2. Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов

Расчет надежности по средне-групповым интенсивностям отказов производится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы. Он позволяет выявить слабые участки системы и наметить пути повышения надежности системы на этапе эскизного проектирования.

При предварительном расчете надежности целесообразно придерживаться определенного порядка:

1. Определяется количество и типы элементов устройства, а также их усредненные значения лoi интенсивности отказов, полученные по результатам испытаний на надежность i-го типа элемента. Найденные значения лoi, количестно и типы элементов устройства сведены в табл. 1.

Табл. 1. Статистические данные об отказах элементов для расчета надежности по средне-групповым интенсивностям отказов.

2. Вычислим количественные характеристики надежности системы:

1) Интенсивность отказов:

2) Среднее время безотказной работы:

3) Вероятность безотказной работы системы в течении времени t:

4) Вероятность отказа системы:

5) Частота отказов:

6) Гарантийный срок службы:

3. Результаты расчета сравниваются с заданным уровнем надежности

3. Окончательный расчет на надежность

Окончательный расчет надежности производится на этапе технического проектирования после испытания макета изделия всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и условия их эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков, имеющихся в справочной литературе, либо с помощью поправочных коэффициентов или эмпирических формул.

В целях систематизации запишем наши данные в таблице 2.

При расчете теплового режима уточняется рабочая температура среды внутри корпуса устройства. По коэффициентам электрической нагрузки и температуре по соответствующим таблицам или графикам определяются поправочные коэффициенты, показывающие, насколько изменяется интенсивность отказов.

Интенсивность отказов считается по следующей формуле:

,

Где - поправочные коэффициенты в зависимости от и температуры

- обобщенные эксплуатационные коэффициенты для наиболее характерных условии эксплуатации РЭА

- поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов

- поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры окружающей среды

- поправочный коэффициент в зависимости от атмосферного давления

Поправочные коэффициенты находятся из соответствующих таблиц [1], [2].

Коэффициент нагрузки Кн необходимые для определения коэффициента a1, для различных элементов РЭС находятся из таблиц [2]. Для элементов не указанных в таблице Кн=0,95. Результаты вычислений реального значения интенсивности отказов лi приведены в табл. 2.

Табл. 2. Статистические данные об отказах элементов для окончательного расчета

Непосредственные расчеты

1.

2.

3. (полученная вероятность меньше заданной )

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

4. Резервирование

Метод повышения надежности системы введением избыточных (резервных) элементов называется резервированием. Резервный элемент обеспечивает работоспособность устройства при отказе основного элемента. Резервирование может быть двух видов:

· постоянное, когда и основной, и все резервные элементы находятся в одинаковых условиях и одновременно выполняют одни и те же заданные функции;

· замещением, когда отказавший основной элемент заменяется с помощью переключателя, после чего резервный элемент начинает выполнять функции основного элемента. При замещении работоспособность системы с резервированием будет зависеть также и от надежности переключателя.

Вероятность безотказной работы системы при резервировании в течение времени t определяется по формуле:

Вероятность отказа:

Среднее время безотказной работы при резервировании системы:

Интенсивность отказов системы определяется по формуле:

Частота отказа системы:

Гарантийный срок службы при резервировании системы:

5. Расчет запасных элементов

Для РЭА длительного использования часто время эксплуатации Т бывает значительно больше , т.е. Т >>

В этих случаях для обеспечения работоспособности РЭА необходимо иметь комплект ЗИПа. Расчет необходимого количества запасных элементов зависит от их надежности. Характеристикой надежности ЗИПе является работоспособность - свойство аппаратуры выполнять свои функции либо за счет безотказности, либо за счет соответствующих запасных элементов. Количественным критерием является вероятность работоспособности .

Расчет запасных элементов при наличии m типов номиналов проводиться в следующем порядке

1. Определяем вероятность работоспособности i-ого типа элемента по формуле

2. Определяем по формуле:

3. Для найденных и определяем - число запасных элементов i-го типа, путем пересчета по формуле :

Результаты расчетов количества запасных элементов приведены в Табл. 3.

Табл. 3. Таблица данных для расчета запасных элементов