Файл: Методы расчета показателей надежности сжат.docx

Топологическими называются методы, которые позволяют определить показатели надежности либо по графу состояний, либо по структурной схеме системы без составления и решения уравнений. Как и любые другие методы расчета надежности, они имеют свои ограничения:

интенсивности отказов и восстановления элементов сложной системы являются величинами постоянными, другими словами, время наработки на отказ и время восстановления распределены по экспоненциальному закону;
топологические методы нельзя использовать для многосвязных графов.

Дана система, состоящая из трех последовательно включенных блоков.

Рис.9.

1/ч,

Обслуживанием занимается одна ремонтная бригада (r = 2).

Найдем время наработки на отказ системы без резервирования. Для экспоненциального закона распределения интенсивностей отказов и восстановлений получим:

Найдем интенсивность отказа элементов после резервирования:

Для первого элемента: Для второго элемента: Для третьего элемента:

1/ч 1/ч 1/ч

Находим наработку на отказ резервированного элемента 1:

Учитывая экспоненциальный закон распределения интенсивностей переходов, найдем интенсивность отказа резервированного элемента 1:

Находим наработку на отказ резервированного элемента 2 и интенсивность отказа резервированного элемента 2:

Находим наработку на отказ резервированного элемента 3 и интенсивность отказа резервированного элемента 3:

Интенсивность восстановления резервированного элемента:

Найдем время наработки на отказ системы с резервированием. По экспоненциальному закону распределения интенсивностей отказов получим:

Выигрыш надежности по времени наработки на отказ:

3.6 Расчет эксплуатационной надежности СЖАТ

Воздействие различных внешних факторов на устройства и системы ЖАТ в процессе эксплуатации оказывает в целом влияние на надежность и безопасность изделия. Особенно критичны к внешним факторам изделия, в состав которых входят микроэлектронные и микропроцессорные устройства.

В общем случае, значение эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ рассчитывают по математическим моделям, имеющим вид:

, где

-исходная интенсивность отказов типа ЭРИ, приведенная к условиям;

-электрическая нагрузка равна номинальной;

-температура окружающей среды t=

;

При расчете суммарной интенсивности отказов аппаратуры применяют дополнительно два коэффициента:

- учитывает наличие амортизации аппаратуры и

- учитывает качество обслуживания. Для СЖАТ берется

.

Рассмотрим расчет эксплуатационной интенсивности отказов для интегральных микросхем.

Пусть задана функция:

Для того, чтобы построить схему на микросхемах, выберем их необходимый тип и марку.

В таблице 8 приведен список, используемый микросхем в работе.

Таблица 8

Обозначение	Функциональное назначение
КМ155ЛИ1	Представляют собой 4 логических элемента 2И
КМ155ЛЛ1	Представляет собой 4 логических элемента 2ИЛИ
КМ155ЛН1	Представляет собой 6 логических элементов НЕ

Условное графическое обозначение

КМ155ЛИ1:

Рис.10. КМ155ЛИ1

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы;
3,6,8,11 - выходы.

Характеристики микросхемы КМ155ЛИ1:
- Напряжение питания .......... 4,75 - 5,25 В
- Входное напряжение низкого уровня .......... < 0,4 В
- Входное напряжение высокого уровня .......... > 2,4 В
- Входной ток низкого уровня .......... < 16 мА
- Выходной ток высокого уровня .......... < -0,8 мА
- Емкость нагрузки .......... < 15 пФ
- Длительность фронта и среза входного импульса < 150 нс
- Температура окружающей среды: - КМ155 ......... - 45 + 85 °С
Условное графическое обозначение КМ155ЛЛ1:

Рис.11. КМ155ЛЛ1

1,2,4,5,9,10,12,13 - входы;
3,6,8,11 - выходы.

Характеристики микросхемы КМ155ЛЛ1:

- Напряжение питания .......... 4,75 - 5,25 В
- Входное напряжение низкого уровня .......... < 0,4 В
- Входное напряжение высокого уровня .......... > 2,4 В
- Входной ток низкого уровня .......... < 16 мА
- Выходной ток высокого уровня .......... < -0,8 мА
- Емкость нагрузки .......... < 15 пФ
- Длительность фронта и среза входного импульса < 150 нс
- Температура окружающей среды: - КМ155 ......... - 45 + 85 °С

Условное графическое обозначение КМ155ЛН1:

Рис.12. КМ155ЛН1

1,3,5,9,11,13 - входы;
2,4,6,8,10,12 - выходы.

Характеристики микросхемы КМ155ЛН1:

- Напряжение питания .......... 4,75 - 5,25 В
- Входное напряжение низкого уровня .......... < 0,4 В
- Входное напряжение высокого уровня .......... > 2,4 В
- Входной ток низкого уровня .......... < 16 мА
- Выходной ток высокого уровня .......... < -0,8 мА
- Емкость нагрузки .......... < 15 пФ
- Длительность фронта и среза входного импульса < 150 нс
- Температура окружающей среды: - КМ155 ......... - 45 + 85 °С

Рис.13

Математическая модель для интегральных полупроводниковых микросхем имеет вид:

Где,

А) Значение коэффициента

, учитывающего сложность ИС и температуру окружающей среды, рассчитывается по формуле:

, где А и В- постоянные коэффициенты.

В рассматриваемом примере

, t=17 C.

Тогда:

Б) Значение коэффициента

,учитывающего снижение максимальных значений напряжения питания принято выбрать 1.

В) Коэффициент

при использовании ИС в переносной аппаратуре в условиях цехов промышленных предприятий принято выбрать 2,0.

Г) Коэффициент приемки

для приемки 5 равен 1.

Е) Значение коэффициента

, учитывающего степень освоенности технологического процесса принято 1.

Ж) Значение

по заданию варианта равно 7*

.

Подставив все значения, получим:

Математическая модель расчета эксплуатационной интенсивности имеет вид:

В таблице 9 определяется составляющая модели.

Таблица 9

Составляющие	Определение	Значение
	Базовое значение интенсивности отказов – тип соединения скрутка с пайкой	0,015* 1/ч
	Коэффициент жесткости условий эксплуатации.	2,0
	Количество соединений одного вида	36
n	Количество соединений в устройстве	36