Козлов в. г

Учебное пособие для студентов

Специальностей 201300 - Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования и 200800 - Проектирование и технология радиоэлектронных средств

ТОМСК 2004

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

В.Г. Козлов

Теория надёжности

Учебное пособие для студентов

Специальностей 201300 - Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования и 2008000 - Проектирование и технология радиоэлектронных средств

Рецензент:

профессор кафедры «Конструирования и производства радиоаппаратуры», д.т.н. Татаринов В. Н.

Технический редактор:

доцент кафедры КИПР, к.т.н. Кореньков О. С.

Козлов В. Г.

Теория надёжности. Учебное пособие для студентов специальностей 201300 - Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования и 2008000 - проектирование и технология радиоэлектронных средств. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2004. - 138 с.

В данной книге изложен лекционный материал по теории надёжности и приведены примеры решения задач по расчёту надёжности радиоэлектронного оборудования. Пособие предназначено для дистанционного, заочного, и очного обучения студентов специальностей 201300 - Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования и 2008000 - Проектирование и технология радиоэлектронных средств. Возможно применение пособия для изучения вопросов надёжности и расчёта надёжности РЭС студентами всех специальностей радиотехнического профиля.

По сравнению с известными нам книгами по надёжности пособие отличается тем, что термины и определения в нём соответствуют не устаревшим стандартам, а действующему ГОСТу 27.002-89 Надёжность в технике. Термины и определения. Большее внимание уделено широко используемым при создании диагностических моделей законам распределения времени безотказной работы в период увеличения отказов РЭС, возникающих в результате старения и износа. Большее внимание уделено также вопросам обеспечения надёжности РЭС не только на этапе её производства, но и на этапе её эксплуатации. Рассмотрены вопросы и приведены примеры использования при граничных испытаниях для оценки запаса параметрической надёжности РЭС математических моделей компьютерной системы схемотехнического моделирования MicroCap. Из-за ограниченного объёма пособия, справочные таблицы, необходимые для решения приведённых в нём примеров решения задач, не настолько подробны, как таблицы, приведённые в фундаментальных изданиях. В пособии имеется приложение, в котором приведены справочные данные для расчёта надёжности РЭС в курсовых и дипломных проектах.

© Козлов Виталий Григорьевич, 2004

© Кафедра КИПР Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2004

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.. 6

2. Основные понятия и определения теории надёжности 7

2.1. Свойства, характеризующие надёжность. 7

2.2. Состояния объекта и их характеристики. 7

2.3. Временные параметры, характеризующие надёжность. 10

2.4. Основные сведения о расчёте надёжности. 11

3. Показатели надёжности.. 16

3.1. Общие сведения о показателях надёжности для различных видов объектов. 16

3.2. Показатели безотказности. 17

3.2.1 Набор показателей безотказности для различных видов объектов 17

3.2.2 Вероятность безотказной работы, вероятность отказа и частота отказов 17

3.2.3 Интенсивность отказов. 19

3.2.4 Средняя наработка до отказа. 20

3.2.5 Гамма - процентная наработка до отказа. 21

3.2.6 Средняя наработка на отказ. 22

3.2.7 Параметр потока отказов и осреднённый параметр потока отказов 22

3.3. Показатели долговечности. 23

3.4. Показатели сохраняемости. 24

3.5. Показатели ремонтопригодности. 24

3.6. Комплексные показатели надёжности. 25

3.7. Распределения Пуассона, Эрланга и временные зависимости показателей надёжности для законов распределения наработки на отказ, характерных для участка приработки и участка постепенных износовых отказов. 29

3.7.1 Распределение Пуассона. 29

3.7.2 Нормальное распределение времени безотказной работы при постепенных отказах и учёт влияния этих отказов при расчёте надёжности. 31

3.7.3 Распределение времени безотказной работы по закону Релея 34

3.7.4 Распределение времени безотказной работы по закону Вейбулла 35

3.7.5 Законы распределения времени ремонта. 36

3.8. Выбор номенклатуры показателей надёжности и задание требований по надёжности. 36

3.8.1 Выбор номенклатуры показателей надёжности. 36

3.8.2 Задание требований по надёжности. 37

4. Расчёт надёжности по внезапным отказам.. 40

4.1. Нормирование значений величин вероятности безотказной работы и интенсивности отказов (ориентировочный расчёт надёжности) 40

4.2. Окончательный расчёт надёжности невосстанавливаемых объектов с учётом режимов работы элементов. 43

4.3. Окончательный расчёт надёжности восстанавливаемых объектов с учётом режимов работы элементов. 46

4.4. Разработка требований к надёжности составных частей объекта, исходя из заданной надёжности на объект. 49

5. Надёжность резервированных систем.. 51

5.1. Методы и средства повышения надёжности РЭО.. 51

5.2. Виды резервирования. 56

5.3. Методы расчёта надёжности резервированных систем.. 59

5.3.1 Расчёт общего резервирования с постоянно включенным резервом и с целой кратностью m при отсутствии последействия. 59

5.3.2 Расчёт раздельного резервирования с постоянно включенным резервом и с целой кратностью при отсутствии последействия. 61

5.3.3 Расчёт общего резервирования с дробной кратностью и с постоянно включенным резервом при отсутствии последействия. 62

5.3.4 Расчёт резервирования замещением для случаев облегченного резерва, ненагруженного резерва и общего нагруженного резервирования с последействием. 63

5.3.5 Расчёт скользящего ненагруженного резервирования замещением 70

6. Испытания на надёжность.. 72

6.1. Виды и планы испытаний на надёжность при проектировании, производстве и эксплуатации изделий. 72

6.2. Контрольные выборочные испытания на надёжность по методу однократной выборки. 75

6.3. Контрольные выборочные последовательные испытания на надёжность. 79

6.4. Контрольные и определительные испытания на ремонтопригодность 80

6.5. Определительные испытания на долговечность, на сохраняемость, на безотказность и для оценки комплексных показателей 85

6.6. Определительные ускоренные испытания на надёжность с использованием математических и физических методов прогнозирования. 87

6.6.1 Общие сведения о прогнозировании. 87

6.6.2 Математические методы прогнозирования. 92

6.6.3 Физические методы прогнозирования. 98

6.6.4 Определительные ускоренные испытания на надёжность с использованием прогнозирования. 101

6.7. Граничные испытания для оценки запаса параметрической надёжности. 107

7. Статистические характеристики надёжности устройств в условиях эксплуатации.. 113

7.1. Общие положения. 113

7.2. Доверительные вероятности, доверительные интервалы и методы исключения грубых ошибок измерения при определении статистических характеристик надёжности. 116

7.2.1 Общие сведения о доверительной вероятности, доверительных интервалах и методах исключения грубых ошибок измерения 116

7.2.2 Определение доверительного интервала и минимального числа измерений при нормальном распределении времени безотказной работы 119

7.2.3 Доверительные интервалы при экспоненциальном распределении и распределении Пуассона. 123

7.3. Критерии согласия между теоретической кривой и статистическим распределением.. 124

7.3.1 Критерий согласия Колмогорова. 124

7.3.2 Критерий согласия χ² Пирсона. 129

Литература.. 132

Приложение А. Справочные данные для расчёта надёжности РЭС в курсовых и дипломных проектах.. 134