Главная страница
Навигация по странице:

  • . ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ НАДЕЖНОСТИ

    		•

    Расчет надежности. Программатор учебного времени Электрическая принципиальная схема по варианту I. Ориентировочный расчёт надежности


    Скачать 197.3 Kb.
    НазваниеПрограмматор учебного времени Электрическая принципиальная схема по варианту I. Ориентировочный расчёт надежности
    Дата28.03.2022
    Размер197.3 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаРасчет надежности.docx
    ТипПрограмма
    #423512

    Исходные данные

    Вариант 7

    Программатор учебного времени

    Электрическая принципиальная схема по варианту:



    I. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ НАДЕЖНОСТИ

    Определим количество и типы элементов устройства по принципиальной схеме и сведем эту информацию в таблицу 1 – таблицу надежности, для дальнейшего расчёта характеристик надежности блоков. В данном случае имеется один оформленный блок, поэтому все расчёты будут проводиться только для него.

    Таблица 1. Таблица надежности

    № п/п
    Тип элемента
    λ0i * 106, I/ч
    Наименование элемента расчета

    Блок 1

    Ni
    Ni * λ0i

    1
    Резистор МЛТ – 0.125
    0,016
    7
    0,000000112

    2
    Конденсатор КМ-5А
    0,15
    4
    0,0000006

    3
    Конденсатор КПК-МН
    0,15
    1
    0,00000015

    4
    Конденсатор К50 - 16
    0,035
    1
    0,000000035

    5
    Микросхема К176ИЕ18
    0,02
    1
    0,00000002

    6
    Микросхема К561ИЕ10
    0,02
    4
    0,00000008

    7
    Микросхема К561ЛЕ5
    0,02
    8
    0,00000016

    8
    Микросхема К561ПУ4
    0,02
    2
    0,00000004

    9
    Микросхема К556РТ4
    0,02
    1
    0,00000002

    10
    Микросхема К555ЛА3
    0,02
    4
    0,00000008

    11
    Транзистор КТ315Б
    0,5
    1
    0,0000005

    12
    Диод КД503Б
    0,2
    1
    0,0000002

    13
    Симистор КУ208Г
    0,5
    1
    0,0000005

    14
    Кварцевый ген. ZQ1
    0,06
    1
    0,00000006

    15
    Реле РЭС64А
    0,25
    1
    0,00000025

    16
    Пайка печатного монтажа
    0,01
    184
    0,00000184

    17
    Плата печатной схемы
    0,7
    1
    0,0000007




    ∑ = 0,000005347

    Вычислим количественные характеристики надежности блока, а т.к. он один, то и системы в целом.

    Вероятность безотказной работы:

    , где t = 104 ч – время наработки.

    Интенсивность отказов:

    .

    Среднее время безотказной работы:

    .

    Частота отказов блока:

    .

    Построим график непрерывной случайной величины Pc(t) = Pб(t) при значениях t=100-106. Этот график приведен на рисунке 1.



    Рис.1.Плотность распределения вероятности безотказной работы в линейном и логарифмическом масштабах

    Сравним результат расчёта с заданным уровнем надежности:

    Pб > Pзад → 0.95 > 0.9 → условие выполняется.

    Надежность РЭА удовлетворяет требуемым условиям, поэтому предпринимать дополнительные меры по увеличению надежности не требуется.

    II. ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ НАДЕЖНОСТИ

    Составим таблицу с поправочными коэффициентами для всех типов элементов. Вся информация о поправочных коэффициентах и некоторые расчёты приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Поправочные коэффициенты и рассчитанные интенсивности отказов.

    Наименование и тип элемента
    Kн
    t0 С
    ai
    a1
    a2
    a3
    a4
    a5
    λ0i * 106
    λi* 106
    Ni
    Ni* λi * 106

    Резистор МЛТ – 0.125
    0,6
    60
    0,47
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,016
    0,008860966
    7
    0,062027

    Конденсатор КМ-5А
    0,5
    60
    0,2
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,15
    0,0353496
    4
    0,141398

    Конденсатор КПК-МН
    0,5
    60
    0,2
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,15
    0,0353496
    1
    0,03535

    Конденсатор К50 - 16
    0,7
    60
    2,3
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,035
    0,09485476
    1
    0,094855

    Микросхема К176ИЕ18
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    1
    0,023566

    Микросхема К561ИЕ10
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    4
    0,094266

    Микросхема К561ЛЕ5
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    8
    0,188531

    Микросхема К561ПУ4
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    2
    0,047133

    Микросхема К556РТ4
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    1
    0,023566

    Микросхема К555ЛА3
    0,7
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,02
    0,0235664
    4
    0,094266

    Транзистор КТ315Б
    0,4
    60
    0,26
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,5
    0,1531816
    1
    0,804958

    Диод КД503Б
    0,5
    60
    1,16
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,2
    0,27337024
    1
    0,27337

    Симистор КУ208Г
    0,4
    60
    0,86
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,5
    0,5066776
    1
    0,506678

    Кварцевый ген. ZQ1
    0.8
    60
    1
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,06
    0,0706992
    1
    0,070699

    Реле РЭС64А
    0,6
    60
    0,61
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,25
    0,1796938
    1
    0,179694

    Пайка печатного монтажа
    0,5
    60
    0,7
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,01
    0,00824824
    184
    1,517676

    Плата печатной схемы
    0,5
    60
    0,7
    1,1
    1,04
    1,03
    1
    1
    0,7
    0,5773768
    1
    0,577377

    Теперь, используя рассчитанное значение λi, вычислим количественные характеристики надежности блока, а т.к. он один, то и системы в целом, аналогично предыдущим расчётам в ориентировочном расчёте надежности.

    Вероятность безотказной работы:

    , где t = 104 ч – время наработки.

    Интенсивность отказов:

    .

    Среднее время безотказной работы:

    .

    Частота отказов блока:

    .

    Построим график непрерывной случайной величины Pc(t) = Pб(t) при значениях t=100-106. Этот график приведен на рисунке 2.





    Рис.2. Плотность распределения вероятности безотказной работы в линейном и логарифмическом масштабах для окончательного расчёта надежности

    Сравним результат расчёта с заданным уровнем надежности:

    Pб > Pзад → 0.954 > 0.9 → условие выполняется.

    В результате окончательного расчёта делаем вывод, что надежность РЭА удовлетворяет требуемым условиям, поэтому предпринимать дополнительные меры по увеличению надежности не требуется.

    III. РАСЧЁТ ЗАПАСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

    В качестве вероятности работоспособности α принимаем вероятность безотказной работы Pб = Pраб = 0.954. Пусть время эксплуатации много больше, чем заданное время t=104 ч. Примем tэкс = 105 ч. Сведем в таблицу 3 стоимость запасных элементов, а также некоторые другие параметры, чтобы вычислить вероятности работоспособности различных элементов, и результаты сведем в эту же таблицу. В данной таблице так же будет информация о количестве запасных элементов, основанных на произведенных расчётах.

    Используемые формулы:

    – среднее предполагаемое число отказов i-го элементов.

    – вероятность работоспособности i-го типа элементов, где Ci – стоимость элемента, m – количество номиналов.

    Таблица 3. Параметры и расчёты для запасных элементов

    Наименование и тип элемента
    Сi
    Ni
    Ci*Ni
    α
    αi
    t
    λi* 106
    ncpi
    ρ
    Nзэi

    Резистор МЛТ – 0.125
    1,2
    7
    8,4
    0,954
    0,999791
    10000
    0,008860966
    0,00620268
    -



    Конденсатор КМ-5А
    60
    4
    240
    0,954
    0,994018
    10000
    0,0353496
    0,01413984
    -



    Конденсатор КПК-МН
    45,6
    1
    45,6
    0,954
    0,998863
    10000
    0,0353496
    0,00353496
    -



    Конденсатор К50 - 16
    9
    1
    9
    0,954
    0,999776
    10000
    0,09485476
    0,00948548
    -



    Микросхема К176ИЕ18
    220
    1
    220
    0,954
    0,994517
    10000
    0,0235664
    0,00235664
    -



    Микросхема К561ИЕ10
    48
    4
    192
    0,954
    0,995215
    10000
    0,0235664
    0,00942656
    -



    Микросхема К561ЛЕ5
    42
    8
    336
    0,954
    0,991625
    10000
    0,0235664
    0,01885312
    -



    Микросхема К561ПУ4
    73
    2
    146
    0,954
    0,996361
    10000
    0,0235664
    0,00471328
    -



    Микросхема К556РТ4
    22,8
    1
    22,8
    0,954
    0,999432
    10000
    0,0235664
    0,00235664
    -



    Микросхема К555ЛА3
    35
    4
    140
    0,954
    0,996511
    10000
    0,0235664
    0,00942656
    -



    Транзистор КТ315Б
    6
    1
    6
    0,954
    0,99985
    10000
    0,1531816
    0,01531816
    -



    Диод КД503Б
    4,8
    1
    4,8
    0,954
    0,99988
    10000
    0,27337024
    0,02733702
    -



    Симистор КУ208Г
    72
    1
    72
    0,954
    0,998205
    10000
    0,5066776
    0,05066776
    -



    Кварцевый ген. ZQ1
    54
    1
    54
    0,954
    0,998654
    10000
    0,0706992
    0,00706992
    -



    Реле РЭС64А
    160
    1
    160
    0,954
    0,996012
    10000
    0,1796938
    0,01796938
    -



    Плата печатной схемы
    230
    1
    230
    0,954
    0,994267
    10000
    0,5773768
    0,05773768
    -



    m=16



    ∑=
    1886,6





















    Т.к. в таблице нет таких значений ncpi, то вычислить параметр ρ не представляется возможным. Произведем пересчёт вероятности работоспособности α по формуле:

    , для всех элементов по строкам, оперируя параметром числа запасных элементов. Результаты пересчёта при Nзэi = 0 приведен в таблице 4.

    Таблица 4. Пересчёт вероятности работоспособности при отсутствии запасных элементов.XNзэ






    0
    1
    2
    3
    4
    СУММ
    ПРОИЗВ

    0,993817












    0,99381652068482700000
    0,773681

    0,98596












    0,98595965802350300000



    0,996471












    0,99647128061549300000



    0,990559












    0,99055936922270200000



    0,997646












    0,99764613469596400000



    0,990618












    0,99061773073769600000



    0,981323












    0,98132348845190200000



    0,995298












    0,99529781007379700000



    0,997646












    0,99764613469596400000



    0,990618












    0,99061773073769600000



    0,984799












    0,98479856624243600000



    0,973033












    0,97303325069876800000



    0,950594












    0,95059444357123700000



    0,992955












    0,99295501309148100000



    0,982191












    0,98219110658954600000



    0,943898












    0,94389751816096700000



    Как видно из таблицы, общая вероятность работоспособности при отсутствии комплекта ЗИП равна 0.77, что значительно меньше требуемой вероятности работоспособности. Произведем пересчёт данного параметра при Nзэi = 1 и сведем расчёты в таблицу 5.

    Таблица 5. Пересчёт вероятности работоспособности при Nзэi = 1.XNзэ






    0
    1
    2
    3
    4
    СУММ
    ПРОИЗВ

    0,993817
    0,006164









    0,99998084276484600000
    0,996044

    0,98596
    0,013941









    0,99990096983441000000



    0,996471
    0,003522









    0,99999376673361800000



    0,990559
    0,009396









    0,99995529634603900000



    0,997646
    0,002351









    0,99999722748283300000



    0,990618
    0,009338









    0,99995584821355900000



    0,981323
    0,018501









    0,99982449793850400000



    0,995298
    0,004691









    0,99998892733606100000



    0,997646
    0,002351









    0,99999722748283300000



    0,990618
    0,009338









    0,99995584821355900000



    0,984799
    0,015085









    0,99988386824790800000



    0,973033
    0,0266









    0,99963308402591800000



    0,950594
    0,048164









    0,99875893469543800000



    0,992955
    0,00702









    0,99997512559763700000



    0,982191
    0,017649









    0,99984047181647400000



    0,943898
    0,054498









    0,99839597101733900000



    При наличии одного запасного элемента на каждый вид элементов суммарная вероятность работоспособности становится равна 0.996, что уже удовлетворяет требованиям.

    Таким образом, количество запасных элементов для обеспечения работоспособности данного РЭА равно 17.

    ВЫВОДЫ

    Расчёт принципиальной схемы по варианту на надежность успешно произведен. Параметры надежности удовлетворяют нормам – вероятность безотказной работы равна 0.954, поэтому дополнительных мер по обеспечению надежности не требуется. Рассчитано количество запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП), для обеспечения работоспособности РЭА в течение периода эксплуатации: необходимое количество запасных элементов суммарно равно 17.

    написать администратору сайта