КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ, Расчет надежности - Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга рентгеновского симулятора SLS-9

Расчет надежности

В общем случае при конструировании надежность оценивается показателями безотказности и долговечности. Нормируемыми показателями безотказности изделия являются вероятность безотказной работы, средняя наработка до первого отказа или наработка на отказ, параметр потока отказов или интенсивность отказов. Основные показатели долговечности - средний

(гамма - процентный) срок службы и средний (гамма - процентный) ресурс. При прогнозировании надежности изделия радиоэлектронных систем используют расчетные и экспериментально-статические методы. [14] Аналитические методы оценки надежности имеют ограниченные области применения в отношении различных групп изделий, компонентов, видов отказов.

Методы оценки показателей безотказности радиоэлектронных систем при внезапных отказах базируются на упрощенной логико-вероятностной модели независимых отказов компонентов и на наличии исходной справочной информации о - характеристиках комплектующих элементов. Такие методы наиболее применимы для оценки надежности изделий с типовой (унифицированной) базой.

При расчете показателей надежности принимаются следующие допущения: - элементы могут находиться в двух состояниях - работоспособности и неработоспособности;

- функция вероятности безотказной работы элементов подчиняется экспоненциальному закону.

Интенсивность отказов определяется по формуле :

,

Где рэа - суммарная интенсивность отказов РЭА;

Кам - коэффициент, учитывающий наличие амортизации аппаратуры ( Кам = 0,85 при наличии амортизации, Кам = 1 без амортизации) ;

Кк обсл - коэффициент качества обслуживания аппаратуры ( Кк обсл = 1 для бытовой РЭА, Кк обсл = 0,5 для РЭА производственно-технического назначения );

ЭI - эксплуатационная интенсивность отказов i - го типа изделий ;

N - количество типов изделий в РЭА.

Расчетная модель эксплуатационной интенсивности отказов интегральных микросхем имеет вид :

= о Кэ Кпопр,

Коэффициент, учитывающий условия эксплуатации для стационарной аппаратуры в лабораторных условиях равен 1, переносной аппаратуры - 1,7, подвижной - 1,5, применяемой на судах - 2. При эксплуатации интегральных микросхем в облегченных режимах, а также при условии проведения специальных мероприятий по облегчению надежности аппаратуры (проведения входного контроля, дополнительных отбраковочных испытаний плат, узлов, блоков и т. д.) рекомендуется для определения эксплуатационной интенсивности отказов дополнительно использовать поправочный коэффициент Кпопр, равный :

    0,2 ... 0,4 - при эксплуатации микросхем в облегченных режимах ; 0,4 ... 0,7 - при проведении комплекса дополнительных мероприятий ; 0,1 ... 0,3 - при эксплуатации в облегченном режиме и проведении комплекса дополнительных мероприятий.

В случае отсутствия статических данных по о для ориентировочной оценки эксплуатационной интенсивности интегральных микросхем можно воспользоваться расчетной моделью :

Э = осг Ксл Кэ,

Где осг - интенсивность отказов интегральных микросхем данной группы при нормальных условиях эксплуатации и номинальной электрической нагрузке; для аналоговых и цифровых полупроводниковых интегральных микросхем осг = 42 10-8 1/ч. Коэффициент учитывает степень интеграции и температуру кристалла (корпуса).

В проектируемом приборе используются компоненты со следующими интенсивностями отказов.

Микросхемы К140УД25, К1113ПВ1А имеют интенсивность отказов э = 0,00000042 1/ч

Значение интенсивности отказов полупроводниковых приборов в условиях эксплуатации расчитываются по следующим математическим моделям :

Для диодов выпрямительных и импульсных

Э = осг Кр Кф Кдн Кэ1 Кэ,

Где Кф - коэффициент, учитывающий функциональное назначение прибора и зависит от группы изделия (диоды) и функционального режима работы

(линейный Кф = 1, выпрямительный Кф = 1,5 );

Кдн - коэффициент, зависящий от величины максимально допустимой по техническим условиям нагрузке по мощности рассеивания или среднему прямому току (для диодов выпрямительных и импульсных Кдн = 1);

Кэ1 - коэффициент, зависящий от величины отношения рабочего напряжения к напряжению максимально допустимому по техническим условиям ( Кэ1 = 0,75 ).

Математическая модель для расчета интенсивности отказов кнопок :

Э = осг Кр Ккк Кэ,

Где осг = 7 10-8 1/ч.

Коэффициент режима для коммутационных изделий зависит от температуры окружающей среды и от отношения рабочего тока к минимально допустимому току по техническим условиям ( Кр = 0,85 ).

Математическая модель для расчета значений эксплуатационной интенсивности отказов керамических конденсаторов следующая :

Э = осг Кр Кс Кэ,

Где Кр - для каждой группы конденсаторов зависит от температуры окружающей среды и отношения рабочего напряжения к номинальному напряжению;

Коэффициент Кс определяется для соответствующей группы конденсаторов и зависит от величины номинальной емкости.

Математические модели для расчета значений эксплуатационной интенсивности отказов резисторов следующие :

Для углеродистых интенсивность отказов

Э = о Кр Кг Кэ,

Где о - интенсивность отказов типа резистора, соответствующая номинальной электрической нагрузке и максимально допустимой по техническим условиям температуре окружающей среды.

Величина коэффициента Кэ зависит от группы аппаратуры. Величина коэффициента режима Кр определяется группой, к которой принадлежит данный резистор. температурой окружающей среды, отношением рабочей мощности к номинальной мощности Рн.

Коэффициент Кг зависит от группы резистора и величины номинального сопротивления :

При R 100 кОм, Кг = 0,5

При 1000 кОм R 1 МОм Кг = 2,7

При R 1 МОм Кг = 0,7

Для резисторов переменных непроволочных интенсивность отказов :

Э = о Кр Кэ1 Кг Кэ.

Для оценки эксплуатационной интенсивности отказов трансформаторов применяется модель вида :

Э = эсг Кт Кэ,

Где эсг - среднегрупповая интенсивность отказов трансформаторов в бытовой наземной стационарной аппаратуре в лабораторных условиях при температуре эксплуатации 20 градусов ( эсг = 0,0000017 1/ч ), Кт - коэффициент режима, являющийся функцией температуры окружающей среды ( при 20 градусах Кт = 11 ), Кэ - коэффициент, зависящий от условий эксплуатации.

Кроме этого, в расчетах необходимо учитывать интенсивность отказов проводов и паянных соединений :

Для проводов соединительных э = 1,510-9 28 = 42 10-9 1/ч

Для пайки печатного монтажа э = 110-8 80 = 80 10-8 1/ч

Для пайки навесного монтажа э = 310-8 32 = 168 10-8 1/ч

Значение коэффициентов и интенсивности отказов радиоэлементов приведены в табл. 6.1.

Табл. 6.1.

Интенсивность отказа радиоэлементов.

Наименование

Марка

Кол-во

Э10-6 1/ч

Эi10-6 1/ч

1. Микросхемы

К140УД25А

2

4,2

8,4

К142ЕН5А

1

4,2

4,2

К1113ПВ1А

1

4,2

4,2

КР1533ЛН1

1

4,2

4,2

2. Резисторы

МЛТ

5

0,01

0,05

СП-5

1

0,01

0,01

3. Диоды

АЛ336В

1

0,5

0,5

Д18

1

0,5

0,5

2С166В

2

0,5

1

4. Конденсаторы

КМ-5

1

0,8

0,8

5. Переключатель

П2К

1

5,2

5,2

6. Пайка

80

0,01

0,8

7. Провода

Полная интенсивность определяется по формуле :

Где Кам = 1, Кк. обсл = 1. Исходя из этого:

29,8610-6 1/ч

Средняя наработка до отказа :

Т = 1/ рэа 33489 ч.

Похожие статьи




КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ, Расчет надежности - Разработка программно-аппаратного комплекса для мониторинга рентгеновского симулятора SLS-9

Предыдущая | Следующая