6.5. Расчет надежности по внезапным отказам

В связи с наличием двух типов отказов элементов (постепенные и внезапные отказы) различаются и два способа расчета надежности, соот­ветствующих двум типам отказов. При внезапных отказах применяют по­каскадный метод расчета надежности и (или) поэлементный метод. Рас­смотрим эти методы.

6.5.1. Покаскадный метод расчета надежности

Кроме расчета надежности по внезапным отказам этот подход дает приемлемую оценку безотказности на самых ранних этапах проектирова­ния ТУ. В качестве исходных данных используется число каскадов и при­надлежность их к той или иной группе. Считается, что все элементы кас­када образуют основное соединение элементов в смысле надежности. По­этому для расчета берутся формулы:

,

где λ(t ) представляет собой суммарную интенсивность отказов по всем элементам системы;

где n_i - количество однотипных элементов в i-м ( ) каскаде;

k - количество каскадов. В случае, если λ_i(t)=const=λ_i Для оценки суммарной интенсивности используют выражение

,

где k_a – коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (он равен отношению интенсивности отказов каскада работающего в данных условиях эксплуатации к интенсивности отказов каскада в лабораторных условиях.

Для надежных элементов значение этого коэффициента лежат в диа­пазоне от величины 1,2 до 1,4.

Часто при расчете надежности аппаратуры имеются данные по зависимости интенсивности отказов от коэффициента электрической нагрузки и окружа­ющей температуры. Используя эти зависимости, можно получить результаты, ближе соответ­ствующие реальным эксплуатационным зна­чениям, чем значения, просто взятые из таб­лиц. В ряде случаев могут быть известны за­висимости и для таких факторов, как вибрационные на­грузки, влажность и др. При этом интенсив­ность отказов данного элемента с учетом ре­альных нагрузок (реального режима) вычисляется по ф-ле:

где — интенсивность отказов элемента, работающего в номинальном режиме (k_н = 1, Т = 20°С и т. д.); a_i — эксплуатацион­ный коэффициент интенсивности отказов зависящий от коэффициентов нагрузки k_н, причем эти зависимости имеют специфический характер для отдельных типов элементов и рассматриваются далее.

6.5.2. Поэлементный метод расчета надежности

Этот метод позволяет получить более точную оценку безотказности. Его также можно применять при проектировании ТУ, но на более поздних этапах. В качестве исходных данных берется общее число элементов, их тип и данные по эксплуатации аналогичного типа оборудования. Расчет производится по вышеприведенным формулам, но при определении вели­чины интенсивности отказов используются данные, полученные на преды­дущем этапе эксплуатации ТУ аналогичного типа. При этом

где λ_эа ,λ_na – суммарные интенсивности отказов эксплуатируемого ана­лога и проектируемой аппаратуры;

n_эа ,n_na – количество элементов эксплуатируемой и проектируемой

аппаратуры. Отсюда

Эти методы расчета (покаскадный и поэлементный) по интенсивностям отказов позволяют достаточно полно оценить безотказность проекти­руемой аппаратуры.

В качестве исходных данных используются:

• принципиальная схема;

• сведения о количестве групп и типов комплектующих элементов;

- сведения об интенсивностях отказов комплектующих элементов и узлов. Порядок расчета следующий:

1. Согласно принципиальной схеме и спецификации, производят разбивку всех элементов на группы, имеющие приблизительно одинаковую интен­сивность отказов. Подсчитывают число элементов в каждой группе n_i .

2. По справочным данным находят минимальную и максимальную интен­сивности отказов λ_{i max} ,λ_{i min} .

3. Определяют максимальную и минимальную интенсивности отказов по группам: n_i λ_{i max,min} .

4. Вычисляют общую интенсивность отказов .

5. Используя это выражение, определяют вероятность безотказной работы и T_ср (расчет ведется по значения λ_{i max} и λ_{i min}, а также по средним значе­ниям интенсивностей отказов).