Министерство образования и науки

СВПУ-ЭПО

Курсовая работа по предмету основы конструирования, технология изготовления и ремонт РЭА

на тему: Расчет надежности

(УМЗЧ мощностью 320 Вт на микросхеме STK4231)

Разработал учащийся гр№52

Криванич Е.А.

Руководитель: старший преподаватель

Усатенко Г.А.

Симферополь 2011 г.

Содержание

1. Теоретическая часть

Надежность РЭА

2. Элементная база

3. Принципиальная схема

4. Расчетная часть

График зависимости

5. Выводы и предложения по улучшению показателей надежности

6. Используемая литератур

1.Теоретическая часть Надежность рэа

Прогресс современной техники, высокие требования к точности, помехозащищенности, быстродействию привели к усложнению электронных узлов и блоков радиоаппаратуры и оборудования.

Усложнение аппаратуры резко снижает надежность современного радиоэлектронного оборудования. Низкая надежность приводит к тому, что стоимость эксплуатации такого оборудования в течение одного года превышает в несколько раз стоимость самого оборудования, что приводит к огромным экономическим потерям и резко снижает эффективность использования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).

Задача расчета надежности: определение показателей безотказности системы, состоящей из невосстанавливаемых элементов, по данным о надежности элементов и связях между ними.

Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Цель расчета надежности:

обосновать выбор того или иного конструктивного решения;

выяснить возможность и целесообразность резервирования;

выяснить, достижима ли требуемая надежность при существующей технологии разработки и производства.

Расчет надежности состоит из следующих этапов:

1. Определение состава рассчитываемых показателей надежности.

2. Составление (синтез) структурной логической схемы надежности (структуры системы), основанное на анализе функционирования системы (какие блоки включены, в чем состоит их работа, перечень свойств исправной системы и т. п.), и выбор метода расчета надежности.

3. Составление математической модели, связывающей рассчитываемые показатели системы с показателями надежности элементов.

4.Выполнение расчета, анализ полученных результатов, корректировка расчетной модели.

Состав рассчитываемых показателей:

Системы с невосстанавливаемыми элементами:

- средняя наработка до отказа (T0с);

- ВБР к заданной наработке Pс(t);

- ИО к заданной наработке с(t);

- ПРО к заданной наработке fс(t).

Системы с восстанавливаемыми элементами - T0с; Pс(t); коэффициент готовности, коэффициент оперативной готовности, параметр потока отказов.

Структура системы – логическая схема взаимодействия элементов, определяющая работоспособность системы или иначе графическое отображение элементов системы, позволяющее однозначно определить состояние системы (работоспособное/неработоспособное) по состоянию элементов.

По структуре системы могут быть:

• система без резервирования (основная система);

• системы с резервированием.

Для одних и тех же систем могут быть составлены различные структурные схемы надежности в зависимости от вида отказов элементов

Математическая модель надежности – формальные преобразования, позволяющие получить расчетные формулы.

Модели могут быть реализованы с помощью:

метода интегральных и дифференциальных уравнений;

на основе графа возможных состояний системы;

на основе логико-вероятностных методов;

на основе дедуктивного метода (дерево отказов).

Наиболее важным этапом расчета надежности является составление структуры системы и определение показателей надежности составляющих ее элементов. 1. Классифицируется понятие (вид) отказов, который существенным образом влияет на работоспособность системы.

2. В состав системы в виде отдельных элементов могут входить электрические соединения пайкой, сжатием или сваркой, а также другие соединения (штепсельные и пр.), поскольку на их долю приходится 10-50% общего числа отказов.

3. Имеется неполная информация о показателях надежности элементов, поэтому приходится либо интерполировать(Отыскание промежуточных значений какой-л. величины по некоторым известным ее значениям) показатели, либо использовать показатели аналогов.

Практически расчет надежности производится в несколько этапов:

1. На стадии составления технического задания на проектируемую систему, когда ее структура не определена, производится предварительная оценка надежности, исходя из априорной (непроверенной) информации о надежности близких по характеру систем и надежности комплектующих элементов.

2. Составляется структурная схема с показателями надежности элементов, заданными при нормальных (номинальных) условиях эксплуатации.

3. Окончательный (коэффициентный) расчет надежности проводится на стадии завершения технического проекта, когда произведена эксплуатация опытных образцов и известны все возможные условия эксплуатации. При этом корректируются показатели надежности элементов, часто в сторону их уменьшения, вносятся изменения в структуру – выбирается резервирование.

Под изделием понимается техническое устройство, его часть, деталь, блок, узел, агрегат.

Вероятность безотказной работы р(t) – вероятность того, что в заданном интервале времени t не произойдет ни одного отказа.

Вероятность отказа q(t) – вероятность того, что в заданном интервале времени t произойдет хотя бы один отказ.

Так как работоспособность и отказ являются несовместимыми событиями, то:

p(t)+q(t)=1

При экспериментальных исследованиях опытная вероятность безотказной работы p(t) (оценка вероятности) определяется из соотношения

p(t)= , где

N – общее количество изделий одинакового типа при испытании на надежность;

n(t) – количество отказавших изделий на интервале времени t

Коэффициент нагрузки элемента К_н равен Н_л

К_н = , где

Н и Н_д – соответственно электрическая нагрузка в реальном и допустимом номинальном (по техническим условиям) режимах. Коэффициент нагрузки либо рассчитывается, либо определяется экспериментально, путем замера режимов работы для реальной РЭА.

К основным определениям надежности относится:

Эксплуатация – совокупность различных фаз существование изделия, включая транспортировку, хранение использование по назначению, а так же техническое обслуживание и ремонт. Время начала эксплуатации начисляется с момента приемки изделия заказчика.

Эффективность использования – показатель, характеризующий степень полноты выполнения изделием своего назначения при оговоренных условиях эксплуатации.

Система – целое, составленное из частей множества изделий, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Элементы – неделимые части изделия, на которые его можно разделить при анализе надежности.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Сбой — самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.

Работоспособность — это состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданную функцию с параметрами, установленными требованиями технической документации, в течение расчётного срока службы. Свойство элемента или системы непрерывно сохранять работоспособность при определённых условиях эксплуатации (до первого отказа) называется безотказностью.

Безотказность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Срок службы — календарная продолжительность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния.

Ремонтопригодность — свойство объекта, приспособленность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём технического обслуживания и ремонта.

Система, допускающая ремонт в процессе своей эксплуатации, называется восстанавливаемой. Некоторые системы в процессе выполнения своих функций в силу причин технического либо экономического характера проведение ремонтов не допускают.

Долговечность — свойство элемента или системы длительно сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при определенных условиях эксплуатации.

Сохраняемость — свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

Живучесть — способность технического устройства, сооружения, средства или системы выполнять основные свои функции, несмотря на полученные повреждения.

Достоверность — несомненная верность приводимых сведений для воспринимающего их человека. Таким образом, достоверность — не то же самое, что истинность. Сведения могут является достоверными или недостоверными вообще, но для того, кто их воспринимает.

Ресурс — количественная мера возможности выполнения какой-либо деятельности; условия, позволяющие с помощью определённых преобразований получить желаемый результат.

Так как надежность определяется коэффициентом (К) нагрузки элементов, как по отдельности, так и их суммарным коэффициентом. Для каждого элемента коэффициент нагрузки характеризуется по определенным параметрам по мощности по току по напряжению и т.д.

Для резисторов, транзисторов, дросселей и трансформаторов коэффициент рассчитывается по мощности(P).

К_н = , где

Р_д – Допустимая рассеиваемая резистором мощность по справочнику.

P – Фактическое значение на элементе.

Для конденсаторов он рассчитывается по напряжению(U).

К_н = , где

U_д – Допустимое напряжение на конденсаторе по справочнику.

U – Фактическое напряжение на конденсаторе.

Для диодов, стабилитронов по току(I).

К_н = , где

I_д – Выпрямленный допустимый ток

I – Фактический ток на элементе