Показатели надежности невосстанавливаемых объектов
Nbsp;
Лабораторная работа №
Расчет надежности электронного блока (модуля)
Цель работы
Изучение методики расчета показателей надежности электронного модуля при экспоненциальном законе распределения отказов элементов.
Теоретическая часть
Основные понятия и термины
Система – объект, представляющий совокупность элементов, взаимодействующих в процессе выполнения определенного круга задач и взаимосвязанных функционально. В лабораторной работе под системой понимается электронный модуль, предназначенный для решения определенной задачи.
Элемент системы – объект, представляющий собой простейшую часть системы, например резистор, конденсатор, трансформатор и т.п.
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров.
Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.
Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких основных параметров объекта.
|
|
|
Наработка – продолжительность или объем работы объекта.
Наработка до отказа – наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.
Невосстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено нормативно-технической документацией.
Технология изготовления современных элементов аппаратуры столь сложна, что не всегда удается проследить за скрытыми дефектами производства, которые должны выявляться на стадии тренировки и приработки аппаратуры. В результате в сферу эксплуатации могут проникать следующие дефектные элементы: резистор с недостаточно прочным креплением токоотвода; токопроводящий слой печатного монтажа, у которого толщина либо чрезвычайно малая, либо чрезмерно большая; интегральная схема, у которой соединение вывода с печатным монтажом недостаточно прочное и т.д. В процессе эксплуатации могут создаваться условия, при которых скрытый дефект приводит к отказу изделия (пиковые нагрузки, вибрация, температурный скачок, помехи и т.д.). При большом уровне случайных неблагоприятных воздействий внезапный отказ может произойти даже при отсутствии скрытых дефектов.
|
|
|
Необходимо отличать логическую схему соединения элементов расчета надежности от электрической схемы соединения радиоэлектронных элементов.
При расчете надежности объекта строится логическая схема соединения его элементов.
В качестве простого примера рассмотрим два параллельно включенных диода, выполняющих функцию выпрямителя (рис.1).
 | |||
|
|
Рис.1.Схемы соединения элементов:
а-электрическая схема; б-логическая схема
В принципе эту функцию может выполнить один диод; они запараллелены с целью облегчения режима их работы. С точки зрения отказа «короткое замыкание» их логическая схема – последовательное соединение.
Таким образом, если модуль выходит из строя при отказе любого из его N элементов, то логическая схема расчета надежности состоит из N последовательно соединенных элементов. Надежность таких объектов исследуется в этой лабораторной работе.
Показатели надежности невосстанавливаемых объектов
Показатель надежности – характеристика, определяющая одно или несколько свойств, составляющих надежность объекта.
|
|
|
Вероятность безотказной работы за наработку tз есть вероятность того, что объект проработает безотказно в течение заданного времени tз, начав работать в момент времени t=0:
P (0, t з ) = P ( t з ) = P ( T >= t з ), (1)
где tз – заданная наработка; T – случайная величина, представляющая наработку объекта до отказа.
Другими словами, P(tз) является монотонно убывающей функцией, причем очевидно P(0)=1 и P(tз= 
) = 0, так как любой объект, работоспособный в момент включения, со временем откажет.
Вероятность отказа есть вероятность того, что объект откажет в течение заданной наработки от 0 до tз:
Q ( t з ) = 1- P ( t з ) = P ( T < t з ). (2)
Очевидно, что Q(0) = 0 и Q(tз= ) = 1.
Вероятность безотказной работы объекта на интервале времени от t1 до t2 можно определить из соотношения
P ( t 1 , t 2 ) = P ( t 2 )/ P ( t 1 ) . (3)
Плотность вероятности отказа есть производная от вероятности отказа невосстанавливаемого объекта
|
|
|
. (4)
Одним из основных расчетных показателей надежности является интенсивность отказов:
(5)
Если этот показатель известен, то другие показатели легко рассчитать:
(6)
(7)
. (8)
На участке нормальной эксплуатации преобладают случайные внезапные отказы, поэтому обычно принимают интенсивность отказов 
. В этом случае говорят, что используется экспоненциальный закон надежности, для которого верны следующие расчетные соотношения:
з)= 
(9)
Q ( t з )=1- (10)
f ( t з )= 
(11)
P ( t,t 2 )= 
. (12)
В качестве показателя надежности невосстанавливаемого объекта широко используется средняя наработка до отказа – математическое ожидание наработки объекта до отказа.
T ср= 
. (13)
Если , то средняя наработка до отказа
T ср= 
(14)
т.е. при экспоненциальном законе надежности средняя наработка до отказа обратно пропорциональна интенсивности отказов.
Тогда
и 
(15)
Если t=Tcp, то
P ( Tcp , ) = 
т.е. в этом случае под средней наработкой до отказа можно понимать такую наработку, по истечении которой из множества одинаковых объектов в среднем должны остаться работоспособными 37 %.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 709; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!