8. Розрахунок основних показників надійності
Надійність це властивість ЕОА виконувати свої функції, зберігаючи експлуатаційні показники протягом необхідного проміжку часу та можливість відновлювати функціонування, втрачене з якихось причини.
Показниками надійності є:
P(t) – ймовірність безвідмовної роботи;
λ(t) – інтенсивність відмов;
Тср. середній час напрацювання до першої відмови;
Q(t) – ймовірність відмови.
Розрахунок раптових відмов на основі експоненціальної моделі проводиться за такою послідовністю:
складається перелік елементів за типами;
для кожного елементу за довідковою літературою визначають λ у номінальному режимі. Під номінальними умовами розуміють роботу елемента при:
КН=1
t0cp=20±5 °C – температура навколишнього середовища;
F=65±5% – вологість повітря;
Р=760 мм. рт. ст – тиск,
При цьому мається на увазі, що навколишнє середовище не містить пилу, відсутня руйнівна дія газів, солей і на об‘єкт не діють удари та вібрації;
визначають коефіцієнт навантаження КН;
із довідкової літератури, залежно від коефіцієнта навантаження, температури, величини зовнішніх впливів, визначають поправочний коефіцієнт і результуючу інтенсивність відмови;
визначають основні показники надійності.
Вихідною характеристикою надійності для елементів конструкції є інтенсивність відмов, яка є функцією режиму роботи елемента, температури навколишнього середовища та зовнішніх впливів.
,
де
λВЕ
– інтенсивність
відмов елемента за оптимальних умов;
КН
– коефіцієнт
електричного навантаження, який дорівнює
відношенню робочого навантаження до
оптимального
;αt
– температурний
коефіцієнт, що дорівнює відношенню
інтенсивності відмов елемента при
даному КН
до
інтенсивності відмов за номінальних
умов
;αB
– коефіцієнт,
що враховує вплив зовнішніх дій на
надійність елемента.
Позначення в таблиці: N кількість елементів; в.е. інтенсивність відмов елементів (1/ч); Кн – коефіцієнт навантаження; at – температурний коефіцієнт; ab – коефіцієнт впливів зовнішнього середовища;
Для
обліку впливу режиму роботи на
інтенсивність відмов ЕРЕ вводять
коефіцієнт навантаження
.
Для обліку впливу теплового режиму роботи на інтенсивність відмов ЕРЕ вводять температурний коефіцієнт at.
Вплив умов експлуатації на інтенсивність відмов враховує коефіцієнт ab. Він характеризує відношення інтенсивності відмов ЕА різного призначення до лабораторної інтенсивності відмов.
Згідно з технічним завданням, проектований пристрій відноситься до стаціонарної наземної ЕОА і значення ab = 10.
З таблиці 8.1 визначаємо результуючу інтенсивність відмов:
р = 101,76842·10-7 год-1
Далі визначимо середній час напрацювання до першої відмови:
=
11 років
Таблиця 8.1 Розрахунок інтенсивності відмови елементів
|
Найменування елемента |
Тип елемента |
N |
λо.е.10-7 1/год |
Кн |
at |
ab |
N∙ λо.е.10-7 Кн∙ at∙ ab |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Діоди |
1N4007 |
7 |
0,31 |
0,033 |
1,1 |
10 |
0,78771 |
|
1N4148 |
2 |
0,31 |
0,033 |
1,1 |
10 |
0,22506 | |
|
Стабілізатор |
78L05 |
1 |
0,3 |
0,052 |
1,2 |
10 |
0,1872 |
|
Конденсатори |
|
|
|
|
|
|
|
|
електроліти |
ECR |
2 |
0,5 |
0,6 |
0,2 |
10 |
1,2 |
|
кераміка |
C 0603 |
10 |
0,33 |
0,313 |
0,45 |
10 |
4,64805 |
|
Резистори |
R0805 |
19 |
0,3 |
0,2 |
1,3 |
10 |
14,82 |
|
Мікроконтролер |
АТ89С2051 |
1 |
0,2 |
1 |
3 |
10 |
6 |
|
ATTINY2313 |
1 |
0,2 |
1 |
3 |
10 |
6 | |
|
Кварцовий резонатор |
KX-3Н |
1 |
0,25 |
1 |
1 |
10 |
2,5 |
|
HC 49U |
1 |
0,25 |
1 |
1 |
10 |
2,5 | |
|
Світлодіоди |
GNL-014SRD, GNL-3014 |
2 |
0,5 |
0,67 |
1,2 |
10 |
8,04 |
|
Перемикачі |
SWD 1–4 |
1 |
0,2 |
0,12 |
1,1 |
10 |
0,264 |
|
Кнопки |
PS580L/N |
1 |
0,2 |
0,12 |
1,1 |
10 |
0,264 |
|
Транзистори |
2N3904A |
2 |
0,3 |
0,052 |
1,2 |
10 |
0,374 |
|
BSS295 |
2 |
0,2 |
0,052 |
1 |
10 |
0,208 | |
|
Рознімання |
PLS-6 |
1 |
0,2 |
1 |
1 |
10 |
2 |
|
PLS-8 |
1 |
0,2 |
1 |
1 |
10 |
2 | |
|
STB 1–12 |
1 |
0,08 |
1 |
1 |
10 |
0,8 | |
|
Друкована плата |
СТФ – 2–35–1,5 |
2 |
2 |
1 |
1 |
10 |
40 |
|
Пайка виводів |
ПОС-60 |
179 |
0,005 |
1 |
1 |
10 |
8,95 |
|
|
|
|
|
| |||
Потім визначимо ймовірність безвідмовної роботи протягом 1 року:
Тоді ймовірність відмов Q(t) = 1–1 – 0,9143 = 0,0856
Визначимо ймовірність безвідмовної роботи протягом 10 років і побудуємо таблицю і графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу:
Таблиця 8.2
|
t, годин |
P(t) |
Q(t) |
|
24 |
0,999756 |
0,000244194 |
|
168 |
0,998292 |
0,001708108 |
|
720 |
0,9927 |
0,007299945 |
|
1440 |
0,985453 |
0,014546601 |
|
2160 |
0,97826 |
0,021740356 |
|
4320 |
0,956992 |
0,04300807 |
|
8800 |
0,914344 |
0,085656356 |
|
17600 |
0,836024 |
0,163975701 |
|
35200 |
0,698937 |
0,301063371 |
|
70400 |
0,488512 |
0,511487588 |
|
140000 |
0,240595 |
0,759404938 |
|
280000 |
0,057886 |
0,942114016 |
|
1000000 |
3,81 E-05 |
0,999961927 |
Рис. 8.1 – Графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу
З графіка видно, що даний пристрій пропрацює 11 років безвідмовно, а подальша експлуатація приладу може призвести до його ремонту, який може перевищити вартість самого пристрою.