5.5. Расчеты надежности систем, которые отказывают при отказе одного элемента (нерезервированных систем)
Вероятность безотказной работы системы в течение заданной наработки (0, ti) при предположении независимости отказов элементов равна:
,
где
—
вероятность безотказной работы j-го
элемента;
—интенсивность отказов j-го элемента;
n— число элементов.
При постоянной интенсивности отказов элемента
,
при этом интенсивность отказов системы равна:
.
Когда
можно считать, что
.
Пример. Блок питания судовой радиолокационной станции должен работать при температуре окружающей среды 40° С и влажности 70%. С учетом условий работы подобраны элементы блока, приведенные в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Наименование, типы и марки элементов
|
Обозначения элементов на схеме |
Число элементов,Nj, шт |
Интенсивность
отказов,
|
Интенсивность отказов,
|
|
Резисторы |
R1,R2 |
2 |
1,3 |
2,78 |
5,56 |
R3 |
1 |
0,5 |
1,07 |
1,07 |
|
R4, R5 |
2 |
3,20 |
6,86 |
13,72 |
|
Конденсаторы |
С1—С13 |
13 |
2,4 |
5,15 |
67,0 |
Дроссели |
Др1 |
1 |
1,0 |
2,14 |
2,14 |
Диоды полупроводниковые |
VD1-VD4 |
4 |
2,5 |
5,37 |
21,4 |
Трансформаторы |
Тр1 |
1 |
0,5 |
1,07 |
1,07 |
Предохранители |
Пр |
1 |
0,5 |
1,07 |
1,07 |
Разъемы |
XS1, XS2 |
2 |
0,5 |
1,07 |
2,14 |
Стабилизаторы |
Ст1, Ст2 |
2 |
0,5 |
1,07 |
2,14 |
Пайки |
|
200 |
0,01 |
0,214 |
4,28 |
,
1/ч
,
1/ч
1/чСуммарное
значение интенсивности отказов
1/ч.
Необходимо
вычислить характеристики надежности
блока: интенсивность отказов
,
среднюю наработку до отказа mt
и вероятность безотказной работы Р(ti)
в течение наработки ti=
10 ч.
Решение. Результаты расчета надежности при подборе типов элементов удобно оформлять в виде таблицы.
Из приложения З находят интенсивности отказов , элементов для нормальных условий работы (температура 20° С, kн=1). Интенсивности отказов элементов с учетом условий их применения вычисляются по формуле
,
где
=1,65 — коэффициент, учитывающий суммарное
воздействие вибраций и ударных нагрузок
на судовую аппаратуру; k3=
1 — коэффициент, учитывающий воздействие
температуры 40°С при влажности 70%.
Вычисленная суммарная интенсивность отказов блока питания приведена в конце табл. 5.2.
Средняя наработка до отказа блока питания будет равна:
Вероятность безотказной работы блока питания в течение ti=10 ч будет равна.
6. Индивидуальное задание на курсовой проект
В курсовом проекте в соответствии с вариантом предлагается:
разработать структурную схему устройства (табл. 6.1);
рассчитать электронную схему устройства судовой автоматики;
разработать принципиальную схему (оформить на А3 или А4), снабдив ее перечнем элементов (оформить на А4 и вынести в приложение);
разработать печатную плату и сборочный чертеж (оформить на А4 или А3) со спецификацией (оформить на А4 и вынести в приложение);
составить логическую модель ЭУ и произвести оценку надежности устройства (принять ti=5000 ч).
Все схемы необходимо обеспечить стабилизированным питанием (четные варианты – компенсационный стабилизатор последовательного типа, нечетные варианты – компенсационный стабилизатор параллельного типа).
Получив задание на проектирование, студент должен ознакомиться с исходной схемой в рекомендованной литературе, изучить ее работу по приведенному описанию и только после этого приступить к проектированию. Исходные данные к расчету (ток включения реле, величина выдержки времени, напряжение питания и т.д.) необходимо определить исходя из описания работы устройства, согласовав их с преподавателем. В пояснительную записку необходимо включить описание работы схемы.
На принципиальной схеме по указанию преподавателя нанести значения токов и напряжений в характерных точках.
На структурной схеме показать связи с остальными блоками устройства.
На сборочном чертеже необходимо поместить разрез главного вида (согласовать с преподавателем).
При разработке устройства необходимо учитывать требования Регистра (Приложение И).
Таблица 6.1
№ |
Наименование схемы устройства для проектирования |
|
|
Схема электронного реле времени системы автоматического управления электродвигателем насоса пресной воды охлаждения дизель генератора судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 191-193). |
|
|
Схема температурной защиты обмотки статора электродвигателя автоматической швартовной лебедки судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 221). |
|
|
Схема блока главного извещателя (В1503) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 236). |
|
|
Схема сигнального блока (В1504) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 236-237). |
|
|
Схема контроля состояния аккумуляторной батареи в блоке контроля (В1502) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 241). |
|
|
Схема контроля состояния изоляции в блоке контроля (В1502) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 241). |
|
|
Схема устройства переключения питания ([12], стр. 321). |
|
|
Схема электронного реле режима устройства автоматической разгрузки генератора типа УРГ ([12], стр. 327). |
|
|
Схема электронного реле времени одной ступени отключения устройства автоматической разгрузки генератора типа УРГ ([12], стр. 327). |
|
|
Схема контроля напряжения устройства автоматического включения резерва ([12], стр. 330). |
|
|
Схема блока транзисторных реле времени (БРВ-5) системы ДАУ дизель-генератора 7Д12 ([11], стр. 14). |
|
|
Схема блока контроля разности напряжений устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 179-184). |
|
|
Схема блока контроля разности частот устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,184). |
|
|
Схема блока запрета устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,186). |
|
|
Схема блока времени опережения устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,187). |
|
|
Схема блока подгонки частоты устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,189). |
|
|
Схема выходного блока устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,191). |
|
|
Схема блока вывода из режима зависания устройства синхронизации типа УСГ-1П1 ([11], стр. 201,204). |
|
|
Схема блока контроля разности частот (II) устройства синхронизации типа УСГ-4Р ([11], стр. 231). |
|
|
Схема блока контроля синхронизма (III) устройства синхронизации типа УСГ-4Р ([11], стр. 231). |
|
|
Схема устройства автоматической самосинхронизации ([11], стр. 233). |
|
|
Схема блока контроля повышения нагрузки устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244). |
|
|
Схема блока контроля снижения нагрузки устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244). |
|
|
Схема блока контроля напряжения устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244). |
|
|
Схема датчика активного тока устройства автоматической разгрузки типа УРГ-1ДА ([11], стр. 251). |
|
|
Схема релейного блока устройства автоматической разгрузки типа УРГ-1Р ([11], стр. 253). |
Приложение Б