Учебное пособие: Методические указания по выполнению лабораторно практической работы расчет надежности по курсам «Проектирование электронной техники» и«Конструкция эвм» для студентов етк специальностей 2003 «Радиоаппаратостроение» и 2201 «Вычислительные машины,
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский государственный технический университет
Естественно - технический колледж
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторно - практической работы
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
по курсам «Проектирование электронной техники»
и «Конструкция ЭВМ»
для студентов ЕТК специальностей 2003 «Радиоаппаратостроение» и
2201 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Воронеж 2001
Рассмотрена на заседании СОГЛАСОВАНА:
ЦМК КИПРА ЦМК ВКС
протокол №___________ Предс.____ Р.В.Халанский
«____»___________2001г
предс. ЦМК ________В. А. Китин
Работа выполнена
преподавателем ЕТК
___________ А. И. Коваленко
Лабораторная работа
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
1 ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
Цель работы: ознакомить и научить студентов методике окончательного расчета надежности изделий электронной техники.
Основным содержанием работы является приобретение навыков окончательного расчета надежности и определение гарантийного срока службы изделия.
Время на выполнение домашнего задания - 2 часа, общее время на выполнение работы, включая собеседование и отчет по работе - 4 часа.
2 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Для выполнения домашнего задания следует повторить материал соответствующих лекций, а также / 1, с. 16-37/. При повторении следует обратить внимание на терминологию и основные количественные показатели надежности, их физический смысл.
В зависимости от этапа проектирования изделий электронной техники различают прикидочный, ориентировочный и окончательный расчеты надежности.
Окончательный расчет надежности изделия проводится на этапе технического проектирования, когда известны условия эксплуатации устройства, окончательный вариант принципиальной электрической схемы, используемые в ней типы элементов, реальные электрические и тепловые режимы работы элементов.
Окончательный расчет позволяет определить количественные характеристики надежности изделия с учетом всех воздействующих факторов.
Для упрощения расчета принимаются два допущения:
- в схеме используется основное соединение элементов, т. е. oтказ изделия наступает тогда, когда откажет хотя бы один элемент;
- отказы носят случайный и независимый характер.
В этом случае интенсивность отказов может быть определена по формуле:
n
lу
= k l
S a i
l o i
n i
,
i = 1
где k l
- поправочный коэффициент, учитывающий условия эксплуатации,
a i
- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элемента и температуру внутри блока,
l o i
- интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации, приводится в соответствующих справочниках, /можно воспользоваться приложением А/,
n i
- количество однотипных элементов, работающих в одинаковых режимах при одинаковых температурах.
Значения поправочного коэффициента, учитывающего условия эксплуатации можно ориентировочно взять из таблицы 1.
Таблица 1
Условия эксплуатации
аппаратуры
Поправочный коэффициент k l
Лабораторные
Стационарные (полевые)
Корабельные
Автофургонные
Железнодорожные
Самолетные
1,0
2,7
3,4
3,7
3,9
6,0
Исходные данные для расчета интенсивности отказов всего устройства сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
Наименование
Коли-чество
Интенсив-ность отка
зов номин.
Режим
работы
Попра-
вочны
коэфф.
Интенсивность
отказов действительная
и тип элемента
элемен
l o i
10 6
1/ч
K н
темп,
о
С
a i
a i
l o i
106
1/ч
ai
loi
ni
106
1/ч
1
2
3
4
5
6
7
8
Следует не забывать вносить в таблицу пайку элементов.
После определения интенсивности отказов всего устройства следует определить среднюю наработку до первого отказа по формуле:
1
Тс р
= ¾¾
lу
Теперь можно определить вероятность безотказной работы в любой момент времени и построить график зависимости P(t). Эта зависимость рассчитывается по формуле:
P(t) = e - lу t
,
причем, если l у
t < 0,1 , то с достаточной степенью точности можно считать P(t) = 1 - l у
t, если l у
t > 0,1, то можно использовать приложение В.
Результаты расчетов следует свести в таблицу 3.
По результатам расчета строится график P(t), причем, вероятность безотказной работы откладывается в линейном масштабе, а время - в логарифмическом.
Таблица 3.
t, час
10
100
...
Tср
l
t
...
P(t)
...
График зависимости P(t) может служить и для определения гарантийного срока службы изделия. Для этого определяется время, при котором P(t) = 0,7.
P(t)
t, час
Тгар
Исходя из длительности работы изделия в день и количества рабочих дней в году, можно определить гарантийный срок службы изделия в годах.
3 ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЕГО ВЫПОЛНЕНИЮ.
1 Получить у преподавателя задание на условия эксплуатации изделия, схема которого выполнялась на предыдущей работе.
2 Произвести все необходимые расчеты показателей надежности .
3 Построить график зависимости P(t) и определить гарантийный срок службы изделия.
4 Оформить отчет по выполненной работе.
4 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать все необходимые обоснования и пояснения к расчетам, необходимые таблицы и график зависимости P(t), по этому графику определить гарантийный срок службы.
Отчет оформляется по правилам оформления пояснительных записок текстовой конструкторской документации в соответствии с внутривузовским стандартом на оформление курсовых и дипломных проектов.
График P(t) вычерчивается карандашом или черными чернилами непосредственно по тексту.
5 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1 Дайте определение надежности, отказа, сбоя.
2 Основные показатели надежности для невосстанавливаемых и восстанавливаемых систем, их физический смысл.
3 Методы расчета надежности. Когда и какой метод используется?
4 Особенности окончательного расчета надежности.
5 Поправочные коэффициенты, используемые в окончательном расчете надежности.
6 Определение гарантийного срока службы изделия.
7 Общие методы повышения надежности на этапе проектирования.
8 Общие методы повышения надежности на этапе производства.
9 Специальные методы повышения надежности.
10 Виды резервирования.
ЛИТЕРАТУРА
Г. Д. Фрумкин.
Расчет и конструирование РЭА. - М.: Высшая школа, 1989, 328 с.
Е. П. Угрюмов.
Проектирование элементов и узлов ЭВМ. - М.: Высшая школа, 1987, 318 с.
Л. Н. Преснухин, В. А. Шахнов.
Конструирование электронных вычислительных машин и систем. - М.: Высшая школа, 1986, с. 512.
В. А. Мордвинов и др.
Расчет и прогнозирование надежности РЭА на стадии проектирования с использованием ПЭВМ IBM PC. М.: МИРЭА, 1995, 78 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Интенсивность отказов некоторых электрорадиоэлементов