-14	1	0,3	–	40	0,5	0,15	0,15
USBA-1J	1	0,3	–	40	0,5	0,15	0,15
Пайка	205	0,004	0,6	40	1	0,004	0,82

Сумма: 32,113

По условиям эксплуатации устройство является стационарным, следовательно, поправочный коэффициент, учитывающий эти условия равен 2,7. Таким образом, интенсивность отказов равна:

1/ч.

Средняя наработка до первого отказа будет равна:

, (2)

ч.

Вероятность без отказной работы равна:

(3)

Результат расчёта вероятности без отказной работы от времени сведён в таблицу 3.

Таблица 3

t	10	100	1000	10	=11 533
				0,867051	0,9999699183
P(t)	0,99913	0,9914	0,917	0,42	0,37

По результатам расчёта строится график зависимости безотказной работы от времени, приведённый на рисунке 6. Вероятность безотказной работы откладывается в линейном масштабе, время в логарифмическом масштабе.

Рисунок 6

Гарантийный срок службы изделия определяется на уровне 0,7. В данном случае:

.

Отсюда гарантийный срок службы равен:

ч.

Исходя из 8 часового рабочего дня и 12 месяцев в году, когда может понадобиться данное устройство, гарантийный срок службы равен:

года.

Требуемая надежность обеспечивается разработкой принципиальной схемы и конструкции, правильным выбором ЭРЭ, выбором оптимального технологического процесса и соблюдением инструкции по эксплуатации.

В спроектируемой схеме самый ненадёжный в работе элемент светодиод (имеет интенсивность отказов , согласно справочникам).

Методы повышения надежности делятся на общие и специальные. В свою очередь общие методы рассматриваются на этапе проектирования и на этапе производства.

На этапе проектирования повысить надежность можно следующим образом:

- максимально упрощение принципиальной схемы, сокращение числа ЭРЭ, но с сохранением заданного функционирования и выходных параметров устройства;

- применение комплектующих изделий с высокой надежностью;

- применение унифицированных узлов, проверенных и отработанных в условиях массового производства и имеющих высокую надежность;

- обеспечение высокой ремонтопригодности изделия.

На этапе производства:

- точное соблюдение требований технологий, чертежей и технической документации;

- тщательный контроль материалов и комплектующих деталей, применяемых в изделии;

- внедрение технологии, обеспечивающей высокое качество производственных процессов;

- автоматизация и механизация производственных процессов;

- повышение общей культуры производства.

К специальным методам повышения надежности можно отнести:

- использование элементов в облегченном режиме;

- электротренировка.

Электротренировка – это установка ЭРЭ в номинальный режим и какое-то время они работают. Она сокращает время приработки.