КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций Кафедра КиПМЭА РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ РЭС Курсовая работа по предмету: Основы проектирования РЭА Выполнил ст. гр. Казань 2022 Содержание: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Техническое задание………………………………………………………3 Схема……………………………………………………………………….3 Введение…………………………………………………………………....4 Расчет надежности по среднегрупповым интенсивностям отказов а) формулы…………………………………………………………………5 б) расчеты…………………………………………………………………..6 в) таблица…………………………………………………………………..6 Окончательный расчет надежности а) формулы…………………………………………………………………8 б) расчеты…………………………………………………………………..9 в) таблица………………………………………………………………….10 г) графики………………………………………………………………….11 Расчет запасных элементов а) формулы………………………………………………………………...12 б) таблица………………………………………………………………….13 Вывод………………………………………………………………………14 Список литературы……………………………………………………….15 Техническое задание Произвести расчет на надежность, обеспечив P(t) = 0,9995 за t = 240 ч.Аппаратура бортовая. Схема: Введение Все промышленные изделия характеризуются качеством, т.е. определенной совокупностью свойств, которые существенно отличают данное изделие от других и определяют степень его пригодности для эксплуатации по своему назначению. Качественные показатели изделий оцениваются также способностью к функционированию в условиях внешних помех и использовании при их производстве, унификации и стандартизации. Известно, что в процессе эксплуатации РЭА, вследствие износа и старения характеристики аппаратуры и ее качество будет изменяться. Изменение качества во времени характеризует один из главных его показателей - надежность. Под надежностью РЭА подразумевается вероятность ее безотказной работы в течении определенного времени и в определенных условиях эксплуатации. Одновременное воздействие на РЭА внешних и внутренних факторов изменяет параметры элементов РЭА, что приводит к возникновению внезапных и постепенных отказов. Надежность современной РЭА в значительной мере определяется надежностью составляющих ее компонентов, и в настоящее время границы сложности РЭА зависят в основном от достижимого уровня надежности составляющих их технических средств. В настоящее время дальнейший технологический процесс невозможен без увеличения показателей надежности технических устройств. Надежность РЭА в процессе эксплуатации можно повысить следующими способами: 1. Применение наиболее надежных и перспективных элементов; 2. Снижения уровня электрической нагрузки элементов, рациональным выбором номинальных значений, их точности; 3. Защитой элементов и всей конструкции от воздействия окружающей среды; 4. Резервированием; 5. Контролем качества проектирования и производства; 6. Прогнозированием отказов с последующим профилактическим воздействием. Оценка надежности РЭС производится с помощью инженерных методов расчета. Инженерный метод расчета делится на 3 части: 1. Предварительный (ориентировочный) метод оценки надежности (расчет надежности по среднегрупповым интенсивностям отказов); 2. Окончательный расчет на надежность; 3. Коэффициентный метод расчета. Расчет надежности по среднегрупповым интенсивностям отказов Формулы: Интенсивность отказов системы: , 1/ч Вероятность безотказной работы системы в течении времени t: Время t, в течение которого требуется обеспечить заданную надежность, задается в техническом задании. Вероятность отказа системы: Частота отказов системы определяется как произведение интенсивности отказов и вероятности безотказной работы в течение времени t: , 1/ч Среднее время безотказной работы есть величина обратная интенсивности отказов: , 1/ч Гарантийный срок службы системы: ,ч Расчет: , 1/ч 1. 2. 3. 4. 5. , 1/ч ,ч ,ч 6. Таблица 1 № Типы элементов 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 Резисторы С2-23 (SMD) Конденсаторы К10-17(SMD) Диоды КД522Б(BAT17WS) Транзисторы КТ315Б (КТ3130) КТ815Б (BSP51) КТ814Б (BAT17WS) Пайка Плата Соединитель 2РМДТ-В1 3 4 5 9 0,4 3,6 2 1,4 2,8 5 0,6 0,6 4 1 1 2,5 0,06 0,06 0,208 0,3 0,24 135 1 0,0001 0,0001 0,0135 0,0001 2 0,0009 0,0018 Окончательный расчет на надежность Окончательный расчет на надежность производится на этапе технического проектирования, когда полностью известна принципиальнофункциональная схема, и когда эта схема отмакетирована. Цель этого расчета – определить показатели надежности в ТЗ и принять меры по обеспечению надежности. При предварительном расчете мы принимаем меры по повышению надежности за счет рационального выбора электрической схемы и выбора элементной базы. При окончательном расчете мы: 1. мы принимаем меры по выбору типов элементной базы, т.е. заменой менее надежных элементов на более надежные; 2. принимаем меры по обеспечению надежности за счет дублирования (резервирования). Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков, имеющихся в справочной литературе, о с помощью поправочных коэффициентов или эмпирических формул. и 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 изменяются интенсивности отказов. Интенсивность отказов считается по следующей формуле: , где ai – поправочные коэффициентов зависимости от Кн и температуры; a1 - обобщенные эксплуатационные коэффициенты для наиболее характерных условий эксплуатации РЭА; а2, а3 - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов; а4 - поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия влажности и температуры окружающей среды; а5 - поправочные коэффициенты в зависимости от атмосферного давления. Определив все критерии надежности, строим графики зависимостей P(t), q(t), F(t) от времени. Результаты расчета сравниваются с заданным уровнем надежности. Формулы: 1. 2. Результаты 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. , 1/ч. ; расчета сравниваются . . , 1/ч. , ч. , ч. . заданным с уровнем надежности . . . Расчет: 1. 2. , 1/ч. . . 3. 4. . , 1/ч. , ч. 5. 6. 7. 8. 9. 10. , ч. . . . . Таблица 2 Типы № элементов 1 7 8 9 10 2 Резисторы R7, R9, R10, R13, R14, R17, R18, R19 ,R20, R23, R24, R25, R26 R1, R8, R11, R12, R21, R22 R2, R3, R5, R6, R15, R16 R4 Конденсаторы С1 (K10-17) Диоды VD1-VD5 (КД522Б) Транзисторы КТ361Б КТ315Б КТ815Б КТ814Б 11 12 13 Пайка Плата Соединитель 1 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0,1 85 0,72 10,7237 0,004 0,03088 13 0,40150 0,06350 0,08333 0,00529 0,1 85 0,26 10,7237 0,004 0,01115 6 0,06692 0,01058 0,08333 0,00088 0,1 85 0,15 10,7237 0,004 0,00643 6 0,05147 0,00814 0,08333 0,00068 0,5 85 0,42 10,7237 0,004 0,01802 1 0,01802 0,00285 0,08333 0,00024 0,1 85 0,18 10,7237 0,013 0,02509 1 0,02509 0,00397 0,08333 0,00033 0,3 85 0,85 10,7237 0,012 0,10938 5 0,54691 0,08650 0,08333 0,00721 0,5 0,5 0,5 0,5 85 85 85 85 0,52 0,52 0,52 0,52 10,7237 10,7237 10,7237 10,7237 0,016 0,052 0,06 0,06 0,08922 0,28997 0,33468 0,33468 10 4 5 4 0,89221 1,15988 1,67341 1,33872 0,14111 0,18344 0,26466 0,21173 0,08333 0,08333 0,08333 0,08333 0,01176 0,01529 0,02205 0,01764 0,095 0,095 0,095 85 85 85 0,9 0,9 0,9 10,7237 10,7237 10,7237 0,0001 0,0001 0,0009 0,00097 0,00097 0,00869 135 1 2 0,02061 0,00007 0,00275 0,08333 0,08333 0,08333 0,00172 0,00001 0,00023 ; . 0,13029 0,00097 0,01738 ΣNiλi=6,32278 Σqitсрbi=0,08332 ; ; Выводы: Cхема удовлетворяет заданию по параметру вероятность безотказной работы, дополнительных мер по повышению надежности не требуется. Список литературы. 1. С.С. Князева «Основы расчета надежности РЭА», Казань, 1979. 2. Н.Н.Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА», Минск, 1994.
