1923

5.9 Расчет надежности блока

Надежность РЭС в значительной степени определяется надежностью элементов электрической схемы (ЭЭС) и их числом. Поэтому точность расчета показателей надежности проектируемого объекта относительно отказов, обусловленных нарушениями ЭЭС, имеет большое значение. Заметим, что к ЭЭС следует относить места паек, контакты разъемов и т. д.

При разработке РЭС можно выделить три этапа расчета: прикидочный расчет, расчет с учетом условий эксплуатации и уточненный расчет.

Основаниями для этого служат:

• большое число элементов и высокая надежность каждого элемента;

• отказы, связанные со старением ЭЭС, в период эксплуатации РЭС составляют незначительную долю от общего числа отказов;

• вероятность возникновения отказов ЭЭС примерно одинакова в любые интервалы времени эксплуатации;

• отказы ЭЭС независимы.

Определение нормируемых показателей надежности рекомендуется проводить в следующей последовательности:

• в зависимости от конструктивного решения (ремонтопригодности), ограничения на продолжительность эксплуатации, временного режима использования по назначению и последствий отказа для объекта устанавливается шифр из четырех цифр;

• по шифру объект определяются нормируемые показатели надежности. Для прибора шифр будет 2131:

1 – ремонтируемое изделие (2);

2 – до первого отказа (1);

3 – циклически нерегулярный (3);

4 – наличие отказа независимо от длительности простоя (1).

По табл. 8 [8] для шифра 2131 выбираем нормируемый показатель надежности – среднее время наработки на отказ .

По табл. 9 [8] определяем норму наработки на отказ. Для аппаратуры возимой на мотоциклах и автомобилях на ходу (гр.4 по ГОСТ 16019 – 01) для аппаратуры на ИС и МСб (число ЭРЭ и ИМС менее 700) ч.

На основании того, что в состав блока входит много плат и количество элементов очень велико, и его расчет затруднителен, расчеты будем вести для коммутатора стыков (К24).

5.9.1 Прикидочный расчет

Исходные данные представлены в таблице 5.6. Суммарная интенсивность отказов рассчитывается по формуле:

, (5.35)

где – интенсивность отказов i – го типа элементов;

– число элементов i – го типа;

– количество типов элементов.

Таблица 5.6 – Исходные данные для прикидочного расчета

Тип элемента	Число элементов j – го типа	Границы и среднее значение интенсивности отказов элементов j – го типа				Суммарные значения интенсивности отказов элементов j – го типа ,
2	3	4	5	6	7		8	9
Конденсаторы
К10-17а	4	0,042	0,15	0,351	0,168		0,6	1,404
К53-18	1	0,042	0,15	0,351	0,042		0,15	0,351
Микросхемы
1533АГ3	1	0,2	0,3	0,5	0,2		0,3	0,5
1533ИД4	1	0,2	0,3	0,5	0,2		0,3	0,5
1533ИР33	1	0,2	0,3	0,5	0,2		0,3	0,5
ЗОТ122А	2	0,2	0,3	0,5	0,4		0,6	1
Резисторы
С2-33Н	27	0,01	0,02	0,03	0,27		0,54	0,81
Блок Б19-2	2	0,01	0,02	0,03	0,02		0,04	0,06
Диоды
VS-50SQ080TR	50	0,021	0,18	0,2	0,441		9,0	10,0
2С139А	2	0,021	0,2	0,452	0,042		0,4	0,904
Транзисторные
матрицы
1НТ251 2ТС622А	1 1	0,2 0,2	0,3 0,3	0,5 0,5	0,2 0,2		0,3 0,3	0,5 0,5
Вилка
СНП 59-86	1	61 × 0, 01	61 × 0, 02	61 × 0, 04	0,61		1,22	2,44
Реле РПС45 РПС47 РЭК80	1 11 9	0,3 0,3 0,3	0,3 0,3 0,3	0,3 0,3 0,3	0,3 3,3 2,7		0,3 3,3 2,7	0,3 3,3 2,7
Трансформатор ТОТ18	1	0,01	0,02	0,04	0,01		0,02	0,04
					=9,3		=19,39	=21,37

Средняя наработка на отказ определяется по формуле (5.36):

. (5.36)

В связи с тем, что элементы К24, сведенные в таблицу 5.5 составляют 5-ую часть элементов блока, то для проектируемого блока:

;

;

;

ч.

ч;

ч;

Примем наработку на отказ минимальной равной , что меньше 4000ч., следовательно можно перейти к расчету с учетом условий эксплуатации.

Расчет с учетом условий эксплуатации, т. е. влияние механических воздействий, высотности и климатических факторов производится с помощью поправочных коэффициентов для интенсивностей отказов по следующей формуле:

,

где – поправочные коэффициенты, учитывающие соответственно воздействие вибрации и ударов, климатических факторов (влажности и температуры), высоты. Значения поправочных коэффициентов определяются из таблицы П3.1, П3.2, П3.3 [8].

Для всей электрической схемы интенсивность отказов определяется по формуле:

,

где – суммарный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации. Наработка на отказ находится по аналогичной формуле.

Исходные данные занесем в таблицу 5.7.

Таблица 5.7 – Расчет с учетом условий эксплуатации

№	Тип элемента	Кол-во эл-в j - го типа, шт	Интенсивность отказов в номинальном режиме λ0j·106, 1/ч	Поправочные коэффициенты						Интенсив-ность отказов элементов j-го типа с учетом усл. экспл. nj·λ0j· Кjэ·106 1/ч
				К1j	К2j	К1,2j	К3j	К4j	Кjэ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11
1	Конденсаторы
	К10-17а	4	0,15	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,846
	К53-18	1	0,15	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,219
2	Микросхемы
	1533АГ3	1	0,3	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,438
	1533ИД4	1	0,3	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,438
	1533ИР33	1	0,3	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,438
	ЗОТ122А	2	0,3	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,876
3	Резисторы
	С2-33Н	27	0,02	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,788
	Блок Б19-2	2	0,02	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,058
4	Диоды
	VS-50SQ080TR	50	0,2	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		14,6
	2С139А	2	0,2	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,584
5	Транзисторная
	матрица
	1НТ251 2ТС622А	1 1	0,3 0,3	1,35 1,35	1,08 1,08	1,46 1,46	1,0 1,0	1,0 1,0	1,46 1,46		0,438 0,438
	Вилка
6	СНП 59-86	1	0,61	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,891
	Реле РПС45 РПС47 РЭК80	1 11 9	0,3 0,3 0,3	1,35 1,35 1,35	1,08 1,08 1,08	1,46 1,46 1,46	1,0 1,0 1,0	1,0 1,0 1,0	1,46 1,46 1,46		0,438 4,818 3,942
7	Трансформатор ТОТ18	1	0,02	1,35	1,08	1,46	1,0	1,0	1,46		0,03

Расчет суммарного показателя интенсивности потока отказов элементной базы с учетом внешних условий эксплуатации производится по формуле (5.37):

, (5.37)

где k₁,_2j – поправочный коэффициент, учитывающий одновременное воздействие вибрации и ударных нагрузок;

k_3j – коэффициент, учитывающий климатические факторы;

k_4j – коэффициент, учитывающий влияние высоты.

Суммарный показатель интенсивности потока отказов для платы с учетом условий эксплуатации будет равен:

.

Суммарный показатель интенсивности потока отказов для блока с учетом условий эксплуатации будет равен:

ч.