Курсовая работа: Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика
4.2 Расчет показателей надежности и сравнение с заданными
4.2.1 Расчет показателей безотказности
Расчетная вероятность безотказной работы каждого ФУ была найдена по формуле (3.5), а всего устройства по формуле (4.1).
Ррасч(tб.р.)=
рФУi(tб.р.).(4.1)
Результаты расчетов заданных и найденных интенсивностей отказов (λз, λр) и вероятностей безотказной работы (Рз, Рр) представлены в таблице 4.2. График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени представлен на рис. 4.1.
Таблица 4.2 – Сравнительный анализ расчетных и заданных ПН
| №ФУ |
Рз |
Рр |
λз,10-6
ч |
λр10-6,
ч |
| 1 | 0,995 | 0,995 | 8,43 | 7,7 |
| 2 | 0,991 | 0,992 | 15,44 | 14,15 |
| 3 | 0,984 | 0,986 | 26,18 | 23.95 |
| 4 | 0,989 | 0,99 | 17,95 | 16,4 |
В результате Ррасч(tб.р..).=0.963
Необходимым условием данного расчета является выполнение следующих неравенств: λзi≥ λрi, Рзi ≤Ррi.
4.2.2 Расчет показателей ремонтопригодности
Изначально было выбрано заданное среднее время восстановления устройства Твз=2 ч.
Было найдено расчетное среднее время восстановления всего устройства:
Тв=∑λ∑ФУi·(То.о.i+Ту.о.i)/ λ∑,(4.3)
где То.о.i, Ту.о.i – среднее время обнаружения и устранения отказа каждого из ФУ (см. табл. 4.3).
Таблица 4.3 – Исходные данные для расчета Тв
| № ФУ |
То.о., ч |
Ту.о, ч |
| 1 | 0,3 | 0,5 |
| 2 | 0,5 | 0,5 |
| 3 | 1 | 0,5 |
| 4 | 1 | 0,5 |
Необходимым условием в расчете данного подраздела является выполнение неравенства: Тв≤Твз.
Тв=1,3 ч, Твз=2 ч.
4.2.3 Расчет комплексных показателей надежности
По (4.4) был рассчитан коэффициент готовности изделия.
Кг(t)=Т/(Т+Тв)+Тв/(Т+Тв)·ехр{-t∙( λ∑+1/Тв)},(4.4)
где Т=1/ λ∑=1,608·104 ч – среднее время наработки до отказа всего устройства.
Необходимо, чтобы выполнялось неравенство: Кг(tб.р.)≥Кгз.
Поскольку полученное нами значение Кг(tб.р.)=0,9999, а заданное Кгз=0,98, то заданные требования выполняется.
График зависимости коэффициента готовности изделия от времени представлен на рис. 4.2.
По (4.5) был найден коэффициент оперативной готовности Ког(tб.р.)=0,963.
Ког(t)=Кг(t)∙e{- λ∑·tб.р.}.(4.5)
График зависимости коэффициента оперативной готовности изделия от времени представлен на рис. 4.3.
Кроме того, по (4.6) найден коэффициент технического использования.
Кт.и(t).=Кг(t)∙tд/tном,(4.6)
где tном=17520 ч – время, на протяжении которого объект используется по назначению;
tд= tном-t∑B- t∑ТО – действительное время работы,
где t∑ТО=100 ч – время технического обслуживания.
В свою очередь t∑B определяется по формуле:
t∑B=nв·Тв,(4.7)
где nв= λ∑·tном=1,089 – среднее число ремонтов за время tном.
Получили, что t∑B=1,4 ч.
Таким образом Кт.и(tб.р.).=0,994
Рисунок 4.1 - График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени: а) P_br – расчетная вероятность безотказной работы; б) Pzad – заданная вероятность безотказной работы
Рисунок 4.2 – График зависимости коэффициента готовности объекта от времени
Рисунок 4.3 – График зависимости коэффициента оперативной готовности объекта от времени
Рисунок 4.4 – График зависимости коэффициента технического использования объекта от времени
5. УТОЧНЕННЫЙ РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ
Целью данного расчета является уточненная оценка показателей безотказности и других ПН на основе использования более адекватных моделей отказов и более полного учета факторов, влияющих на безотказность объекта.
5.1 Исходные данные и предварительный анализ
Уточненный расчет проводился для ФУ №2. Узловые напряжения были рассчитаны с использованием программы Electronics Workbench (см. рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Фрагмент расчета узловых напряжений с использованием программы Electronics Workbench
Карта напряжений, позволяющая рассчитать электрический режим любого элемента ФУ, представлена в табл. 5.1.
Таблица 5.1 – Карта напряжений для исследуемого ФУ
| Элемент | Рабочее напряжение | Рабочая мощность | Номинальная мощность | Номинальное рабочее напряжение |
| R3 | 1,83 В | 2 мВт | 0,125 Вт | – |
| R4 | 6,73 В | 59,22 мкВт | 0,125 Вт | – |
| С1 | 0,428 В | – | – | 50 В |
| С3 | 2,26 В | – | – | 50 В |
| С4 | 0,026 В | – | – | 10 В |
Перечень комплектующих элементов по данному ФУ представлен в прил. Б. Поскольку специальные элементы теплозащиты не предусмотрены, то берем максимальную температуру окружающей среды Т=50°С. Результаты вибрационного расчета и расчета на ударную прочность предполагаются брать усредненными и учитываются с помощью коэффициентов, определяемым по таблицам в зависимости от условий эксплуатации.
