Краткие теоретические сведения. Для оценки надежности узла примените элементный метод

Для оценки надежности узла примените элементный метод. Выделите в системе элементы, надежность которых известна, и сформулируйте понятие отказа для элементов и узла в целом. В случае, если отказ любого элемента приводит к отказу системы, его представляют в виде последовательного соединения элементов, а вероятность безотказной работы системы /1, 2/:

(2)

где - вероятность безотказной работы того элемента; количество элементов.

Примечание. При большом количестве элементов и их высокой надежности можно пользоваться приближенным соотношением:

(3)

где -вероятность отказа того элемента.

Вероятность безотказной работы каждого элемента с учетом условий эксплуатаций

(4)

где значения 0.01 ÷ 0.1; =0.5÷0.8 (при частоте циклов не более 5 в час для аппаратуры на полупроводниковых приборах); величина определяется из (1).

Интенсивность отказов того элемента определите с учетом влияния различных видов нагрузки:

(5)

где - интенсивность отказов в нормальных условиях (справочная величина; см., например, /2/, а также Приложение 3);

и - коэффициент нагрузки и поправочный коэффициент нагрузки того вида; количество видов нагрузки.

 

В качестве используйте:

а) при электрической нагрузке – отношение рабочего значения электрического параметра к номинальному значению по техническим условиям (ТУ); такими параметрами являются: рассеиваемая мощность для транзисторов и резисторов (Р/Р_H); напряжение для конденсаторов (U/U_H); прямой ток для диодов (I/Iн), где Р_H, U_H и Iн – номинальные значения;

б) при тепловой нагрузке - отношение разности между рабочей и нормальной температурами к нормальному значению 20 °С:

 

(Т⁰ –Т ⁰норм)/ Т ⁰ норм.

Значения h_j для различных видов элементов и нагрузки приведены в литературе, например, /I/ (см. Приложение 4).

Моделирование P(t) произведите в диапазоне до 0,5, который является практически значимым.

 

Контрольные вопросы

1. Какой способ расчета надежности называется элементным?

2. При каких видах отказов применяются формулы (2)-(5)? Обоснуйте эти формулы.

3. Какие способы учета влияния условий эксплуатации на надежность вам известны?

4. Что такое функциональная надежность и как ее можно оценить?

 

Задачи

1. Телевизионный канал состоит из n =7880 элементов, средняя интенсивность

отказов которых λ = ^-6 1/час. Рассчитать вероятность безотказной работы

канала в течение наработки t =10 час.

2. В радиопередатчике содержатся n =1500 элементов, средняя интенсивность

отказов которых λ = ^-6 1/час. Рассчитать среднюю интенсивность отказов

передатчика и вероятность безотказной работы при наработке t =75 час.

3. Приемно-передающий блок радиостанции состоит из n = 4000 элементов, средняя интенсивность отказов которых λ = ^-6 1/час. Рассчитать интенсивность отказов, вероятность безотказной работы в течение наработки t = 5 часов и среднюю наработку до отказа приемно-передающего блока.

4. Радиопередатчик состоит из трех каскадов, интенсивности отказов которых равны: λ₁ = ^-4 1/час., λ₂ = ⁴ 1/час. и λ₃ = ^-4 1/час. Передатчик выходит из строя при отказе любого одного каскада. Рассчитать интенсивность отказов и вероятность безотказной работы передатчика в течение наработки t = 150 час.

5. Известны интенсивности отказов блоков радиостанции: передатчика- λ₁ = ^-3 1/час., приемника – λ₂ = ^-3 1/час. и блока питания –

λ₃ = ^-4 1/час. Станция выходит из строя при отказе любого из трех блоков. Рассчитать вероятность безотказной работы станции в течение наработки t =75 часов и среднюю наработку до отказа.

6. Система состоит из четырех блоков и выходит из строя при отказе любого одного блока. Известны значения средней наработки до отказа блоков: T₁ = 100 час., Т₂ = 150 час., Тз = 250 час., Т₄ = 300 час. Блоки имеют показательное распределение наработки до отказа. Рассчитать среднюю наработку до отказа системы.

7. Для условия задачи 6 рассчитать вероятность безотказной работы станции в течение наработки t = 5 часов.

8. Усилительный блок состоит из трех устройств, имеющих показательное распределение наработки до отказа. Вероятности безотказной работы за 100 часов равны: P₁(t) = 0,9; P₂(t) = 0,92; Рз(t) = 0,95. блок выходит из строя при отказе любого одного устройства. Рассчитать среднюю наработку до отказа блока и его интенсивность отказов.

 

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СПОСОБОВ И КРАТНОСТИ

РЕЗЕРВИРОВАНИЯ НА НАДЕЖНОСТЬ АППАРАТУРЫ

 

Цель работы

Анализ зависимости параметров резервированной системы от кратности резервирования.

 

Задание к работе

Получите зависимости вероятности безотказной работы и среднего времени наработки до отказа системы от кратности резервирования при способах резервирования, перечисленных в табл. I.

 

Таблица I

 

№ вар.	Вид резервирования
I
1,9 2,10 3,11 4,12 5,13 6,14 7,15   8,16	Общее нагруженное активное Раздельное нагруженное активное Общее пассивное с неизменной нагрузкой Раздельное пассивное с неизменной нагрузкой Общее активное ненагруженное Раздельное активное ненагруженное Активное ненагруженное с дробной кратностью (скользящее) Активное нагруженное с дробной кратностью

 

Примечания:

I. В первом столбце номера вариантов указаны через запятую.

2. В случае активного резервирования переключатели считайте идеальными. 3. За исходную нерезервированную систему примите электронный узел, представленный в лабораторной работе 2.

4. При выполнении 7, 8, 15 и 16 вариантов показатели надежности элементов примите одинаковыми и равными вероятности безотказной работы транзистора.

5. Распределение времени наработки до отказа считайте показательным.