2.1 Обобщенный расчет в условиях эксплуатации

Прикидочный расчет.

Расчет надежности блока автоматизированного управления связью коротковолнового радиопередатчика имеет свои характерные особенности ввиду специфики его применения, связанной с тем, что данное устройство относится к возимым РЭС. Блок управления используется в климатических условиях с температурой от минус 20 до плюс 40 С и средней влажностью 60%.

Для проектируемого блока управления характерны следующие отказы:

- потеря работоспособности из-за старения или выхода из строя используемых электрорадиоэлементов (ЭРЭ);

- нарушение соединения в местах пайки или в разъемах;

- нарушение условий эксплуатации, например использование при очень высоких или очень низких температурах, при высокой влажности воздуха, падение блока или воздействие повышенной вибрации;

- выход из строя блока питания;

- отслаивание дорожек ПП из-за старения материала.

В начале для определённого класса объектов выбирается один из типов показателей надёжности: интервальный, мгновенный, числовой. Выбираем, с учетом вида объекта (ремонтируемый с допустимыми перерывами в работе), числовые показатели надежности, т.е. m_t - средняя наработка между отказами, m_B - среднее время восстановления объекта, К_Г - коэффициент готовности. Таким образом, при конструкторском проектировании РЭС не требуется рассчитывать все ПН, необходимо, прежде всего, определить вид объекта и выбрать те ПН, которые наиболее полно характеризуют надёжностные свойства разрабатываемого объекта.

Для дальнейшего выбора показателей надежности установим шифр из четырёх цифр: 2431. Что соответствует:

первая цифра: признак, ремонтопригодность -- ремонтируемый (2),

вторая цифра: признак, ограничение продолжительности эксплуатации -- до достижения предельного состояния (4),

третья цифра: признак, временной режим использования по назначению -- циклически нерегулярный (3),

четвертая цифра: признак, доминирующий фактор при оценке последствий отказа - факт выполнения или не выполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме(1).

Исходя из этих данных определяются показатели надежности. Окончательно получаем, что в связи с тем, что приёмник ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе, то ПН будут m_t, m_в, К_г, Т.е. мы выбрали числовые ПН: наработку на отказ - m_t, среднее время восстановления объекта - m_в, коэффициент готовности - К_г.

Ответственным этапом в проектировании надёжности РЭА является обоснование норм, т. е. допустимых значений для выбранных показателей надежности. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, от правильности результатов данного этапа зависит успех и смысл всех расчётов надёжности, т. к. здесь мы определяем, какое значение показателей надежности можно считать допустимым. Во-вторых, нет общих правил и рекомендаций для установления норм надёжности различных объектов, многое зависит от субъективных факторов и опыта конструктора. В-третьих, любая ошибка на данном этапе ведёт к тяжёлым последствиям: занижение нормы ведёт к повышению потерь от ненадёжности, завышение - от дороговизны. Итак, из [8] мы определяем исходя из группы аппаратуры по ГОСТ 16019-78 - возимая на автомобилях; по числу ЭРЭ (1001 -- 2000), что m_t допустимая равна 4000 часов.

Надёжность РЭА в значительной степени определяется надёжностью элементов электрической схемы (ЭЭС) и их числом. Поэтому точность расчёта ПН проектируемого объекта относительно отказов, обусловленных нарушениями ЭЭС, имеет большое значение. Заметим, что к ЭЭС следует относить места паек, контакты разъёмов, крепления элементов и т. д. При разработке РЭА можно выделить три этапа расчёта:

-- прикидочный расчёт,

-- расчёт с учётом условий эксплуатации,

-- уточнённый расчёт.

Прикидочный расчёт проводится с целью проверить возможность выполнения требований технического задания по надёжности, а также для сравнения ПН вариантов разрабатываемого объекта. Прикидочный расчёт может производиться, и когда принципиальной схемы ещё нет, в этом случае количество различных ЭЭС определяется с помощью объектов аналогов. Исходные данные и результаты расчёта представлены в таблице 2.1. По данным таблицы рассчитываются граничные и средние значения интенсивности отказов, а также другие показатели надёжности.

Рассмотрение надежности блока берем коммутатор приемных цепей. Он предназначен для коммутации информационных цепей, приема и формирования сигналов управления в блоке БАУС.

Таблица 2.1. Исходные данные для прикидочного расчета надежности РЭА

Произведём вычисления:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

, (2.4)

, (2.5)

, (2.6)

. (2.7)

Расчёт с учётом условий эксплуатации

Учитывает влияние механических воздействий, высотности и климатических факторов. Производится с помощью поправочных коэффициентов для интенсивностей отказов по формуле

(2.8)

где интенсивность отказов j - го элемента в номинальном режиме, 1/ч;

коэффициент, учитывающий одновременное воздействие вибрации и ударных нагрузок;

коэффициенты, учитывающие соответственно воздействие климатических факторов и высоты.

Обозначим произведение поправочных коэффициентов для j-го элемента через , тогда

,(2.9)

Т.к. блок автоматизации управления связью относится к возимой на автомобиле аппаратуре, используемой в лабораторных условиях, климатические факторы: температура 1535 С, влажность 65%, высота расположения аппарата 02 м, следовательно .

В итоге получаем общий производный коэффициент , следовательно, условия эксплуатации не оказывают влияние на интенсивность отказов.

Из таблицы 2.2 получаем, что

, (2.10)

, (2.11)

. (2.12)

Таблица 2.2. Данные для расчета надежности с учетом условий эксплуатации