Определение вероятности безотказной работы корпуса системного блока
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский технологический университет»
МИРЭА
Институт вечернего и заочного образования
(наименование института, филиала)
Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств
(наименование кафедры)
КУРСОВАЯ РАБОТА
По дисциплине ‹‹Основы теории надежности››
(наименование дисциплины)
Тема курсового проекта(работы)
‹‹Анализ надежности электронных средств››
Студент группы ВКБВ 01-16 Ивлев В.С. ____________________
(учебная группа, фамилия, имя, отчество студента) (подпись студента)
Руководитель курсовой работы к.т.н. доцент А.Г.Андрюхин….________
Должность, звание, ученая степень. (подпись руководителя)
Рецензент(при наличии)____________________________________....__________________
Должность, звание, ученая степень. подпись рецензента
Работа представлена к защите «__»__июня____2018г.
Допущен к защите «____»_________________2018г.
Москва
2018
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Российский технологический университет»
МИРЭА
Институт вечернего и заочного образования
(наименование института, филиала)
Кафедра конструирования и технологии радиоэлектронных средств
(наименование кафедры)
Утверждаю
Заведующий кафедрой_________
______________ _________
Подпись ФИО
«_____»______________ 20___г.
ЗАДАНИЕ
На выполнение курсовой работыпо дисциплине
«Основы теории надежности»
Студент Ивлев В.С.____________________ Группа ВКБВ 01-16_______________
Тема‹‹Анализ надежности электронных средств››______
Исходные данные:Системный блок
Перечень вопросов, подлежащих разработке и обязательного графического материала:оценка надёжности системного блока посредством расчёта критериев надёжности: вероятности безотказной работы, средней наработка на отказ, интенсивности отказов; решение задач № 1.4;1.7;1.8;1.13;1.21;2.2;2.5;2.9;2.12;2.26.
Срок представления к защите курсового проекта (работы): до «____»___________20___г.
Задание на курсовой проект (работу) выдал _______________ ______________
Подпись руководителя ФИО руководителя
«____»___________20___г.
Задание на курсовой проект (работу) получил _______________ ______________
Подпись обучающегося ФИО обучающегося
Содержание
2.1. Методика расчёта. 4
2.2 Решение задачи. 7
2.2.1 Определение вероятности безотказной работы корпуса системного блока 8
2.2.2. Определение вероятности безотказной работы блока питания системного блока 11
2.2.3. Определение вероятности безотказной работы оперативной памяти системного блока. 13
2.2.4. Определение вероятности безотказной работы материнской платы системного блока. 15
2.2.5. Определение вероятности безотказной работы видеокарты системного блока 17
2.2.6. Определение вероятности безотказной работы жёсткого диска системного блока 19
2.2.7 Определение вероятности безотказной работы системного блока. 21
3.1 Задача 2(1.4). 24
3.2 Задача 3(1.7) 25
3.3 Задача 4(1.8) 26
3.4 Задача 5(1.13) 27
3.5 Задача 6(1.21) 28
3.6 Задача 7(2.2) 29
3.7 Задача 8(2.5) 30
3.8 Задача 9(2.9) 31
3.9 Задача 10(2.12) 32
3.10 Задача 11(2.26) 33
Заключение. 34
Список использованной литературы.. 35
Задача 1.
Рассчитать основные характеристики надёжности системного блока персонального компьютера (вероятность безотказной работы на 5000 часов эксплуатации и наработку на отказ), комплектующие которого представлены в таблице 2.1. Рассмотреть пути повышения надёжности РЭС.
Аппаратура наземная, стационарная. Эксплуатируется в помещении здания многоквартирного дома при наличии заземления и гидроизоляции. Лабораторные условия.
Таблица 2.1 – Комплектующие системного блока
| Корпус | Aerocool Aero-1000 |
| Материнская плата | ASUS ROG STRIX Z370-H GAMING |
| Память | Apacer Commando w/HS EK.32GAW |
| Жёсткий диск | Seagate ST2000DM006 Barracuda 7200 |
| Видеокарта | MSI GeForce GTX 1080 Ti GAMING X 11G |
| Блок питания | Aerocool ECO-650W |
Методика расчёта.
Основной целью данного раздела работы является определение уровня надёжности разрабатываемого устройства, выявление слабых участков, а также установление соответствия вычисленных показателей требованиям технического задания. В основу расчёта надёжности устройства должен быть положен системный подход, позволяющий учитывать особенности конструкции, возможности производства и условия эксплуатации.
Расчёт надёжности производится на этапе технического проектирования после испытания макета изделия и всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и условия эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учётом режимов их работы и условий эксплуатации определяется с помощью графиков, имеющихся в справочной литературе, либо с помощью поправочных коэффициентов или эмпирических формул. При расчёте изделий необходимо учитывать влияние вибраций, ударов, влажности и пониженного атмосферного давления с помощью соответствующих поправочных коэффициентов. Влияние электрической нагрузки на надёжность электрорадиоэлементов, оценивается с помощью коэффициента нагрузки, Кн как отношение фактического значения электрической нагрузки и номинальной или предельно-допустимой, взятой из документации на используемые ЭРЭ. Для удобства расчётов этот коэффициент можно принять равным 0.5-0.8.
По коэффициентам электрической нагрузки Кн и температуре t по соответствующим таблицам или графикам определяются поправочные коэффициенты Kmi, показывающие насколько изменяется интенсивность отказов данного электрорадиоэлемента.
Для удобства последующих расчётов однотипные электрорадиоэлементы устройства, находящиеся при близких температурах и работающих при сопоставимых электрических нагрузках, объединяются в группы, по которым строится систематическая таблица.
Интенсивность отказа каждой группы элементов определяется по формуле:
λai = λio×Kmi×N×Kэ×Км×Кв×Ка [2.1]
где
Kmi – поправочный коэффициент, устанавливающий зависимость нагрузки элемента и температуры;
Kэ – поправочный коэффициент для наиболее характерных условий эксплуатации РЭА;
Км – поправочный коэффициент на воздействия механических факторов;
Кв – поправочный коэффициент на воздействие влажности и температуры окружающей среды;
Ка – поправочный коэффициент на воздействие атмосферного давления;
Λai – табличное значение интенсивности отказов для i-го элемента;
N – количество элементов в группе.
Интенсивность отказа изделия в общем определяется суммированием интенсивностей отказов всех имеющихся в устройстве групп однотипных элементов:
Λс= λa1 + λa2+λa3+...+λai, [2.2]
Вероятность безотказной работы к концу срока эксплуатации определяем согласно выражения:
P(t) = exp [ - λc × tсл ], [2.3]
где
tсл – заданный висходных данных срок эксплуатации изделия.
Отсюда средняя наработка до(на) отказа вычисляется как:
Тср = 1 / λс , [2.4]
Решение задачи.
Для нахождения вероятности безотказной работы всего системного блока P(t)бс, необходимо проанализировать все печатные узлы входящие в блок, определить их элементы, объединить элементы в группы, определить табличные значения интенсивностей отказов λai, и коэффициенты нагрузок для каждой группы, рассчитать λсдля каждого модуля, входящего в блок и рассчитать P(t)для каждого узла, а именно:
P(t)мп – вероятность безотказной работы материнской платы
P(t)оп – вероятность безотказной работы оперативной памяти
P(t)бп – вероятность безотказной работы блока питания
P(t)кор – вероятность безотказной работы корпуса
P(t)вк – вероятность безотказной работы видеокарты
P(t)пр – вероятность безотказной работы процессора
P(t)жд – вероятность безотказной работы жёсткого диска
Тогда:
P(t)бс = exp [ - λсΣ × tсл] [2.5]
где
λсΣ = λсΣмп + λсΣоп + λсΣбп + λсΣкор + λсΣвк + λсΣжд
λсΣмп – суммарная интенсивность отказов материнской платы
λсΣоп – суммарная интенсивность отказов оперативной памяти
λсΣбп – суммарная интенсивность отказов блока питания
λсΣкор – суммарная интенсивность отказов корпуса
λсΣвк – суммарная интенсивность отказов видеокарты
λсΣжд – суммарная интенсивность отказов жёсткого диска
т.к. в нашем случае каждого модуля по одному, поэтому выражение 2.5 будет иметь вид:
P(t)бс=exp[ - (λсΣмп + λсΣоп + λсΣбп + λсΣкор + λсΣвк + λсΣжд) × tсл], [2.6]
Определение вероятности безотказной работы корпуса системного блока
В корпусе системного блока расположены монтажные планки, кнопки включения/выключения и перезагрузки, элементы индикации и разъёмы. Характеристики корпуса представлены в Таблице 2.1, внешний вид корпуса системного блока представлен на рисунке 2.1.
Таблица 2.1 – Характеристики корпуса AerocoolAero-1000
| Наименование | Характеристики |
| Тип | Middle Tower |
| Форм-фактор МП | ATX |
| Оборудование | 2x3.5mm jack, 2xUSB 3.0 |
| Материал | сталь |
Рисунок 2.1 – Внешний вид корпуса AerocoolAero-1000
Перед расчётом суммарной интенсивности отказов по каждому печатному узлу определим значения коэффициентов К1, К2, К3, К4 для аппаратуры наземной стационарной, работающих при наличии заземления и гидроизоляции в НУ (лабораторные условия) в соответствии с данными приведёнными в таблицах 2.2, 2.3, 2.4.
Таблица 2.2 Поправочные коэффициенты К1, К2 для расчёта интенсивности отказов
| Условия эксплуатации | К1 | К2 | При суммарном воздействии |
| При вибрации | При ударных нагрузках | ||
| Лабораторные | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| Стационарные | 1.04 | 1.03 | 1.07 |
| Автофургонные | 1.35 | 1.08 | 1.46 |
| Железнодорожные | 1.40 | 1.10 | 1.54 |
| Корабельные | 1.30 | 1.05 | 1.37 |
| Самолётные | 1.16 | 1.13 | 1.66 |
Учитывая данные, приведённые в таблице 2.2 для коэффициентов К1, К2:
К1 = 1
К2 = 1
Таблица 2.3 – Поправочный коэффициент К3 для расчёта интенсивности отказов
| Влажность, % | Температура, оС | К3 |
| 60-70 | 20-40 | 1.0 |
| 90-98 | 20-25 | 2.0 |
| 90-98 | 30-40 | 2.5 |
Таблица 2.4 – Поправочный коэффициент К4 для расчёта интенсивности отказов
| Высота, км | К4 | Высота, км | К4 | Высота, км | К4 |
| 0-1 | 1.00 | 5-6 | 1.15 | 15-20 | 1.35 |
| 1-2 | 1.05 | 6-8 | 1.20 | 20-25 | 1.38 |
| 3-4 | 1.10 | 8-10 | 1.25 | 25-30 | 1.40 |
| 3-5 | 1.14 | 10-15 | 1.30 | 30-40 | 1.45 |
Учитывая данные приведённые в таблицах 2.2, 2.3, 2.4:
К1 = 1, К2 = 1, К3 = 1, К4 = 1. Таким образом [2.1] для вычисления λai будет иметь вид:
λai = λio×Kmi×N [2.7]
Радиоэлементы, расположенные в корпусе, сформируем по группам и занесём в таблицу 2.5.
Таблица 2.5 – Группы элементов, коэффициенты нагрузки и интенсивности отказов элементов
| № группы | Название | Количество, шт | Кн | λio×10-6 | λai×10-6 |
| 1 | Вентилятор | 3 | 1.2 | 0.07 | 0.252 |
| 2 | Светодиод | 2 | 1.04 | 0.02 | 0.0416 |
| 3 | Разъём (на контакт) | 18 | 1 | 0.04 | 0.72 |
| 4 | 3.5 mm jack | 2 | 1.2 | 0.08 | 0.192 |
| 5 | Переключатели (кнопки) | 2 | 1 | 0.04 | 0.08 |
| λaiΣ×10-6 | 1.2856 | ||||
Вероятность безотказной работы функционального узла:
P(t)кор = exp [ - λc×tсл ] , [2.8]
P(t)кор =0.9935
Средняя наработка до(на) отказа вычисляется как:
Тсркор = 1/ λcкор [2.9]
Тсркор = 777846 часов
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 615; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!