13. П риближенные расчеты надежности.

При проектировании желательно максимально упростить расчеты надежности. На 1 этапе расчет проводится не столько для определения критериев надежности, сколько для выбора наиболее надежного варианта. Сложность при этом заключается в том, что неизвестны интенсивности отказов всех элементов, а также условия их эксплуатации. За время, которое пройдет до изготовления могут появится более надежные элементы, поэтому расчет надежности производится в несколько этапов с последующим уточнение исходных данных т.е. числа и типа элементов и их _i. Методы приближенного расчета:

1. По средне групповым интенсивностям отказов. Известны _i и N_i, определить T₀ и P(t).

Порядок расчета:

а) Все элементы разбиваются на несколько групп с примерно одинаковыми интенсивностями отказов внутри групп. Подсчитывается ориентировочно количество элементов в каждой группе.

б) По таблицам находится значение _i (либо среднее, либо крайнее минимальное или максимальное значение).

в) Вычисляется произведение N_i_i.

г) Рассчитывается общая ₀ системы ₀=N_i_i(сумма от i=1 до К).

д) Определяется наработка на отказ T₀=1/₀.

е) Определяется вероятность безотказной работы P(t)=exp(-t/T₀)

Недостаток метода- ограниченность применения, т.к. не всегда известны значения _i в проектируемой системе.

2. С использованием данных из опыта эксплуатации.

При ориентировочном расчете надежности проектируемой аппаратуры иногда используют данные о надежности аналогичной по типу и назначению аппаратуры, которая уже разработана и используется. Условия при расчете: 1) используются однотипные элементы с одинаковыми _i; 2) соотношение N_i/N у системы аналога и проектируемой системы должно быть одинаково; 3) примерно одинаковые режимы работы и схемные решения. В основе метода лежит предположение о том, что _ср в проектируемой системе и в системе аналоге равны: _ср=1/(N_aT_0a)=1/(N_пT_0п). Зная N_a и T_0a аппаратуры аналога определятся наработка на отказ проектируемой аппаратуры: Т_0п=(N_aT_0a)/N_п. Достоинства- простота, недостаток- ограниченность применения т.к. аналогов не много.

3. По интенсивностям отказов элементов.

Заключается в том, что рассчитанные по таблицам значения _i проектируемой системы приводятся к реальным условиям эксплуатации посредством коэффициента пересчета. Исходные данные: _i- всех элементов (по справочнику и паспорту) как для аналога так и для проектируемой системы; N_ai и N_пi- количество элементов в группах; T_0a- по результатам эксплуатации. Порядок расчета:

а) определяется расчетная наработка на отказ T_0pa=1/Na_i_i(сумма от 1 до К, где К- число групп);

б) из статистических данных берется фактическое T_0a аналога и определяется коэффициент пересчета = T_0a/T_0pa;

в) рассчитывается T_0pп=1/Nп_i_i(сумма от 1 до К, где К- число групп в проектируемой системе);

г) определяется T_0п=T_0pп с учетом условий эксплуатации.

14. Окончательный расчет надежности.

Производится для готового проекта. По схемам определяют температуру и нагрузку на каждый элемент системы. Сущность расчета- вместо средне групповых интенсивностях отказов элементов _i в формулы подставляем _i(), зависящее от режимов работы и температуры. Значения _i() определяется по формулам, таблицам или графикам. При этом предполагается, что справедлив экспоненциальный закон распределения и отказы элементов взаимно не зависимы. Для расчета необходимо знать : 1) режимы работы каждого элемента (коэфф. нагрузки Кн, температуру); 2) количество элементов одного типа с одинаковым режимом работы N_i; 3) _i элементов в соответствующих режимах т.е. _i(). Расчет ведется по тем же формулам что и приближенный расчет: ()=N_i_i() (сумма от 1 до к); T()=1/(); P(t)=exp[-t()]=exp[-1/T₀().

Расчет надежности удобно производить поэтапно:

а) разделяют аппаратуру на блоки, узлы и каскады и строится структурная схема расчета надежности;

б) в каждом блоке проводится анализ элементов и температурного режима и определяется коэффициент нагрузки элементов Кн и температуры;

в) определяется _i() при заданных режимах;

г) определяется интенсивность отказа блока бл.;

д) определяется общая интенсивность отказа системы сис.=_i()( сумма от 1 до m, где m- количество блоков) и остальные характеристики надежности.

Опыты эксплуатации аппаратуры показывают, что при высокой частоте включения и выключения аппаратуры происходит увеличение _i. Интенсивность отказов такого устройства ()=_раб()+n_ц, где _раб()- интенсивность отказов устройства в рабочем состоянии; _ц- интенсивность отказов за один цикл включения; n- частота включения в течении одного часа.

Если при определении характеристик надежности в интервале времени t окажется, что часть этого времени система находилась в выключенном состоянии (t_хран=t-t_раб), то учитывают что в выключенном состоянии _сис=_хран меньше _раб(). Учитывая работу, хранение и включение аппаратуры вероятность безотказной работы , где =_хран/_раб; z=t_хран/t_раб; =_ц/_р(); _хран=(0,10,01)_р(); N*- общее время включения за время t.