Расчёт надежности блока стабилизаторов катушечного магнитофона
Расчёт
надежности блока стабилизаторов катушечного магнитофона
Содержание
Задание
Введение
. Предварительный расчет на
надежность
. Окончательный расчет на надежность
. Расчет запасных элементов
Выводы
Литература
Задание
Произвести расчет на надежность,
обеспечив P(t)=0.999 за t = 240 ч.
Найти 
при P(
)=0.9991.Рассчитать
ЗИП при 
за T= 2 год.
Аппаратура бортовая.
Введение
В данной работе рассмотрен расчет на
надежность схемы блока стабилизаторов катушечного магнитофона. Работа состоит
из 3 частей: предварительный расчет на надежность, окончательный расчет на
надежность, расчет необходимых запасных элементов (комплект ЗИП).
радиоэлектронный
вероятность интенсивность безотказный
1. Предварительный расчет на
надежность
Предварительный расчет надежности
производится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной
электрической схемы. Он позволяет выявить слабые участки системы и наметить
пути повышения надежности системы на этапе эскизного проектирования.
При предварительном расчете
надежности целесообразно придерживаться определенного порядка:
1. Определяется количество и типы элементов
устройства; если известна только функциональная схема и отдельные каскады
устройства, для приближенной оценки количества и типов элементов можно
пользоваться необходимо использовать табл. 1 и 2 («методическое пособие по
курсовому и дипломному проектированию» Князева С.С., Казань 1979)
2. Все элементы и узлы устройства делятся
на условные части с учетом их функционального назначения так, чтобы элементами
расчета были конструктивно оформленные блоки.
. Составляется таблица 1: «Данные
предварительного расчета на надежность устройства»
. Расчеты к таблице 1:
) Интенсивность отказов:
)Среднее время безотказной работы:
3) Вероятность безотказной работы
системы в течении времени t:
) Вероятность отказа системы:
) Частота отказов:
) Гарантийный срок службы:
5. Результаты расчета сравниваются с
заданным уровнем надежности
Таблица 1 Данные предварительного
расчета на надежность
|
№
|
Типы
элементов
|
  кол-во
элементов
|
|
|
|
Резисторы
|
|
|
|
|
1
|
МЛТ
|
0,002
|
6
|
0,002
|
|
2
|
С1-4
|
0,004
|
8
|
0.02
|
|
Конденсаторы
|
|
|
|
|
3
|
К50-6
|
0,15
|
3
|
0,012
|
|
4
|
К50-16
|
0,15
|
5
|
0,04
|
|
5
|
К73-9
|
0,56
|
4
|
2.88
|
|
Транзисторы
|
|
|
|
|
6
|
КТ814А
|
0,06
|
1
|
0,18
|
|
7
|
КТ805АМ
|
0,06
|
1
|
0,26
|
|
8
|
КТ3102А
|
0,034
|
2
|
0.06
|
|
9
|
КП303Е
|
0,21
|
1
|
0.22
|
|
Диоды
полупроводниковые
|
|
|
|
|
10
|
КД202В
|
0,02
|
9
|
0.192
|
|
11
|
КД103А
|
0,044
|
6
|
0,004
|
|
Стабилитроны
|
|
|
|
|
12
|
КС191А
|
0,004
|
3
|
0,08
|
|
13
|
Д814В
|
0,02
|
2
|
0.15
|
|
14
|
Предохранители
|
0,001
|
5
|
|
|
15
|
Соединители
|
0,002
|
19
|
|
|
16
|
Пайка
|
0,0001
|
136
|
0,0285
|
|
17
|
Плата
|
0,0001
|
1
|
0,0001
|
Расчеты
1. 
. 
. 
. 
. 
. 
Зависимость P(t), F(t), q(t) от времени
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
. Окончательный расчет на надежность
Окончательный расчет надежности
производится на этапе технического проектирования после испытания макета
изделия всех его узлов, когда известны режимы работы всех элементов системы и
условия их эксплуатации. Значения интенсивностей отказов элементов с учетом их
режимов работы и условий эксплуатации определяются с помощью графиков,
имеющихся в справочной литературе, либо с помощью поправочных коэффициентов или
эмпирических формул.
В целях систематизации запишем наши
данные в таблице.
При расчете теплового режима
уточняется рабочая температура среды внутри корпуса устройства. По
коэффициентам электрической нагрузки и температуре по соответствующим таблицам
или графикам определяются поправочные коэффициенты, показывающие, насколько
изменяется интенсивность отказов.
Интенсивность отказов считается по
следующей формуле:
,
где 
- поправочные коэффициенты в
зависимости от 
и
температуры
- обобщенные эксплуатационные
коэффициенты для наиболее характерных условии эксплуатации РЭА
- поправочные коэффициенты в
зависимости от воздействия механических факторов
- поправочный коэффициент в
зависимости от воздействия влажности и температуры окружающей среды
- поправочный коэффициент в
зависимости от атмосферного давления
Определив все критерии надежности,
строим графики зависимостей P(t), q(t),F(t) от
времени. Результаты расчета сравниваются с заданным уровнем надежности.
Непосредственные расчеты
. 
. 
. 
(полученная вероятность меньше 
)
. 
. 
. 
Таблица 2. Данные для окончательного расчета
надежности
|
№
|
Типы
элементов
|
        
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Резисторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЛТ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
Прочие
|
0,5
|
20
|
0,42
|
10.7237
|
0,002
|
0,018
|
6
|
0,108
|
0,002
|
0,002
|
0,0003
|
|
С1-4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
В
цепи коллектора
|
0,8
|
20
|
0,72
|
10.7237
|
0,004
|
0,062
|
2
|
0,124
|
0,002
|
0,14
|
0,0003
|
|
3
|
В
цепи базы
|
0,1
|
20
|
0,15
|
10.7237
|
0,004
|
0,013
|
1
|
0,013
|
0,002
|
0,14
|
0,0003
|
|
4
|
Прочие
|
0,5
|
20
|
0,42
|
10.7237
|
0,004
|
0,036
|
5
|
0,18
|
0,003
|
0,14
|
0,0004
|
|
Конденсаторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электролитические
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
К50-6
|
0,5
|
20
|
0,4
|
10.7237
|
0,15
|
1,286
|
3
|
3,858
|
0,068
|
0,14
|
0,0095
|
|
6
|
К50-16
|
0,5
|
20
|
0,4
|
10.7237
|
0,15
|
1,286
|
5
|
6,43
|
0,113
|
0,14
|
0,016
|
|
Не
электролитические
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
К73-9
|
0,6
|
20
|
0,64
|
10.7237
|
0,56
|
7,686
|
4
|
30,744
|
0,542
|
0,14
|
0,076
|
|
Транзисторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
КТ814А
|
20
|
0,8
|
0,63
|
10.7237
|
0,03
|
0,202677
|
6
|
1,216062
|
0,028603
|
0,00715075
|
|
|
9
|
КТ805АМ
|
20
|
0,8
|
0,63
|
10.7237
|
0,052
|
0,354308
|
5
|
1,77154
|
0,041668
|
0,010417
|
|
|
10
|
КТ3102А
|
20
|
0,8
|
0,63
|
10.7237
|
0,06
|
1,486304
|
1
|
1,486304
|
0,03495957
|
0,0023835
|
|
|
11
|
КП303Е
|
20
|
0,8
|
0,63
|
10.7237
|
0,22
|
1,486304
|
1
|
1,486304
|
0,03495957
|
0,00873989
|
|
|
Диоды
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12
|
КД202В
|
20
|
0,7
|
0,85
|
10.7237
|
0,016
|
0,145842
|
12
|
1,750104
|
0,0411644
|
0,0102911
|
|
|
13
|
КД103А
|
20
|
0,7
|
0,85
|
10.7237
|
0,004
|
0,03646
|
1
|
0,03646
|
0,0008576
|
0,0002144
|
|
|
Стабилитроны
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14
|
КС191А
|
20
|
0,7
|
0,85
|
10.7237
|
0,02
|
0,1823
|
1
|
0,1823
|
0,0042879
|
0,001071975
|
|
|
15
|
Д184В
|
0,7
|
0,85
|
10.7237
|
0,02
|
0,1823
|
1
|
0,1823
|
0,0042879
|
0,001071975
|
|
|
16
|
Предохранители
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17
|
Соединители
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18
|
Пайки
|
20
|
0,9
|
0,85
|
10.7237
|
0,08
|
0,72921
|
1
|
0,72921
|
0,0171518
|
0,00428795
|
|
|
19
|
Плата
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.
, ч
.
. 
.
Зависимость вероятности безопасной
работы P(t),вероятности
отказа системы q(t) и частоты
отказов от времени F(t)
(окончательный расчет)
. Расчет запасных элементов
Для РЭА длительного использования
часто время эксплуатации Т бывает значительно больше 
, т.е. Т
>>
В этих случаях для обеспечения
работоспособности РЭА необходимо иметь комплект ЗИПа. Расчет необходимого
количества запасных элементов зависит от их надежности. Характеристикой
надежности ЗИПе является работоспособность - свойство аппаратуры выполнять свои
функции либо за счет безотказности, либо за счет соответствующих запасных
элементов. Количественным критерием является вероятность работоспособности 
.
Для всего изделия, состоящего из m типов
номиналов,
Где m- количество
номиналов
- число запасных элементов i-го типа
- среднее предлагаемое число
отказов;
- интенсивность отказа i - го типа;
T - время
работы всего изделия;
- количество элементов i- го типа
Значение,как
правило, известно. Задача получается неоднозначной, то есть количество запасных
элементов может перераспределяться, а будет постоянной. Для однозначного
решения надо ещё одно условие(обычно выбирают минимальную стоимость запасных
элементов):
Расчет запасных элементов при
наличии m типов
номиналов проводиться в следующем порядке
. Определяем 
вероятность
работоспособности i-ого типа элемента по формуле
. Определяем 
по формуле:
. Для найденных и по таблицам
данных в «методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию»
Князева С.С., Казань 1979 определяем
Рассчитаем количество запасных элементов
непосредственно для нашей схемы. Составим таблицу «Данные для расчета запасных
элементов»
Таблица 3 Данные для расчета запасных элементов
|
№
|
Тип
элемента
|
   
|
|
|
|
|
|
|
|
резисторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СП4-1в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1
|
На
коллекторе
|
1
|
0.0546
|
5
|
546
|
0.999995382
|
5
|
1
|
|
ОМЛТ-0,25-1в
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
Прочие
|
8
|
0.006
|
5
|
480
|
0.99996306
|
40
|
1
|
|
3
|
На
коллекторе
|
2
|
0.01026
|
5
|
205.2
|
0.999990765
|
10
|
1
|
|
СП3-9а
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
|
Прочие
|
2
|
0,0106
|
5
|
212
|
0.999990765
|
10
|
1
|
|
С2-10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5
|
прочие
|
3
|
0,03
|
5
|
900
|
0.999986147
|
15
|
1
|
|
ТВО-0.25
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6
|
прочие
|
1
|
0,026
|
5
|
260
|
0.999995382
|
5
|
1
|
|
ОМЛТ-0.5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7
|
На
эмиттере
|
1
|
0,037
|
5
|
370
|
0.999995382
|
5
|
1
|
|
ОМЛТ-1
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
|
Прочие
|
2
|
0,006
|
5
|
120
|
0.999990712
|
10
|
1
|
|
ВС-0.125а
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
|
прочие
|
28
|
0,03
|
5
|
8400
|
0.999870712
|
15
|
1
|
|
10
|
На
коллекторе
|
3
|
0.0513
|
5
|
1530
|
0.999986147
|
15
|
1
|
|
11
|
На
эмиттере
|
2
|
0,018
|
5
|
360
|
0.999990765
|
10
|
1
|
|
12
|
На
базе
|
10
|
0.0106
|
5
|
1660
|
0.999953826
|
50
|
1
|
|
Конденсаторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13
|
К-53-4
|
4
|
0,056
|
10
|
2240
|
0.99996306
|
40
|
1
|
|
14
|
КМ-5а
|
4
|
0,4573
|
10
|
18290
|
0.99996306
|
40
|
2
|
|
15
|
КМ-4а
|
8
|
1.646
|
10
|
137680
|
0.99996306
|
80
|
2
|
|
16
|
КМ-3а
|
2
|
0.4573
|
10
|
9140
|
0.99998153
|
20
|
1
|
|
17
|
КТ-1
|
5
|
0.004
|
10
|
200
|
0.999953826
|
50
|
1
|
|
18
|
ССГ-2
|
1
|
0.0126
|
10
|
126
|
0.999990765
|
10
|
1
|
|
Диоды
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
|
2Д503
|
12
|
0,096
|
10
|
11520
|
0.999889182
|
120
|
1
|
|
20
|
2С168
|
1
|
0,024
|
10
|
240
|
0.999889182
|
10
|
1
|
|
21
|
3И-306
|
1
|
1.8226
|
10
|
18226
|
0.999889182
|
10
|
2
|
|
22
|
Д814Д
|
1
|
0.1213
|
10
|
1213
|
0.999889182
|
10
|
1
|
|
23
|
Д18
|
1
|
0.1213
|
10
|
1213
|
0.999889182
|
10
|
1
|
|
Транзисторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24
|
2Т326
|
6
|
0,1346
|
15
|
8076
|
0.999916886
|
90
|
1
|
|
25
|
2Т312
|
5
|
0,234
|
15
|
11700
|
0.999930739
|
75
|
1
|
|
26
|
2Т201
|
1
|
0.266
|
15
|
2660
|
0.999986147
|
15
|
1
|
|
27
|
МП26
|
1
|
0.99
|
15
|
9960
|
0.999986147
|
15
|
1
|
|
Индуктивность
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28
|
3-L8
|
1
|
0.036
|
5
|
300
|
0.999995382
|
5
|
1
|
|
Лампа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
|
6С51Н-В
|
1
|
0,48
|
15
|
4800
|
0.999986147
|
15
|
1
|
|
Индикаторы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30
|
ИНС-1
|
1
|
0,85
|
10
|
8500
|
0.999990765
|
10
|
1
|
|
Ключ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31
|
В12а
|
1
|
0.121
|
5
|
1210
|
0.999995381
|
5
|
|
32
|
В15а
|
1
|
0.121
|
5
|
1210
|
0.999995381
|
5
|
1
|
|
Трансформатор
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33
|
3L-10
|
1
|
0.03
|
20
|
300
|
0.99998153
|
20
|
1
|
|
Кнопка
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34
|
КИМ-1
|
1
|
0.546
|
5
|
5460
|
0.999995382
|
5
|
1
|
|
Микротумблер
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35
|
МТ-1
|
1
|
0.121
|
5
|
1210
|
0.999995382
|
5
|
1
|
Выводы
Мы произвели расчет на надежность отдельного
блока стабилизаторов. Данная схема не удовлетворяет заданию и введение
резервирования потребовалось. Так же был рассчитан необходимый комплект
запасных элементов, что в конечном итоге повысило срок использования данной
аппаратуры.
Список литературы
1. C.C.
Князева “Основы расчета надежности РЭА” Казань, 2009г
. С.С. Князева, М.Ф. Тюхтин
«Прогнозирование Надежности гибридных интегральных схем» Казань, 2010г
. А.А Яшин «Теоретические основы
конструирования, технологии и надежности ЭВА» Москва, 2003г
. В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев
«Электроника», Москва, 2012
. Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А.
Прохоренко, Ю.П. Ходоренок «Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели,
коммутационные, устройства РЭА» Минск,2014