Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Надежность.
Расчет параметров надежности проводится для измерительного блока модуля измерения ОСШ, для которого в данном дипломном проекте разработаны функциональная, принципиальная схемы с перечнем элементов.
Анализ возможных отказов и состояний устройства.
Измерительный блок состоит из одной печатной платы, установленных на ней комплектующих элементов и разъема. Плата размещается внутри негерметичного корпуса прибора. Эксплуатация прибора происходит в условиях заводской лаборатории или аппаратной телецентра при нормальных клима-тических условиях, соответствующих климатическому исполнения УХЛ 4 а.
Наиболее вероятными для данного устройства считаются элементные и эксплуатационные отказы, имеющие как внезапный, так и постепенный характер.
Как следует из анализа функциональной и принципиальной схемы, рассматриваемый модуль может находиться в исправном, неисправном, работоспособном и неработоспособном состоянии. Тот факт, что модуль находится внутри жесткого металлического корпуса прибора значительно уменьшает вероятность его механического повреждения.
Измерительный блок не имеет резервирующих элементов. Неисправность любого из элементов схемы ведет либо к отказу всего устройства в целом, либо к потере его частичной работоспособности, которая отождествляется с неработо-способным состоянием всего прибора.
Проведеный анализ состояний функциональных элементов измерительного модуля позволяет составить его надежностно - функциональную схему, представленную на рисунке.
Надежностно - функциональная схема измерительного модуля.
УЛСК - устройство линейного сравнанения и компенсации.
К - коммутатор.
Дифф.ус.- дифференциальный усилитель
АЦП - аналого-цифровой преообразователь.
.Интенсивность отказов и восстановлений i-го элемента соответственно равны i и i. Восстанавливает модуль одна ремонтная бригада; приоретет обслуживания прямой .
Большинство составных частей модуля может находиться в двух соостояниях - исправном и неисправном. Наиболее вероятной причиной отказа является обрыв монтажа ( дефект пайки ) и выход из строя микросхем. Обе эти причины приводят модуль измерения ОСШ в неработоспособное состояние.
Измерительный блок полностью собран на интегральных микросхемах. Необходимым условием работоспособного состояния счетчика является исправность всех входящих в него компонентов. Неисправность любой из микросхем измерительного блока приводит к прекращению выполняемых им функций, а, следовательно, к неисправному состоянию всего модуля.
АЦП выполнено на одной интегральной микросхеме. Особенностью устройства микросхемы является возможность ее частичного отказа, вызванного дефектом одной из ячеек сравнения. При этом неизбежно возникнет ситуация несоответствия показаний цифрового табло модуля измерения ОСШ с реальным значением ОСШ. Данная метрологическая характеристика дожна однозначно соответствовать требованиям технического задания, следовательно, в данном случае весь прибор считается неработоспособным.
Расчет показателей надежности по внезапным отказам.
Основными показателями надежности по внезапным отказам являются :
Рвн ( tзад ) - вероятность безотказной работы модуля за время t зад;
вн - интенсивность внезапных отказов модуля в целом;
Тов - средняя наработка на внезапный отказ.
Интенсивность внезапных отказов модуля, состоящего из комплектующих элементов и деталей, находим по формуле:
, где
i - интенсивность отказов i - го элемента;
N - количество однотипных элементов;
n - количество групп однотипных элементов.
Интенсивность отказов i - го элемента с учетом условий применения, определяется по формуле:
i = io А э i , где
о - табличное значение интенсивности отказов элемента ( детали );
А э i - комплексный поправочный коэффициент, учиты-вающий вид комплектующих и влияние внешних факторов и условия эксплуатации.
Необходимые коэффициенты рассчитываются по формулам:
коэффициент эксплуатации для микросхем, транзисторов и диодов
А э = а1 х а2 х а4 х а5 ;
коэффициент эксплуатации для резисторов:
А э = а1 х а2 х а4 х а6 х а7;
коэффициент эксплуатации для конденсаторов:
А э = а1 х а2 х а4 ;
коэффициент эксплуатации для соединителей:
А э = а1 х а2 х а4 х m, где
m - число задействованных контактов;
а1 = в1 х в2 х в3 х в4 х в5 х в6 х в7
вi - коэффициенты условий внешних влияний. Согласно [ МУ 107 ] :
в 1 = 1 - влияние вибрации;
в 2 = 1 - влияние ударов;
в 3 = 1 - влияние влажности;
в 4 = 1 - влияние атмосферного давления;
в 5 = 1,2 - влияние климата;
в 6 = 3 - особенность назначения;
в7 = 10 - качество обслуживания.
а2 - электрическая нагрузка и температура:
для микросхем в пластмассовом корпусе: а2 = 1;
для транзисторов: а2 = 0,25;
для постоянных резисторов: а2 = 0,35; К н = 0,5
коэффициент нагрузки
для конденсаторов: а2 = 0,07;
для соединителей: а2 = 0,09.
а4 - соотношение отказов вида КЗ / обрыв:
для микросхем: а4 = 0,8;
для транзисторов: а4 = 0,75;
для постоянных резисторов: а4 = 0,9;
для соединителей: а4 = 0,95.
а5 = 5 - для микросхем;
а5 = 5 - для транзисторов;
а5 = 3 - для диодов.
а6 = 0,5 - для постоянных резисторов.
а7 = 1 - для переменных резисторов.
Расчеты по приведенным выше выражениям сведены в таблицу.
|
Наименование и тип элементов |
Кол-во. |
Таб.знач. интенсив-ности |
Факторы эксплуатации А э |
Интенсивность i - го элемента |
|
|
Микросхемы КР140УД708 |
7 |
0,3 |
112 |
33,6 |
235,2 |
|
КР140УД1101 |
2 |
0,3 |
112 |
33,6 |
67,2 |
|
КР140УД17Б |
2 |
0,3 |
112 |
33,6 |
67,2 |
|
КМ1107ПВ6 |
1 |
0,3 |
112 |
33,6 |
33,6 |
|
КР140УД1208 |
1 |
0,3 |
112 |
33,6 |
33,6 |
|
К521СА4 |
1 |
0,3 |
112 |
33,6 |
33,6 |
|
К547КП1А |
3 |
0,3 |
95 |
28,5 |
85,5 |
|
ТранзисторКТ3102 |
1 |
0,3 |
33,75 |
10,125 |
10,125 |
|
ТранзисторКП305А |
1 |
0,3 |
33,75 |
10,125 |
10,125 |
|
Стабилитрон |
2 |
0,5 |
28,08 |
14,04 |
28,08 |
|
Резисторы постоянные |
70 |
0,01 |
11,34 |
0,1134 |
7,938 |
|
Конденсатор керамическ. дисковые |
40 |
0,04 |
1,764 |
0,07056 |
2,8224 |
|
Конденсатор электрол. |
10 |
0,3 |
12,996 |
3,8988 |
38,988 |
|
Наименование и тип элементов |
Кол-во. |
Таб.знач. интенсив-ности |
Факторы эксплуатации А э |
Интенсивность i - го элемента |
|
|
Плата печатная |
1 |
0,1 |
1 |
0,1 |
0,1 |
|
Пайки РЭ |
360 |
0,001 |
1 |
0,001 |
0,36 |
|
Соединит.ГРПН - 14 |
1 |
0,02 |
28,8 |
0,576 |
0,576 |
|
Соединит.ГРПН - 28 |
1 |
0,02 |
57 |
1,14 |
1,14 |
|
=656,1544 |
Наработка на отказ блока рассчитывается по формуле:
1
Тбл = ----- =ч.
бл
Определяем вероятность безотказной работы в течении непрерывного времени работы, равного величине, указанной в техническом задании ( 1500 часов ), на основании формулы:
где,Ni - количество однотипных элементов;
i - интенсивность отказов i - го элемента;
t - время безотказной работы.
Расчет надежности по постепенным отказам.
Постепенные отказы измерительного блока проявляются в нарушениях метрологических характеристик, возникающих прежде всего по случайным причинам. Причинами возникновения отклонений может являться воздействие внешних факторов ( теплота, влажность, механические воздействия, изменение напряжения питающей сети ) и внутренних факторов ( постепенное изменение параметров электрорадиоэлементов, конструктивные и технологические дефекты ).
Систематические причины возникновения отказов не столь вероятны по причине отсутствия в конструкции прибора сложных механических элементов, электровакуумных приборов, коммутаторв высокого напряжения.
Параметры надежности по постепенным отказам подчиняются нормальному закону распределения ( НЗР ). К данным параметрам относятся:
Рn ( t ) - вероятность безотказной работы изделия в течение заданного интервала времени tзад ( по техническому заданию tзад = 1500 ч ).
Топ - время наработки на постепенный отказ;
Тср оп - среднее время наработки на постепенный отказ.
Для определения надежности по постепенным отказам измерительного блока выбираем мультипликативную погрешность определения отношения сигнал/шум , как параметр, определя-ющий состояние изделия. Изменение этого параметра описывается функциями М ( t ) и ( t ), определяющими возможную реализацию точностных характеристик измерительного блока во времени. Функции М ( t ) и ( t ) можно представить в виде:
М ( t ) = А х t ;
( t ), = о + В х t, где
о - дисперсия погрешности измерения отношения сигнал/шум в момент начала эксплуатации.
Выбираем:
о = 0,5
Коэффициенты А и В выбираем по интенсивности внезапных отказов из соотношений:
А = 0,01 вн
В = 0,1 вн
Вероятность безотказной работы измерительного блока в течении заданного в техническом задании интервала времени t зад = 1500 ч по постепенным отказам оцениваем по формуле:
доп - максимально допустимая величина ( по ТЗ - 0,5 % );
о = доп - зад - производственный допуск
о - мультипликативная погрешность измерительного блока в момент начала эксплуатации .
Принимаем о = 0,4 % ( 4х10-3 )
Pn ( t ) = 0,76
Для определения времени наработки на постепенный отказ воспользуемся формулой:
доп = о+
где - параметр, характеризующий изменение погрешности во времени ( для цифровых приборов = 0,2 1/ год ).
=1789 ч.
Расчет комплексного показателя надежности.
Комплексный показатель надежности рассчитываем по формуле:
Р ( t ) = Рвн ( t зад ) х Рп ( t зад ) = 0,62 х 0,76 = 0,47
Межповерочный интервал рассчитываем по формуле:
Тмп = ln P ( t зад ) ==1150 ч.
где - интенсивность отказов прибора.
Это составляет , исходя из данных ТЗ и условий работы на телецентрах 1,5 месяца.
Вывод : приведенные выше расчеты не требуют изменения требований технического задания.