Расчет надежности блока

Одним из важнейших показателей качества изделий является надёжность. Основными составляющими надёжности является выполнение изделием заданных функций за время, в течение которого должно выполнение этих функций и условия эксплуатации.

Основными количественными показателями надёжности является наработка до отказа, интенсивность отказов и вероятность безотказной работы.

Сначала рассчитаем суммарную интенсивность отказов элементов ячейки УСМ.

При отказе любого элемента работоспособность устройства нарушается. Исходя из этого, рассчитаем интенсивности отказов ЭРЭ элементов.

 

Резисторы.

В качестве для резисторов выбираем справочную интенсивность отказов резисторов, равную 1/ч.

- коэффициент, учитывающий номинальное значение сопротивления резистора,

- коэффициент, учитывающий номинальную мощность рассеивания, на которую рассчитан резистор.

– коэффициент эксплуатации,

Принимаем , так как мощности, рассеиваемые на всех резисторах меньше 0,5 Вт.

- коэффициент режима работы, зависящий от температуры.

а = А·exp{B·((T+273)/NT) +[Кн/NS·((T+273)/273)]

A = 0,26; B = 0,5078; G = 9,278; J = 1; H = 0,886; NT = 343; NS = 0,878; Т=60

- коэффициент, учитывающий нагрузку. Значение коэффициента для всех резисторов приведены в таблице 5.1.

Табл.5.1

Номинальное сопротивление С2-33Н	Количество				, 1/ч	, 1/ч
0,125 Вт 1кОм 680Ом 8,2кОм		0,7	0,2 0,2 0,2	0,52 0,52 0,52	0,32 0,46 0,91	1,92 0,92 0,91
0, 5 Вт 180Ом 3,9кОм 75Ом		0,7	0,3 0,3 0,3	0,57 0,57 0,57	0,5 0,35 0,5	0,7 0,5

 

Таким образом, реальная интенсивность отказов для всех резисторов схемы будет равна:

=1,495·10^-7 1/час

 

Конденсаторы.

λо =0,006·10⁶ 1/час для конденсаторов типа К10-17,

λо =0,001·10⁶ 1/час для конденсаторов типа К53-16,

- коэффициент, учитывающий номинальное значение емкости конденсатора,

– коэффициент эксплуатации,

= 1- учитывается только для конденсатора К53-16,

 

,

 

A = 5,909·10 ; B = 14,3; G = 1; H = 3; NT = 398; NS = 0,3; для К10-17

A = 1,05·10 ; B = 5,5; G = 2,5; H = 3; NT = 358; NS = 0,55; для К53-16

 

Значение коэффициентов: , для всех конденсаторов приведены в таблице 5.2

Таблица 5.2

Тип конденсатора	Количество				, 1/ч	, 1/ч
К10-17а К10-17б К53-16		32,8	0,2 0,2 0,5	3,6 3,6	0,018 0,91	0,018

 

= 1,55·10 1/час

Диод.

 

1/час,

=1,5; =0,6; =1 - коэффициенты зависящие от режима работы.

= 3

= 44,1025; = -2138; = 448; = 17,7; =150; =1

1/час.

 

Резистивные сборки.

 

1/час,

а = А·exp{B·((T+273)/NT) +[Кн/NS·((T+273)/273)] = 15,78

A = 0,00253; B = 6,35; G = 1,4817; J = 0,1; H = 1,169; NT = 373; NS = 0,723; Кн=0,5

1/час

1/час,

где n- количество резисторов во всех сборках.

 

Микросхемы.

 

λэ = λo·Кэ

Кэ=1,5

λo=1·10^-5 1/час - для всех микросхем

λэ = λo·Кэ=1·10^-5 ·1,5·=1,5·10^-5 1/час

λм = n· λэ = 32·1,5·10^-5 = 4,8·10^-5 1/час

 

Разъемы.

 

λэ = λо·а·Кк·Кс·Кэ,

Кс=0,37·е^0,002·ⁿ=0,398 - коэффициент, учитывающий число сочленений.

Кк1= =4,7 - коэффициент, учитывающий число задействованных контактов.

Кк2= =9.

Кэ=2,5 – коэффициент эксплуатации,

N1=32 -число задействованных контактов разьема XP1.

N2=45 -число задействованных контактов разьема XP2.

n=36-число сочленений.

=1,6

K_H=0,08-коэффициент нагрузки.

t_П=22°С-перегрев контактов.

T=62°С- температура окружающей среды.

λо=0,0025·10^-6 1/час.

λ_Э=0,0025·10^-6·1,6·4,7·0,398·2,5+0,0025·10^-6·1,6·9·0,398·2,5=2,18·10^-8 1/час.

 

Т.о. суммарная интенсивность отказов всех элементов ячейки равна:

 

1/час

 

Среднее время наработки на отказ равно:

часов.

 

Анализируя расчеты надежности ячейки УСМ, можно сделать вывод: что ее интенсивность отказов примерно равна сумме интенсивностей отказов микросхем. Значит, посчитав сумму интенсивностей отказов всех микросхем блока, можно рассчитать надежность блока.

В состав блока входит 116 микросхем. Интенсивность отказов каждой не более 1·10^-5 1/час. Найдем интенсивность отказов блока:

 

1/час,

где – коэффициент эксплуатации.

 

При последовательном соединении элементов вероятность безотказной работы за 100 часов определяется по формуле:

 

Среднее время наработки на отказ у блока равно:

часов.

 

Полученное значение времени наработки до отказа превышает заданное в ТЗ:450 часов, что подтверждает надёжность устройства.