Расчет надежности устройства
Надежность - это свойство изделия выполнять все заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах.
Показатели надежности:
- вероятность безотказной работы – P (t)
- интенсивность отказов – λ;
- наработка на отказ - Т0;
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданном интервале времени не возникает отказ изделия.
Вероятность безотказной работы устройства определяют по формуле:
Р(t) = ехр [- (∑λi * t ], (2.30)
где λi - интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации устройства, 1/час;
t - время работы устройства, час.
Интенсивность отказов - это отношение числа отказов элементов в единицу времени к числу исправно работающих элементов.
Отказ — это событие, заключающееся в нарушении работоспособности устройства.
Интенсивность отказов элементов определяют по формуле:
λi= λ0·а1·а2·n, (2.31)
где λ0 - номинальная интенсивность отказов элемента, 1/час;
а1- коэффициент нагрузки элемента – отношение его расчетной нагрузки к номинальной;
а2 - поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации (а2=1,
если устройство эксплуатируется в лабораторных условиях);
n - количество элементов данного типа.
Методика расчета надежности устройства
1. По схеме электрической принципиальной посчитать количество элементов n по видам (резисторы, конденсаторы, транзисторы и т.д.). Полученные данные внести в таблицу 2.6.
Таблица 2.6 - Данные для расчета надежности и результаты расчета вероятности безотказной работы устройства
| Наименование элементов | n | Λ0·10-6,1/ч | aа1 | aа2 | Еt, час | λ λi·n | Σ | P(t) |
| Резисторы | 0,03 | 0,6 | 0,486 | 6,219*10-6 | ||||
| Микросхема | 0,05 | 0,013 | 0,013 | 0,96 | ||||
| Конденсатор керамический | 0,15 | 0,7 | 0,42 | 0,93 | ||||
| Диоды | 0,2 | 0,5 | 2,3 | 0,91 | ||||
| Батареи заряжаемые | 1,4 | 0,9 | 5,04 | 0,88 | ||||
| Плата печатная | 0,7 | 0,7 | 0,85 | |||||
| Количество паек | 0,01 | 0,82 |
Таблица 2.6 - Данные для расчета надежности и результаты расчета вероятности безотказной работы устройства
2. Для каждого вида элементов из таблиц 4.20 и 4.24 выбрать значения номинальной интенсивности отказов λ0 и коэффициента нагрузки a1. Если устройство эксплуатируется в лабораторных условиях, то а2=1. Полученные данные внести в таблицу 2.6.
3.Рассчитать вероятность безотказной работы устройства вручную или в программе Excel.
4.Построить график P(t)=f(t). Сделать выводы о зависимости вероятности безотказной работы устройства от времени работы.
Рисунок 2.1 – График вероятности безотказной работы макета.
Надежность устройства ограничена сроком службы. В процессе работы устройства вероятность безотказной работы должна стремиться к единице, тогда устройство считается надежным. Но с увеличением количества часов работы, в результате старения элементов, внешних воздействий вероятность отказов повышается. Из полученной диаграммы видно, что через 5 тыс. часов вероятность отказа составляет 0,96, через 20 тыс. часов - 0,88, а через 30 тыс. часов – 0,82. Из полученных данных расчета надежности можно сделать вывод: чем больше время работы устройства, тем больше вероятность поломки.