Главная страница
Навигация по странице:

  • 2.3 Окончательный расчет надежности для периода нормальной эксплуатации относительно внезапных отказов

  • Коэффициент нагрузки, % 0,1 0,2 0,3

  • Группа изделий Диапазон сопротивлений R Значение коэффициента

  • 2.4 Индивидуальные задания по теме «Расчет надежности невосстанавливаемых систем при основном соединении элементов» 2.4.1 Ориентировочный расчет надежности Задача 2.4.1.

    		•

    ОТНННННН. В. Н. Коваленко надежность устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи


    Скачать 2.78 Mb.
    НазваниеВ. Н. Коваленко надежность устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
    АнкорОТНННННН
    Дата17.05.2023
    Размер2.78 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаMet_po_d_r_i_ind_zan_2016 (1).doc
    ТипМетодические указания
    #1138328
    страница5 из 15
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

    2.2 Ориентировочный расчет надежности

    Ориентировочный расчет надежности рекомендуется производить с следующей последовательности. В начале, осуществляется нормирование показателей надежности:

    1. Производится условная разбивка системы на 4...8 функциональных элементов.

    2. Для каждого функционального элемента подсчитывается количество типов элементов, затем заполняются соответствующие колонки табл. 2.1. Если в схеме присутствуют элементы, которые не указаны в табл. 2.1, данные по ним необходимо взять из справочной литературы.

    3. Рассчитываются средние суммарные интенсивности отказов по типам элементов и суммарная средняя интенсивность отказов для каждого функционального элемента по формулам

    ; , (2.3)

    где - количество элементов i- го типа в k- ом блоке системы;

    - средняя интенсивность отказов элементов i- го типа;

    - количество типов элементов в k- ом блоке системы.

    Результаты заносятся в табл. 2.1

    4. Для каждого функционального элемента определяется нормированный коэффициент по формуле

    , (2.4)

    где m – количество функциональных элементов.

    Результаты расчётов заносятся в табл. 2.1.

    5. По заданной вероятности безотказной работы для всего устройства Pз=0,99 и заданной продолжительности времени непрерывной работы tз, предполагая, что справедлив экспоненциальной закон распределения определяется требуемая интенсивность отказов по формуле
    (2.5)

    6. Определяются нормированные значения интенсивности Pзi для каждого функционального элемента по выражениям

    ( 2.6)

    Результаты вычислений заносятся в табл. 2.1.

    Затем выполняется ориентировочный расчёт надёжности каждого функционального элемента отдельно в следующей последовательности:

    - по принципиальной схеме выбранного для анализа функционального элемента составляется перечень элементов, который заносится в табл. 2.2.
    Таблица 2.1 Оценка показателей надёжности системы

    Тип элемента
    Средняя интенсивность отказов

    , 1/ч
    Количество элементов
    Средние интенсивности отказов 106, 1/ч

    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1
    ФЭ1

    Микросхемы интегральные цифровые
    0,214
























    Микросхемы интегральные аналоговые
    0,024
























    Транзисторы
    0,050
























    Диоды универсальные
    0,040
























    Конденсаторы
    0,050
























    Резисторы
    0,015
























    Трансформаторы, катушки индуктивности
    0,10
























    Пайки
    0,001
























    Суммарные средние интенсивности отказов













    Нормированный коэффицент k1












    Нормированные интенсивности отказов

     












    Нормированная вероятность безотказной работы














    Таблица 2.2 Перечень элементов для расчёта надёжности

    Наименование элемента
    Тип
    Количество

    Ni
    Интенсивность отказов

    1/час
    1/час















































    - по справочникам или с помощью компьютерной базы данных определяются интенсивности отказов  для каждого типа элементов, и производится расчёт суммарной интенсивности отказов (заполняются строки табл. 2.2).

    - так как справочные данные по интенсивностям отказов являются точечными оценками, производится доверительное оценивание интенсивности отказов, определяются нижняя и верхняя границы доверительного интервала. Для этого среднеквадратическое отклонение справочных данных определяется ориентировочно по формуле

    (2.7)

    а среднеквадратическое отклонение суммарной интенсивности отказов – в соответствии с выражением

    (2.8)

    Доверительные оценки интенсивности отказов определяются по формулам



    (2.9)

    - по результатам расчётов строятся графики вероятности безотказной работы  для  и на интервале и сравниваются с уровнем , на основании чего делаются выводы о выполнимости требований по безотказности.
    2.3 Окончательный расчет надежности для периода нормальной эксплуатации относительно внезапных отказов

    Уточнённый расчёт надёжности производится для каждого функционального элемента отдельно с учётом температурного и электрического режимов. Для этого интенсивности отказов элементов корректируются с помощью поправочных коэффициентов:

    - для микросхем:

    , (2.10)

    где – коэффициент, учитывающий стойкость микросхемы к разрядам статического электричества, т. е. допустимым значениям статического потенциала Uи определяется по приближённой формуле ;

    – коэффициент режима, учитывающий влияние электрического режима (коэффициент нагрузки ) и температуры (определяется по данным таблицы 2.3);

    (2.11)

    где U – напряжение на микросхеме; Uпроб – напряжение пробоя микросхемы;

    для полупроводниковых элементов:

    (2.12)

    где – коэффициент режима, определяемый по выражению

    (2.13)

    где

    , - напряжение питания в предельном и нормальном режимах соответственно;

    - коэффициент, учитывающий влияние температуры,

    (2.14)

    Таблица 2.3Значения коэффициентов режима для микросхем

    Температура,
    Коэффициент нагрузки, %

    0,1
    0,2
    0,3
    0,4
    0,5
    0,6
    0,7
    0,8
    0,9
    1,0

    25
    0,12
    0,15
    0,18
    0,21
    0,24
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0

    30
    0,13
    0,16
    0,19
    0,22
    0,26
    0,31
    0,39
    0,58
    0,76



    40
    0,15
    0,18
    0,21
    0,24
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0



    50
    0,17
    0,20
    0,23
    0,28
    0,34
    0,43
    0,58
    0,76






    55
    0,18
    0,21
    0,24
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    0,88






    60
    0,19
    0,22
    0,26
    0,31
    0,39
    0,52
    0,76
    1,0






    65
    0,20
    0,23
    0,28
    0,34
    0,43
    0,58
    0,88









    70
    0,21
    0,24
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0









    75
    0,22
    0,26
    0,31
    0,39
    0,52
    0,76












    80
    0,23
    0,28
    0,34
    0,43
    0,58
    0,88












    85
    0,24
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0












    90
    0,26
    0,31
    0,39
    0,52
    0,76















    95
    0,28
    0,34
    0,43
    0,58
    0,88















    100
    0,29
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0















    105
    0,31
    0,39
    0,52
    0,76


















    110
    0,34
    0,43
    0,58
    0,88


















    115
    0,36
    0,47
    0,66
    1,0


















    120
    0,39
    0,52
    0,76





















    125
    0,43
    0,58
    0,88





















    130
    0,47
    0,66
    1,0





















    135
    0,52
    0,76
























    140
    0,58
    0,88
























    145
    0,66
    1,0
























    150
    0,76



























    155
    0,88



























    160
    1,0



























    для конденсаторов:

    (2.15)

    где, – коэффициент режима, зависящий от температуры,
    (2.16)

    где - – рабочее и номинальное напряжения;

    Таблица 2.4. Значения постоянных коэффициентов, используемых при определении коэффициента режима для отдельных групп конденсаторов

    Группа изделий












    Конденсаторы постоянной емкости керамические, стеклокерамические
    5,909*10-7
    0,3
    3
    14,3
    398
    1,0

    Конденсаторы постоянной емкости стеклянные
    2,426*10-4
    0,5
    4
    16
    473
    1,0

    Конденсаторы постоянной емкости слюдяные
    9,885*10-2
    0,4
    3
    16
    358
    1,0

    Конденсаторы постоянной емкости бумажные
    9,583*10-3
    0,4
    5
    2,5
    358
    18

    Конденсаторы постоянной емкости оксидно-электролитические алюминиевые (кроме импульсных), танталовые
    3,59*10-2
    0,55
    3
    4,09
    358
    5,9

    Конденсаторы постоянной емкости оксидно-полупроводниковые, ниобиевые
    1,05*10-2
    0,55
    3
    5,5
    398
    2,5

    Конденсаторы постоянной емкости с органическим диэлектриком (кроме импульсных)
    9,259*10-3
    0,44
    5
    2,5
    358
    18

    Конденсаторы подстроечные с твёрдым диэлектриком
    5,909*10-7
    0,3
    3
    14,3
    398
    1,0

    – температура окружающей среды, , – постоянные коэффициенты, определяемые по табл. 2.5;

    – коэффициент, зависящий от величины емкости (выбирается из табл. 2.5);
    Таблица 2.5 Значения коэффициента или его математические модели для отдельных групп конденсаторов


    Группа конденсаторов
    Математическая модель или значение

    Примечание

    Конденсаторы керамические и стеклокерамические


    =0,4C0,12

    - емкость, пФ

    Конденсаторы стеклянные

    Конденсаторы слюдяные

    Конденсаторы бумажные
    =0,4C0,14
    - емкость, мкФ

    Конденсаторы с органическим синтетическим диэлектриком
    =0,4C0,05
    - емкость, мкФ

    Конденсаторы оксидно-электролитические алюминиевые, танталовые
    1
    мкФ

    2
    мкФ

    2,5
    мкФ

    Конденсаторы оксидно-полупроводниковые, ниобиевые
    1
    -


    для сопротивлений:
    (2.17)
    где – коэффициент режима, зависящий от электрической нагрузки и температуры:
    (2.18)
    Таблица 2.6 Значения постоянных коэффициентов, используемых при определении коэффициента режима для отдельных групп резисторов



    Группы резисторов














    Постоянные непроволочные металлодиэлектрические
    0,2600
    0,5078
    343
    9,278
    0,878
    1,0
    0,886

    Углеродистые
    0,1910
    0,6310
    343
    10,46
    0,749
    0,8
    1,295

    Постоянные проволочные прецизионные
    0,0985
    0,4000
    373
    8,643
    0,559
    1,5
    1,147

    Постоянные проволочные нагрузочные
    0,0368
    1,985
    373
    2,331
    0,556
    1,0
    1,115



    Таблица 2.7 Значение коэффициента для отдельных групп резисторов

    Группа изделий
    Диапазон сопротивлений R
    Значение коэффициента

    Постоянные непроволочные металло-диэлектрические
    кОм
    0,3

    100 кОм 1 МОм
    3,0

    1 МОм
    0,4

    Углеродистые
    кОм
    0,5

    100 кОм 1 МОм
    2,7

    >1 МОм
    0,7

    Постоянные проволочные прецизионные
    1 кОм
    1,6

    1 кОм 10 кОм
    0,6

    10 кОм 100 кОм
    0,4

    Постоянные проволочные нагрузочные
    1 кОм
    1,3

    1 кОм 10 кОм
    0,8

    10 кОм 100 кОм
    1,5

    Переменные непроволочные композиционные пленочные
    1 кОм
    1,0

    1 кОм 10 кОм
    0,3

    10 кОм 100 кОм
    0,5

    100 кОм 1 МОм
    1,0

    1 МОм
    1,6

    Переменные непроволочные керметные и металлооксидные
    10 Ом 100 Ом
    1,6

    100 Ом 330 Ом
    1,4

    330 Ом
    1,0

    Переменные непроволочные композиционные объемные
    10 Ом 100 Ом
    0,5

    100 Ом 1 кОм
    1,0

    1 кОм 10 кОм
    0,5

    10 кОм 100 кОм
    0,9

    100 кОм 1 МОм
    1,0

    >1 МОм
    1,4

    Продолжение табл. 2.7

    Группа изделий
    Диапазон сопротивлений R
    Значение коэффициента

    Переменные проволочные подстроечные
    1 кОм
    1,9

    1 кОм 10 кОм
    0,3

    10 кОм 100 кОм
    0,8

    Переменные проволочные регулировочные
    1 кОм
    1,7

    1 кОм 10 кОм
    0,5

    10 кОм 100 кОм
    0,9


    где , – рабочая и номинальная мощности, Вт;

    , , , , , , – постоянные коэффициенты, определяемые по табл. 2.6;

    - коэффициент, зависящий от величины сопротивления, определяемого по табл. 2.7.
    Уточненный расчёт надёжности производится следующим образом.

    1. Определяются коэффициенты нагрузки.

    2. Определяются поправочные коэффициенты.

    3. Рассчитываются уточненные интенсивности отказов для отдельных элементов.

    4. Рассчитывается суммарная уточнённая интенсивность отказов.

    5. Строится зависимость .
    2.4 Индивидуальные задания по теме «Расчет надежности невосстанавливаемых систем при основном соединении элементов»
    2.4.1 Ориентировочный расчет надежности

    Задача 2.4.1. Проектируемая система включает в себя четыре группы элементов: полупроводниковые элементы с средней интенсивностью отказов - ср.п ; конденсаторы — ср.с ; резисторы — ср.R ; трансформаторы , дроссели и реле — ср.т.р.

    Выполнить ориентировочный расчёт надёжности: определить вероятность безотказной работы Р(t) для t = 400,800,1000 и 2000 часов, относительную вероятность безотказной работы в интервале от t = 500 ч до t = 1000 ч, интенсивность отказа системы с и среднее время безотказной работы Тср, предполагая, что отказы элементов распределены по экспоненциальному закону.

    Исходные данные для расчёта приведены в таблице 2.8.
    1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

    написать администратору сайта