1.7. Расчет надежности.
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия (средней наработке на отказ и вероятности безотказной работы) по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации.
Методика расчета надежности, по внезапным отказам.
1. Определить коэффициенты нагрузки ЭРЭ, Кн (коэффициенты нагрузки - это отношение фактического значения воздействующего фактора к его номинальному или максимально допустимому значению), пользуясь таблицей 2.
2.
Определить номинальные интенсивности
отказов радиоэлементов
о,
пользуясь таблицей 3.
Номинальная интенсивность отказов о - это значение интенсивности отказов при коэффициенте нагрузки Кн=1 и температуре окружающей среды Т=20°С.
3. Определить коэффициент влияния нагрузки и Т, °С - α, пользуясь таблицей 4.
4. Определить интенсивность отказов ЭРЭ по формуле (1):
|
(1), |
5. Интенсивность отказов устройства определить по формуле (2):
Λ=λ1+λ2+λ3+…+λп
= |
(2), |
где
– интенсивность отказов компонентов,
входящих в устройство.
6. Учесть влияние на надежность устройства условий эксплуатации. Для этого в формулу (2) ввести поправочные коэффициенты, формула (3):
|
(3), |
где К1 - коэффициент влияния механических воздействии, таблица 5;
К2 - коэффициент влияния влажности, таблица 6;
КЗ - коэффициент влияния атмосферного давления, таблица 7.
7. Определить среднюю наработку на отказ проектируемого устройства по формуле (4):
|
(4), |
||
8. Вероятность безотказной работы устройства, Р, вычислить по формуле (5):
где е – основание натуральных логарифмов; Λ – интенсивность отказов устройства,1/ч; t - время, в течение которого устройство должно работать безотказно.
|
|
Таблица 2. Коэффициенты нагрузки электрорадиоэлементов.
Наименование элемента |
Параметр, определяющий надежность |
Коэффициент нагрузки, Кн |
Рекомендуемые значения в режиме |
|
импульсный |
статистический |
|||
Микросхемы* |
Максимальный выходной ток, Iвых.max |
|
- |
- |
Транзисторы |
Мощность, рассеиваемая на коллекторе, Рк |
|
0,5 |
0,2 |
Полупроводниковые диоды |
Обратное напряжение, Uобр., Выпрямленный ток, I |
|
0,5 |
0,2 |
Конденсаторы |
Напряжение на обкладках, U |
|
0,7 |
0,5 |
Резисторы |
Рассеиваемая мощность, Р. |
|
0,6 |
0,5 |
Трансформаторы |
Ток нагрузки, Iн |
|
0,9 |
0,7 |
Электрические соединители |
Коммутируемый ток, Iк |
|
0,8 |
0,5 |
Реле электромагнитные |
Коммутируемый ток, Iк |
|
0,7 |
0,5 |
Катушки индуктивности, дроссели |
Коммутируемый ток, Iк |
|
0,8 |
0,6 |
Таблица 3. Номинальные интенсивности отказов электорадиоэлементов
Наименование элемента |
Тип элемента |
Номинальная интенсивность отказов, λ0*10-6 1/ч |
Интегральные микросхемы |
Гибридные Полупроводниковые |
0,78 1,26 |
Полупроводниковые диоды |
Универсальные Выпрямительные Импульсные Стабилитроны Варикапы Светодиоды Блоки выпрямительные |
0,51 0,63 0,60 0,55 0,20 0,08 0,70 |
Транзисторы |
Биполярные: Малой мощности низкочастотные Малой мощности среднечастотные Малой мощности высокочастотные Средней мощности низкочастотные Средней мощности среднечастотные Средней мощности высокочастотные |
0,85
0,45
0,85
0,50
0,50
1,90 |
Электровакуумные приборы |
Приемно-усилительные лампы Электронно-лучевые трубки Клистроны Магнетроны Лампочки накаливания (подсветки) Неоновые лампы |
1,80 2,05 3,60 54,00 0,50
0,76 |
Резисторы постоянного сопротивления |
Углеродистые Металлопленочные Композиционные пленочные Металлооксидные Проволочные Терморезисторы |
0,30 0,20 0,20 0,20 0,62 0,35 |
Резисторы переменного сопротивления |
Непроволочные Проволочные |
0,26 0,46 |
Конденсаторы постоянной емкости
|
Слюдяные Керамические и стеклокерамические Бумажные и металлобумажные Пленочные и металлопленочные С оксидным диэлектриком |
0,18 0,37
0,19 0,85
0,45 |
Конденсаторы подстроечные |
Керамические |
0,50 |
Конденсаторы переменной емкости |
С воздушным диэлектриком С пленочным диэлектриком С твердым диэлектриком |
0,80 1,30 1,65 |
Моточные изделия |
Трансформаторы питания Трансформаторы сигнальные низкочастотные Катушки индуктивности Дроссели Фильтры промежуточной частоты Вариометры |
3,75 0,63
0,51 0,53 0,50
0,80 |
Коммутационные изделия, соединители, элементы монтажа |
Переключатели малогабаритные (на одну клавишу, кнопку, переключение) Выключатели ( на один контакт) Реле (на один контакт) Разъемы (прямоугольные, цилиндрические, для печатного монтажа) Элементы крепежные и монтажные, изделия присоединительные Плата печатная Пайка соединительная Провод соединительный (на погонный метр) Экран Предохранитель плавкий |
2,53
0,23
0,26 0,32
0,21
0,10 0,02 0,07
0,09 0,55 |
Узлы РЭА |
Антенна Антенна с обтекателем Антенна следящая Антенный переключатель Антенна телескопическая Антенна магнитная Волноводы Громкоговорители динамические, Вт: 0,1 – 0,5 1,0 – 30 Электропроигрывающие устройства Магнитофонные панели Индикаторные приборы Фильтры акустоэлектронные |
1,85 3,00 5,65 4,30 0,85 1,00 1,25
3,00 5,05 30,50 36,50 0,24 1,00 |
Узлы РЭА механические |
Верньеро-шкальное устройство Механизм настройки Зубчатая передача Редуктор зубчатый Привод малогабаритный Муфта малогабаритная Шасси Корпус Соединения: Паяное Шарнирное Гибкое Жесткое Уплотненное |
4,00
1,40 2,20 0,23 4,90 0,73 1,00 0,12 0,0026 2,40 0,69 0,0026 0,73 51,45 |
Источники питания |
Аккумуляторы Батареи Преобразователи Выпрямители |
9,68 152,50 29,50 0,95 |
Электродвигатели |
Асинхронный Синхронный Постоянного тока |
7,85 3,21 9,00 |
Таблица 4. Поправочные коэффициенты α.
Наименование, тип изделия |
T⁰ С |
Коэффициент нагрузки, Кн |
||||||
0,2 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
1,0 |
||
Транзисторы кремниевые |
20 40 60 |
0,16 0,17 0,19 |
0,20 0,23 0,26 |
0,35 0,40 0,50 |
0,43 0,51 0,61 |
0,52 0,59 0,71 |
0,63 0,72 0,85 |
|
Транзисторы германиевые |
20 40 60 |
0,23 0,32 0,52 |
0,35 0,55 0,86 |
0,42 0,66 1,10 |
0,50 0,81 1,38 |
0,70 1,04 1,65 |
0,74 1,22 1,90 |
|
Диоды кремниевые |
20 40 60 |
0,77 0,92 1,04 |
0,79 0,94 1,11 |
0,81 0,97 1,16 |
0,83 1,00 1,22 |
0,85 1,04 1,30 |
0,88 1,08 1,39 |
|
Диоды германиевые |
20 40 60 |
0,15 0,23 0,53 |
0,30 0,41 0,86 |
0,39 0,51 1,13 |
0,50 0,63 1,40 |
0,62 0,76 1,75 |
0,74 0,91 2,13 |
|
Конденсаторы слюдяные негерметичные |
20 40 60 80 |
|
0,08 0,09 0,12 0,22 |
0,11 0,13 0,20 0,43 |
0,22 0,28 0,45 0,92 |
0,27 0,35 0,62 1,46 |
|
|
Конденсаторы стеклянные, пленочные металлобумажные |
20 40 60 80 |
|
0,36 0,42 0,61 0,97 |
0,49 0,54 0,75 1,40 |
0,64 0,80 1,19 2,10 |
0,80 1,10 2,00 2,80 |
|
|
Конденсаторы оксидные |
20 40 60 80 |
|
0,38 0,50 1,60 4,30 |
0,40 0,64 1,80 4,40 |
0,48 0,90 2,10 5,60 |
0,65 1,24 2,30 7,00 |
|
|
Резисторы непроволочные |
20 40 60 80 |
0,20 0,33 0,47 0,61 |
0,35 0,51 0,67 0,84 |
0,42 0,60 0,82 1,07 |
0,50 0,76 1,08 1,46 |
0,60 0,94 1,43 2,05 |
0,72 1,11 1,70 2,48 |
1,00 1,71 2,81 4,40 |
Резисторы проволочные |
20 40 60 80 |
0,02 0,06 0,11 0,16 |
0,05 0,11 0,18 0,24 |
0,10 0,19 0,32 0,43 |
0,20 0,32 0,51 0,73 |
0,34 0,53 0,79 1,07 |
0,51 0,69 1,04 1,50 |
1,00 1,29 2,18 3,65 |
Моточные изделия |
20 40 60 |
|
0,10 0,20 0,30 |
0,10 0,20 0,40 |
0,20 0,50 1,20 |
0,30 1,20 2,50 |
0,60 1,80 4,10 |
1,00 3,00 8,60 |
Таблица 5. Поправочные коэффициенты влияния механических воздействий.
Условия эксплуатации |
Значение коэффициента К1 |
||
При вибрации |
При ударных воздействиях |
При суммарных воздействиях |
|
Лабораторные |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
Стационарные |
1,04 |
1,03 |
1,07 |
Автомобильные |
1,35 |
1,08 |
1,46 |
Железнодорожные |
1,40 |
1,10 |
1,54 |
Корабельные |
1,30 |
1,05 |
1,37 |
Самолетные |
1,46 |
1,13 |
1,65 |
Таблица 6. Поправочные коэффициенты влияния влажности.
Влажность, % |
Температура, ⁰ С |
Значение коэффициента К2 |
60 – 70 |
20 – 40 |
1,0 |
90 – 98 |
20 – 25 |
2,0 |
90 – 98 |
30 – 40 |
2,5 |
Таблица 7. Поправочные коэффициенты влияния атмосферного давления.
Высота , км |
Значение коэффициента К3 |
0 - 1 |
1,0 |
1 – 3 |
1,1 |
3 – 8 |
1,2 |
8 – 15 |
1,3 |
15 – 30 |
1,4 |