Расчет надежности невосстанавливаемых обьектов

Для расчета надежности объекта (системы) необходимо прежде всего знать как соединены элементы в объекте с точки зрения теории надежности.

Виды соединений в теории надежности

Последовательное (основное) соединение (рис 2.1) характеризуется тем, что отказ хотя бы одного элемента приводит к полному отказу соединения в целом. Если считать отказы элементов случайными и независимыми, то вероятность безотказной работы соединения как системы

(2.1)

 

Вероятность отказа соединения тогда

 

(2.2)

где – вероятность безотказной работы элемента.

Параллельным называется такое соединение, при котором отказ системы наступает после отказа всех ее элементов. Если считать отказы элементов случайными и независимыми то вероятность отказа системы:

(2.3)

(2.4)

где – вероятность отказа элемента.

Смешанное соединение является комбинацией последовательного и параллельного соединений и как любая смешанная структура может быть приведена к набору первого и второго видов структур, для расчета которых могут быть использованы приведенные выше зависимости. Так при соединении элементов в системе по рисунку 2.3 вероятность безотказной работы системы будет равной

(2.5)

 

Основы расчета надежности

При основном соединении элементов в системе и, используя формулу (1.22), можно записать

(2.6)

Для РЭА обычно , а закон распределения экспоненциальный. Тогда формула (2.6) может быть существенно упрощена

 

(2.7)

 

Таким образом, для расчета надежности необходимы, прежде всего, данные по интенсивностям отказа всех компонентов и электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Для отечественных ЭРЭ эти сведения приведены в специальных справочниках по надежности (примерно 50 томов, сейчас они все рассекречены). Для импортных ЭРЭ эти данные высылает по вашему запросу фирма – изготовитель ЭРЭ или ее посредники, если вы купили хотя бы несколько ЭРЭ этого типа. В справочниках по надежности интенсивности отказов ЭРЭ приводятся для самых легких условий эксплуатации (лабораторные условия). Будем обозначать их в дальнейшем – λ_i0.

При расчетах надежности необходимо помнить, что интенсивность отказа ЭРЭ существенно зависит от режима работы ЭРЭ и, прежде всего, от коэффициента электрической нагрузки. Так для транзисторов и резисторов , для конденсаторов , для тиристоров и стабилитронов и т.п. К примеру, снижение коэффициента нагрузки с единицы до 0,7…0,8 уменьшает интенсивность отказов в 5 - 10 раз.

Температурный режим работы объекта также существенно влияет на надежность. Так увеличение температуры окружающего воздуха авиационного прибора с плюс 30°С до плюс 70°С увеличивает интенсивность отказов примерно в 4-5 раз.

Существенно ухудшают интенсивность отказа ЭРЭ механические нагрузки (вибрация, удары, линейные перегрузки), относительная влажность воздуха, давление окружающей среды, резкие изменения температуры и т.п. Чаще всего это оценивается комплексным коэффициентом эксплуатации К_э. Например, для самолетной аппаратуры этот коэффициент равен ориентировочно 11 – 18.

Интенсивность отказа ЭРЭ зависит и от вида приемки при изготовлении. При приеме ЭРЭ отделом технического контроля (ОТК) К_пр=1, а при военной приемке К_пр=0,35 для транзисторов. Таким образом, интенсивность отказов данного типа элемента в реальных условиях работы вычисляется по формуле

 

(2.8)

 

где – интенсивность отказа элемента, работающего в нормальных условиях при номинальной электрической нагрузке, К – поправочные коэффициенты, зависящие от различных воздействующих факторов.

При расчете надежности предполагается, что отказы элементов объекта являются событиями случайными и независимыми. При этом время возникновения отказа для большинства элементов РЭА обычно подчинено экспоненциальному закону распределения.