Расчеты надежности систем, которые отказывают при отказе

Одного элемента (нерезервированных систем)

Вероятность безотказной работы системы в течение заданной наработки (0, t_i) при предположении независимости отказов элементов равна:

,

где — вероятность безотказной работы j-го элемента; —интенсивность отказов j-го элемента; n— число элементов.

При постоянной интенсивности отказов элемента

,

при этом интенсивность отказов системы равна:

.

Когда можно считать, что .

Пример. Блок питания судовой радиолокационной станции должен работать при температуре окружающей среды 40° С и влажности 70%. С учетом условий работы подобраны элементы блока, приведенные в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Наименование, типы и марки элементов	Обозначения элементов на схеме	Число элементов,Nj, шт	Интенсивность отказов, , 1/ч	Интенсивность отказов, , 1/ч	1/ч
Резисторы	R1,R2		1,3	2,78	5,56
R3		0,5	1,07	1,07
R4, R5		3,20	6,86	13,72
Конденсаторы	С1—С13		2,4	5,15	67,0
Дроссели	Др1		1,0	2,14	2,14
Диоды полупроводниковые	VD1-VD4		2,5	5,37	21,4
Трансформаторы	Тр1		0,5	1,07	1,07
Предохранители	Пр		0,5	1,07	1,07
Разъемы	XS1, XS2		0,5	1,07	2,14
Стабилизаторы	Ст1, Ст2		0,5	1,07	2,14
Пайки			0,01	0,214	4,28

Суммарное значение интенсивности отказов 1/ч.

Необходимо вычислить характеристики надежности блока: интенсивность отказов , среднюю наработку до отказа m_t и вероятность безотказной работы Р(t_i) в течение наработки t_i= 10 ч.

Решение. Результаты расчета надежности при подборе типов элементов удобно оформлять в виде таблицы.

Из приложения З находят интенсивности отказов , элементов для нормальных условий работы (температура 20° С, k_н=1). Интенсивности отказов элементов с учетом условий их применения вычисляются по формуле

,

где =1,65 — коэффициент, учитывающий суммарное воздействие вибраций и ударных нагрузок на судовую аппаратуру; k₃= 1 — коэффициент, учитывающий воздействие температуры 40°С при влажности 70%.

Вычисленная суммарная интенсивность отказов блока питания приведена в конце табл. 5.2.

Средняя наработка до отказа блока питания будет равна:

Вероятность безотказной работы блока питания в течение t_i=10 ч будет равна.

Индивидуальное задание на курсовой проект

В курсовом проекте в соответствии с вариантом предлагается:

1. разработать структурную схему устройства (табл. 6.1);

2. рассчитать электронную схему устройства судовой автоматики;

3. разработать принципиальную схему (оформить на А3 или А4), снабдив ее перечнем элементов (оформить на А4 и вынести в приложение);

4. разработать печатную плату и сборочный чертеж (оформить на А4 или А3) со спецификацией (оформить на А4 и вынести в приложение);

5. составить логическую модель ЭУ и произвести оценку надежности устройства (принять t_i=5000 ч).

Все схемы необходимо обеспечить стабилизированным питанием (четные варианты – компенсационный стабилизатор последовательного типа, нечетные варианты – компенсационный стабилизатор параллельного типа).

Получив задание на проектирование, студент должен ознакомиться с исходной схемой в рекомендованной литературе, изучить ее работу по приведенному описанию и только после этого приступить к проектированию. Исходные данные к расчету (ток включения реле, величина выдержки времени, напряжение питания и т.д.) необходимо определить исходя из описания работы устройства, согласовав их с преподавателем. В пояснительную записку необходимо включить описание работы схемы.

На принципиальной схеме по указанию преподавателя нанести значения токов и напряжений в характерных точках.

На структурной схеме показать связи с остальными блоками устройства.

На сборочном чертеже необходимо поместить разрез главного вида (согласовать с преподавателем).

При разработке устройства необходимо учитывать требования Регистра (Приложение И).

Таблица 6.1

№	Наименование схемы устройства для проектирования
1.	Схема электронного реле времени системы автоматического управления электродвигателем насоса пресной воды охлаждения дизель генератора судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 191-193).
2.	Схема температурной защиты обмотки статора электродвигателя автоматической швартовной лебедки судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 221).
3.	Схема блока главного извещателя (В1503) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 236).
4.	Схема сигнального блока (В1504) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 236-237).
5.	Схема контроля состояния аккумуляторной батареи в блоке контроля (В1502) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 241).
6.	Схема контроля состояния изоляции в блоке контроля (В1502) системы электронной пожарной сигнализации судна типа "Надежда Обухова" ([10], стр. 241).
7.	Схема устройства переключения питания ([12], стр. 321).
8.	Схема электронного реле режима устройства автоматической разгрузки генератора типа УРГ ([12], стр. 327).
9.	Схема электронного реле времени одной ступени отключения устройства автоматической разгрузки генератора типа УРГ ([12], стр. 327).
10.	Схема контроля напряжения устройства автоматического включения резерва ([12], стр. 330).
11.	Схема блока транзисторных реле времени (БРВ-5) системы ДАУ дизель-генератора 7Д12 ([11], стр. 14).
12.	Схема блока контроля разности напряжений устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 179-184).
13.	Схема блока контроля разности частот устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,184).
14.	Схема блока запрета устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,186).
15.	Схема блока времени опережения устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,187).
16.	Схема блока подгонки частоты устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,189).
17.	Схема выходного блока устройства синхронизации типа УСГ-1П ([11], стр. 180,191).
18.	Схема блока вывода из режима зависания устройства синхронизации типа УСГ-1П1 ([11], стр. 201,204).
19.	Схема блока контроля разности частот (II) устройства синхронизации типа УСГ-4Р ([11], стр. 231).
20.	Схема блока контроля синхронизма (III) устройства синхронизации типа УСГ-4Р ([11], стр. 231).
21.	Схема устройства автоматической самосинхронизации ([11], стр. 233).
22.	Схема блока контроля повышения нагрузки устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244).
23.	Схема блока контроля снижения нагрузки устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244).
24.	Схема блока контроля напряжения устройства автоматического включения резерва типа УВР-1П1 ([11], стр. 244).
25.	Схема датчика активного тока устройства автоматической разгрузки типа УРГ-1ДА ([11], стр. 251).
26.	Схема релейного блока устройства автоматической разгрузки типа УРГ-1Р ([11], стр. 253).

Приложение Б