сводный.. 1 Методы расчёта показателей надёжности 1 модели прогнозирования эксплуатационной безотказности элементов производства стран СНГ 3

• Название: 1 Методы расчёта показателей надёжности 1 модели прогнозирования эксплуатационной безотказности элементов производства стран СНГ 3
• Дата: 13.02.2018
• Размер: 179.43 Kb.
• Имя файла: сводный..docx
• Тип: Документы; #36385
• страница: 2 из 11

МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ БЕЗОТКАЗНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОИЗВОДСТВА СТРАН СНГ

1. Общая характеристика моделей

Значения эксплуатационной интенсивности отказов λ_Э большинства групп элементов (компонентов) рассчитываются по математической модели



где λ_Б – базовая интенсивность отказов элементов данной группы;

К_i– коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной интен- сивности отказов в зависимости от различных факторов;

m – число учитываемых факторов.

Для отдельных групп сложных электрорадиоизделий (ЭРИ), суммарный поток отказов которых складывается из независимых потоков отказов состав- ных частей ЭРИ (например электромагнитной катушки и контактной системы реле), математическая модель расчёта эксплуатационной интенсивности отка- зов имеет вид



где λ_{Б j}– исходная (базовая) интенсивность отказов j-й части изделия, j= 1, …, n; n – количество составных частей изделия;

К_i^(j) – коэффициент, учитывающий влияние i-го фактора для j-й части изде- лия; i = 1, …, m; j =1, …, n;

m_j– количество факторов, учитываемых для i-й части изделия.

В формуле (5.2) принято во внимание, что разные части (компоненты) ЭРИ могут иметь различные значения коэффициентов, учитывающих влияние одного и того же фактора, в частности уровень качества изготовления в условиях производства (вид приёмки). Например, электромагнитная катушка реле может изготавливаться с уровнем качества, определяемым приёмкой «1», на од- ном предприятии, а контактная система и сборка реле в целом могут выполняться с приёмкой «3» на другом предприятии. Конкретная запись моделей для элементов зависит также от конструктивных особенностей элемента и количества задействованных частей (например, контактов в случае коммутационных изделий или соединителей). Индивидуальные (для компонентов) составляющие интенсивности отказов λ_Б , называемые базовыми интенсивностями отказов, могут быть взяты из справочников или подсчитаны по моделям, приводимым в соответствующих разделах учебного пособия.

В табл. 5.1 приводятся математические модели, рекомендуемые для рас- чёта (прогнозирования) значений λ_Э типовых элементов РЭС производства стран СНГ. При систематизации этих моделей в основу были положены справочники по надёжности, разработанные в России [11, 12]. Уточнение моделей было сделано на основе анализа и систематизации руководств военных справочников и стандартов США, Франции и Китая [13–15]. Пояснение величин, входящих в математические модели, даётся в табл. 5.2.

Таблица 5.1 Математические модели определения значений _Э для элементов производства стран СНГ

Класс (группа) элементов	Вид математической модели	Номера формул и таблиц для опре- деления коэффи- циентов1
Интегральные микросхемы (типовой электрический ре- жим работы)	Э  Б KtКИС Ккорп КVКЭ КП	(5.3), (5.4), табл. 5.4–5.6
Интегральные микросхемы, работающие в облегчённых электрических режимах	Э  Б KР КИС Ккорп КVКЭ КП	(5.5), (5.3), табл. 5.4–5.6
Диоды, кроме стабилитро- нов. Диодные сборки	Э  Б КР КФ КД КUКЭ КП	(5.7), табл. 5.7–5.10
Стабилитроны	Э  Б КР КЭ КП	(5.7), табл. 5.7

Продолжение табл. 5.1

Класс (группа) элементов	Вид математической модели	Номера формул и таблиц для опре- деления коэффи- циентов1
Транзисторы биполярные, транзисторные сборки	Э  Б К Р К Ф К Д КUК Э К П	(5.7), табл. 5.7–5.10
Транзисторы полевые	Э  Б К Р К Ф К Э К П	(5.7), табл.5.7, 5.8
Тиристоры	Э  Б К Р К Д К Э К П	(5.7), табл. 5.7, 5.9
Диоды СВЧ	Э  Б К Р К Д К Э К П	–
Транзисторы биполярные мощные СВЧ	Э  Б К tК FК Ф К Э К П	–
Оптоэлектронные элементы (светодиоды, оптопары)	Э  Б К Р К Э К П	(5.8)–(5.10)
Микросхемы оптоэлектрон- ные (типовой электрический режим работы)	Э  Б К Э К П	–
Конденсаторы неполярные, оксидно-электролитические, кроме импульсных	Э  Б К Р К С К Э К П	(5.11), табл. 5.11, 5.12
Оксидно-электролитические импульсные	Э  Б К tК С К Э К П	–
Резисторы постоянные: металлодиэлектрические металлизированные, ком- позиционные	Э  Б КР КR КМ К КЭ КП Э  Б К Р К RК Э К П	(5.12), табл. 5.13–5.15 (КΔ – см. с. 30)
Резисторы переменные: проволочные	Э  Б К Р К RК Э К П	(5.12),табл.5.13, 5.15
непроволочные	Э  Б К Р К RКUК Э К П	(5.12), табл.5.13, 5.15, 5.16
Терморезисторы	 Э  Б К Э	–
Элементы коммутации (пере- ключатели, тумблеры, кноп- ки и т.п.)		(5.13)–(5.14), табл. 5.17
Соединители (разъёмы): низкочастотные	Э  Б КР КК Кn КЭ КП	(5.15)–(5.17)
радиочастотные	Э  Б КtК К К nКЭ К П	(5.15)–(5.19)
Индикаторы
полупроводниковые	Э  БКР КЭ КП	(5.8)
вакуумные люминесцент- ные	Э  Б Кt КЭ КП	(5.20)
другие индикаторы, ЭЛТ, кинескопы и т. п.	Э  Б К Э К П	–
Трансформаторы	Э  Б КР КЭ КП	(5.21)–(5.24), табл.5.18
Дроссели, катушки индук- тивности	Э  Б КР КЭ КП	(5.25)
Реле электромагнитные об- щего назначения Реле и автоматы защиты		(5.25)–(5.28), табл. 5.19 (5.25), (5.27),

табл. 5.19

Окончание табл. 5.1

Класс (группа) элементов	Вид математической модели	Номера формул и таблиц для определения ко- эффициентов1
Прочие элементы и компоненты
Резонаторы пьезоэлектри- ческие	Э Б Кt КЭ КП	(5.29)
Предохранители	Э  Б К t К Э К П	(5.30)
Платы со сквозными метал- лизированными отверстия- ми (пайки отверстий)	Э  Б [N1 Ксл  N2 (Ксл  13)]КtКЭ КП	(5.30)
Соединения, в том числе пайкой 2	Э  Б К t К Э К П	(5.30)
Электрические лампочки	Э  Б К Э К П , принимается КЭ = 1	–
Кабели, шнуры, монтажные провода	Э  Б LKT К Э К П	(5.31)–(5.34), табл. 5.20

Примечания: ¹ Значения коэффициентов К_Э и К_П приводятся в табл. 5.22 и 5.23.

² Модель распространяется на любые соединения (пайки), используемые во всех платах (узлах), кроме соединений (паек) в платах с металлизированными отверстиями. Все виды паек сквозных металлизированных отверстий следует учитывать в модели расчёта эксплуатационной интенсивности отказов плат с металлизированными отверстиями.

Таблица 5.2 Пояснения величин (параметров), входящих в математические модели

Параметр	Пояснение
Составляющие, входящие в модели для всех видов элементов
λБ	Базовая интенсивность отказов элементов данной группы (или конкретного ти- па), отвечающая температуре окружающей среды +25 °С и номинальной элек- трической нагрузке, т. е. значению коэффициента электрической нагрузки КН = 1
КР	Коэффициент режима работы, зависящий от электрической нагрузки (коэффи- циента КН) и температуры корпуса элемента
Кt	Коэффициент, зависящий от температуры корпуса элемента (компонента)
КЭ	Коэффициент эксплуатации, зависящий от жёсткости условий эксплуатации РЭУ
КП	Коэффициент приёмки, учитывающий степень жёсткости требований к кон- тролю качества и правила приёмки элементов (компонентов РЭУ) в условиях производства
Составляющие, входящие в модели для интегральных микросхем (ИМС)
КИС	Коэффициент, учитывающий количество элементов в ИМС или бит (для ИМС памяти)
Ккорп	Коэффициент, учитывающий тип корпуса
КV	Коэффициент, учитывающий напряжение питания для КМОП ИМС
Составляющие, входящие в модели для полупроводниковых приборов
КФ	Коэффициент, учитывающий функциональный режим работы прибора
КД	Коэффициент, зависящий от значения максимально допустимой по ТУ нагруз- ки по мощности (или току)

КU	Коэффициент, зависящий от отношения рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ (коэффициента нагрузки по напряжению)

Окончание табл. 5.2

Параметр	Пояснение
Составляющие, входящие в модели для конденсаторов
КС	Коэффициент, зависящий от значения номинальной ёмкости
Составляющие, входящие в модели для резисторов
КR	Коэффициент, зависящий от значения номинального сопротивления
КМ	Коэффициент, зависящий от значения номинальной мощности (для металлоди- электрических резисторов)
Кдоп	Коэффициент, зависящий от значения допуска на сопротивление (для металло- диэлектрических резисторов)
КU	Коэффициент, зависящий от отношения значения рабочего напряжения Uраб на резисторе к максимально допустимому напряжению по ТУ (UТУ); Uраб  Pраб R, где Рраб – рабочая мощность, Вт; R– сопротивление, Ом
Составляющие, входящие в модели для изделий коммутации и соединителей
КК	Коэффициент, зависящий от количества задействованных контактов
Кn	Коэффициент, зависящий от количества сочленений-расчленений n(соединители)
tп	Температура перегрева контактов по ТУ при максимальной токовой нагрузке. Используется для выбора коэффициента КК
КF	Коэффициент, учитывающий число коммутаций в час
λ(к.и) Б	Базовая интенсивность отказов коммуникационного изделия в целом, 1/ч
λ(вкл) Б	Дополнительная интенсивность отказов, приходящаяся на одно включение при работе коммуникационного изделия в составе РЭУ, 1/вкл.
L	Верхний индекс, означающий, что соответствующие величины относятся к электромагнитной катушке реле
λ(ком) Б	Интенсивность отказов реле, приходящаяся на одну коммутацию
F	Средняя частота переключений или коммутации изделия в час в РЭУ
N	Количество активных контактов (контактирующих точек)
Составляющие, входящие в модели для печатных плат с металлизированными сквозными отверстиями
Б	Базовая интенсивность отказов межсоединений в зависимости от технологии
Ксл	Коэффициент, учитывающий количество слоёв nв плате
N1	Количество сквозных отверстий, пропаянных способом «пайка волной»
N2	Количество сквозных отверстий, пропаянных ручным способом
Составляющие, входящие в модели для шнуров, кабелей, монтажных проводов
L	Длина кабельного изделия в РЭУ, м
КТ	Коэффициент, зависящий от рабочей температуры, материала, конструкции изоляции и оболочки
Б	Базовая интенсивность отказов кабельных изделий при температуре +25 ºС, 1/ч ∙ м (табл. 5.3)

Базовая интенсивность отказов соединения (табл. 5.3)

_Б

Коэффициент приёмки К_П корректирует справочные данные о безотказ- ности с учётом уровня качества изготовления используемых элементов (компо- нентов). Корректировка выполняется относительно того уровня, для которого приводятся справочные данные об интенсивности отказов элемента. В качестве такого уровня качества в справочниках, разрабатываемых Министерством обо- роны бывшего СССР, а затем России выбрана приёмка «5» – общее военное применение (ОВП, ВП) [16].

В табл. 5.3 приводятся базовые интенсивности отказов (λ_Б ) групп элемен- тов (компонентов) РЭС, соответствующие приёмке «5» (приёмке ОВП), для ко- торой коэффициент приемки К_П = 1,0. Пересчёт значений λ_Б применительно к другим видам приёмки выполняется с использованием значений К_П, приведён- ных в подразд. 5.13.

Таблица 5.3

Базовые интенсивности отказов групп элементов и компонентов РЭС

Группа элементов	λБ ,  10– 6	1/ч
1. Интегральные микросхемы (ИМС)
Полупроводниковые цифровые: логические, арифметические, микропроцессоры и микропроцессор- ные комплекты, регистры сдвига и др. оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, ППЗУ, РПЗУ)	0,023 0,030 0,018
Полупроводниковые аналоговые	0,028
Гибридные ИМС	0,043
2. Полупроводниковые приборы (ППП)
Диоды выпрямительные	0,091
Столбы (мосты) выпрямительные	0,21
Диоды импульсные	0,025
Варикапы подстроечные	0,022
Стабилитроны	0,0041
Транзисторы биполярные кремниевые, кроме СВЧ	0,044
Транзисторы полевые: кремниевые	0,065
арсенидогаллиевые	0,578
Тиристоры кремниевые	0,2
Диоды СВЧ:
кремниевые (кроме умножительных и настроечных)	0,162
кремниевые умножительные и настроечные	1,61
арсенидогаллиевые	0,21
Транзисторы СВЧ малой и средней мощности	0,064
Транзисторы СВЧ большой мощности	0,18
3. Оптоэлектронные полупроводниковые приборы
Фотодиоды на основе кремния	0,185
Фототранзисторы	0,15
Фоторезисторы на основе PbS	1,8
Диоды излучающие инфракрасного и видимого диапазона (светодиоды)	0,034

Оптопары диодные, транзисторные	0,051
Оптопары тиристорные, резисторные, микросхемы оптоэлектронные	0,19

Продолжение табл. 5.3

Группа элементов	λБ ,  10–6 1/ч
4. Знакосинтезирующие индикаторы
Индикаторы полупроводниковые 1: буквенно-цифровые дисплеи с диодной матрицей	0,42 0,21
Индикаторы вакуумные люминесцентные:	0,83 0,69 0,31 0,79 2,25 0,88
цифровые
буквенно-цифровые
Индикаторы вакуумные накаливаемые цифровые
Индикаторы газоразрядные:
цифровые
буквенно-цифровые
Индикаторы жидкокристаллические цифровые многоразрядные
5. Конденсаторы
слюдяные	0,04
керамические	0,022
бумажные и металлобумажные	0,019
с органическим синтетическим диэлектриком	0,028
электролитические алюминиевые	0,173
6. Резисторы
Резисторы постоянные непроволочные:	0,044 0,034 0,179 0,183 0,007
металлодиэлектрические, металлизированные
композиционные
Резисторы переменные:
непроволочные
проволочные
Терморезисторы
7. Элементы коммутации 2
Переключатели галетные	0,058 / 0,0027 (1/вкл.) 0,1 / 0,0064 (1/вкл.) 0,16 / 0,009 (1/вкл.) 0,045/0,0019 (1/вкл.) 0,13 / 0,005 (1/вкл.) 0,0007 (1/сраб.) 0,018 (1/сраб.)
Тумблеры
Кнопки, кнопочные переключатели
Микропереключатели
Переключатели на базе герконов
Контакты магнитоуправляемые:
замыкающего типа
переключающего типа
8. Соединители (разъёмы):
низкочастотные прямоугольные для печатного монтажа	0,0041
низкочастотные для объёмного монтажа	0,0104
радиочастотные с полиэтиленовой изоляцией	0,015
10. Прочие элементы и компоненты
Трансформаторы: питания	0,0035
преобразователей напряжения	0,0072
согласующие, импульсные и др.	0,0019
Электронно-лучевые трубки: осциллографические, индикаторные	1,67
кинескопы монохромные	1,1
кинескопы цветные	13,17
Дроссели	0,033

Катушки индуктивности	0,01
Реле электромагнитные общего назначения 3	0,0304 (1/ком.)

Окончание табл. 5.3

Группа элементов	λБ ,  10–6 1/ч
Пьезоэлектрические приборы (кварцевые резонаторы, датчики, фильтры)	0,026
Линии задержки	0,04
Предохранители	0,011
Держатели предохранителей	0,003
Индикаторные электрические лампочки при минимальной продолжитель-
ности горения Тmin , указываемой в ТУ: при переменном напряжении до 12 В	1,8
при постоянном напряжении до 12 В	5,4
при переменном напряжении 200…240 В	77,8
Соединения (значения базовой интенсивности отказов): ручная пайка без накрутки	0,0013
ручная пайка с накруткой	0,00007
пайка волной	0,000069
обжимка (опрессовка)	0,00012
клеммный блок (узел)	0,062
Пайки сквозных металлизированных отверстий в платах с металлизиро-
ванными отверстиями (значения базовой интенсивности отказов в зави-
симости от технологии межсоединений): печатный монтаж	0,000017
монтаж дискретными проводниками	0,00011
Кабели, шнуры, провода монтажные (значения базовой интенсивности
отказов) 4: кабели (провода) радиочастотные коаксиальные	0,00127 (1/м)
провода монтажные низковольтные обычной теплостойкости	0,0577 (1/м)
шнуры питания гибкие с резиновой изоляцией (без вилок питания)	0,037 (1/м)

Примечания: 1. Для ИМС базовые интенсивности отказов соответствуют ИС средней степени их интеграции не в пластмассовых корпусах, условиям типовой (усреднённой) элек- трической нагрузки и температуре окружающей среды t= +25 ºС.

2. Для ППП, включая полупроводниковые индикаторы, интенсивность отказов соот- ветствует приборам не в пластмассовых (полимерных) корпусах.

¹ Указано значение, приходящееся на один разряд индикатора (диодной матрицы).

² Интенсивность отказов коммутационного изделия в целом (числитель) и дополнитель- ная интенсивность отказов, приходящаяся на одно переключение при работе (знаменатель).

³ Интенсивность отказов, приходящаяся на одну коммутацию (срабатывание).

⁴ Базовая интенсивность отказов, приходящаяся на 1 метр длины.

В подразд. 5.2–5.13 приводятся формулы (модели) и таблицы, получен- ные путём анализа справочников [10–12], которые могут быть использованы для определения коэффициентов, входящих в модели расчёта величин λ_Э.