НИПЭ

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
Институт информационных технологий
Специальность: Промышленная электроника
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По курсу: Надежность изделий промышленной электроники
Вариант № 9
Студент-заочник 3 курса
Группы № 681971
Клачков Роман Витальевич
Проверил
Курулёв Александр Петрович
Минск, 2019
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1
Общие понятия надёжности изделия
2
Комплексные показатели надежности изделия
3
Расчёт надёжности инструментального усилителя
Список литературы
3
4
5
7
19
3
Введение
Важнейшей технической характеристикой качества является
надежность. Надежность оценивается вероятностными характеристиками,
основанными на статистической обработке экспериментальных данных.
Основные понятия, термины и их определения, характеризующие
надежность техники и, в частности, изделий машиностроения, даны в ГОСТ
27.002-89.
Актуальность проблемы надежности обусловлена следующими
основными причинами: ростом сложности технических систем; повышением
«цены» отказа системы; увеличением степени автоматизации и стремлением
к полному исключению человека-оператора; возрастающей сложностью
условий эксплуатации техники.
4
1. Комплексные показатели надежности изделия.
К комплексным показателям надежности, оценивающим одновременно
несколько
свойств
надежности,
например,
безотказность
и
ремонтопригодность, относятся различные коэффициенты надежности:
коэффициент готовности Кг,
коэффициент технического использования Кти,
коэффициент использования планового времени Ки.пл.
Коэффициент готовности Кг отражает вероятность того, что изделие
окажется работоспособным в произвольный момент времени в промежутках
между выполнением планового профилактического обслуживания. Он
определяет ремонтопригодность и безотказность изделия и рассчитывается
как отношение времени исправной работы изделия к сумме времени его
исправной работы и суммарного времени восстановления работоспособности
за период испытания:
Кг 
m
 t pi
i 1
m
m
 t pi   t вi
i 1
i 1

TП
,
Т П  Тв
где m – количество отказов, возникших за период испытаний;
ТП – суммарное время безотказной работы за период испытания;
Тв – суммарное время устранения отказов, возникших за период
испытания.
Таким образом, коэффициент готовности показывает долю, которую
составляет время безотказной работы оборудования, от суммы времени
безотказной работы и восстановления работоспособности. Этот показатель
целесообразнее всего использовать для оценки надежности систем,
работающих в сторожевом режиме (системы сигнализации пожара, системы
пожаротушения, предупреждения взрыва на шахте и т.п.), для которых важно,
чтобы в момент востребованности они были в состоянии готовности, а не
находились в плановом обслуживании.
Коэффициент технического использования Кт.и – отношение наработки
изделия в еденицах времени за некоторый промежуток эксплуатации к
суммарной продолжительности этой наработки и всех видов простоев,
вызванных техническим обслуживанием и ремонтом за этот же период
эксплуатации:
К т .и 
m
 t pi
i 1

m
 t pi
i 1
m
 t вi
i 1

m
 t ni
i 1

TП
,
TП  Tв  Тр
где Тр – суммарное время технического обслуживания и планового
ремонта за период испытания.
5
Коэффициент технического использования, являясь комплексным
показателем надежности, более полно характеризует ремонтопригодность
изделия, чем коэффициент готовности, так как учитывает все виды простоев,
связанных с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования.
Коэффициент использования планового времени Ки.пл – отношение
наработки изделия в единицах времени за период эксплуатации к плановому
времени его работы за тот же период эксплуатации:
К и.пл 
m
 t pi
i 1

m
 t pi
i 1
m
 t вi
i 1

m
 t Пi
i 1

m
 t opi
i 1

TM
Т
 м ,
TM  Tв  Тр  Тор Тпл
где Тор – суммарное время простоев оборудования по организационным
причинам; Тпл – плановое время работы оборудования.
Как правило, расчеты коэффициентов производятся исходя из
планового времени работы оборудования (Тпл). Знаменатель при определении
коэффициентов Кт.и и Кг находится путем вычитания из планового времени
последовательно простоев по организационным причинам (Тор) и в
техническом обслуживании и ремонте (Тр).
6
2. Расчёт надёжности инструментального усилителя
Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная. Инструментальный
усилитель
Расчёт надёжности – это процедура определения значений показателей
надежности объекта с использованием методов, основанных на их вычислении
по справочным данным о надежности элементов объекта, данным о свойствах
материалов и другой информации, имеющейся к моменту расчета. В
результате расчета определяются количественные значения показателей
надёжности.
Исходные данные:
диапазон рабочих температур ………………………….0...+40ºС
предельные температуры …………………………….....-5...+50ºС
влажность ………………………………………..…………..до 70%
заданное время безотказной работы tЗ …… ………...10000 часов
Все элементы из перечня разбиваются на группы по интенсивности
отказов (таблица 1 ).
7
Таблица 1 – Группы элементов по интенсивности отказов:
Группа
Элемент
λi*10-6, 1/час
1
2
3
Группа 1
DA1-DA5
0.023
Группа 2
VD1
0.091
Группа 3
С1-С4
0.05
Группа 4
С5-С14
0.1
Группа 5
R1-R4
0.040
Группа 6
R5-R8
0.091
Группа 7
T1
1.0
Порядок расчёта:
Элементы разбиваются на группы с одинаковой интенсивностью
отказов и рассчитывается среднегрупповая интенсивность отказов (λz):
λz=∑𝑛𝑖=1 𝛌𝑖0 *ni,
(1)
где λi0-среднегрупповое значение интенсивности отказов в группе;
ni- количество элементов в группе.
После разделения всех элементов из перечня на группы по
интенсивности отказов, рассчитывается суммарная интенсивность отказов для
каждой группы, а после суммарная интенсивность отказов среди всех групп.
8
Таблица 2 – Суммарная групповая интенсивность отказов
Название
элемента
λi0*10-6, 1/ч
ni0, шт
λi0*ni0*10-6, 1/час
1
2
3
4
ИМС
0.023
5
0.115
Диод
выпрямительный
Конденсаторы
электролитические
Конденсаторы
керамические
0.091
1
0.091
0.05
4
0.2
0.1
9
0.9
Резисторы
металлоплёночные
Резисторы
проволочные
Трансформатор
0.04
4
0.16
0.091
4
0.364
1.0
1
1
λi∑
6.83
Рассчитываем суммарную интенсивность отказов элементов ЭВС, с
учетом электрического режима и условий эксплуатации определяется (λ∑):
𝜆∑ = 𝜆∑ ∙ 𝐾э
(2)
λ∑= 6.83∙10-6∙1=6.83∙10-6 1/ч,
Рассчитываем наработку на отказ (T0):
T0=
𝑇0 =
1
λ(υ)
1
6.83∗10−3
,
(3)
= 146412(часов) ,
Рассчитываем вероятность безотказной работы за заданное время
(P∑(t3)):
−𝑡3
P∑(t3)=𝑒 𝑇0 ,
𝑃∑ = (𝑡з ) = е
−10000
146412
(4)
= 0.93
9
Проведённый расчёт показал, что вероятность безотказной работы
изделия P∑(t3)=0.93 (при t=10000 часов), с такой вероятностью время
безотказной работы будет больше или равно 10000 часам. Наработка на отказ
составляет 146412 часов, что соответствует требованиям надёжности.
10
Список литературы:
[1] Надёжность изделий промышленной электроники: Учеб. -метод.
пособие/ А.П. Курулёв. –Минск: БГУИР, 2013
[2] Проектирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. – пособие для
вузов/ Е.М. Парфенов, В.П. Усачов – М. Радио и связь 1989
[3] Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы средней и
большой мощности”, под редакцией А.В. Голомедова. М., “Радио и связь”,
1994.
[4] Основы надежности технологических систем. Краткий конспект
лекций
для
студентов
специальности
030600
«Технология
и
предпринимательство»/ Травин Г.М., Токарев В.А., Родионова Е.А. –
Кострома: КГУ, 2008
11