Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Среднее время обслуживания.


⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 8Следующая ⇒




Среднее время обслуживания - это система ожидания временного обслуживания

 

TTo = ∑ tToi / M

 

где

tToi время обслуживания I системы М число обслуживания системы

  
36) Надежность интегральных схем (ИС). Степень интеграции – число элементов, расположенных на одном кристалле. Тенденции роста и сложность интегральных решений можно проследить на основании таблицы.
Параметр 1975 год 1985 год
Диаметр пластины, мм    
Площадь кристалла ИС, мм2 4, 5 х 4, 5 20 х 20
Число элементов в кристалле 33*103 33*106
Максимальный размер элементов 2, 5 0, 5

 

Интенсивность отказов современных ИС колеблется в пределах λ ИС = (10-6 – 10-9) 1/ч.

Распределение отказов ИС:

Вид отказа Число отказов, в %
При испытании При использовании
Внезапные: Обрыв цепи Короткое замыкание цепи    
Постепенные: Ухудшение контактов соединения Шунтирование утечки Прочие    

 

Например, для БИС памяти емкостью 64 КБита – λ = 2*10-7 1/ч; λ С = 10-6 1/ч

БИС и СБИС по сравнению с ИС с малой и средней степенью интеграции имеют большую интенсивность отказов, так как увеличение размеров корпуса и числа выводов повышают вероятность некачественной приварки контактных проводников и нарушение герметичности корпуса. С увеличением степени интеграции повышается влияние дестабилизирующих факторов на работу ИС. Установлено, что альфа-частицы вызывают случайные сбои без памяти.

Высокая надежность п/п ИС обеспечивается групповым методом производства, меньшим количеством межэлементных соединений, меньшим уровнем потребляемой мощности.

Все элементы ИС изготавливаются в единственном технологическом цикле и строго контролируются при минимуме ручного труда.

Соединение контактных площадок кристалла ИС с выводами корпуса осуществляется методом компрессионной или ультразвуковой сварки.

Вакуумное напыление, металлизация и термокомпрессионная сварка обеспечивают надежное … элементов.

При сравнении обычного блока РЭА и ИС, соединяющей 1000 эквивалентных элементов, выявляется, что при интегральном решении число межсоединений уменьшается в 100-150 раз.

Для ряда ИС характерно низкое потребление мощности и, как следствие, малая разница температуры ИС и окружающей среды, что создает условия для замедления физико-химических процессов, приводящих к отказам.

Рекомендации по повышению надежности РЭА на ИС:

1) Поддерживать высокую технологическую культуру производства РЭА.

2) Использовать только номинальные режимы работы элементов, т.е.

а) обеспечивать стабилизацию питающего напряжения;

б) выдерживать t-й режим, при необходимости применять принудительную вентиляцию.

в) соблюдать требования по объединению входов и … на вых.

3) Обеспечивать защиту от магнитных помех и статического электричества.

 

 38) Уточненные расчеты надежности. Производятся на последнем этапе проектирования. По готовым схемам определяется температурная и электрическая нагрузка на каждый элемент. Сущность метода уточненного расчета с учетом режимов работы элементов состоит в том, что вместо средне групповых значений отказов в формулу подставляется интенсивность отказов λ i(ν) зависящая от режимов работы и температуры элементов. Значение λ i(ν) – определяется по формулам, таблицам или графикам При этом препятствует что: 1) Справедлив экспоненциальный закон (расчет) надежности 2) Отказы элементов взаимно не зависимы   Для расчета необходимо знать: 1) Режимы работы каждого элемента, то есть Кн и t0C. 2) Количество элементов каждого типа. 3) Интенсивность отказов элементов различных типов при соответствующих режимах λ i(ν). Расчет производиться по тем же формулам что и приблизительный расчет.
к Λ (ν) = ∑ Niλ i(ν) i=1   (2.21)

 

To = 1/ Λ (ν) (2.22)

 

P(t) = e– Λ (ν) t (2.23)

 

Расчет удобно производить покаскадно в следующем порядке.

1) Производится разделение аппаратуры на блоки, узлы и каскады и на основании этого строится структурная схема для расчета надежности

2) В каждом блоке производится детальный анализ элементов температурных режимов и определяется Кн элементов.

3) Определяется интенсивность отказов элементов при заданных режимах работы эл-ов λ i(ν)

4) Рассчитывается интенсивность отказов блоков по формулам

5) Определяется общая интенсивность отказов системы

6) Определяются остальные количественные характеристики надежности.

 

Пример1: расчет надежности RC – фильтра при различных режимов его работы

 

1).Кн = 1; t = 80˚ С → λ 1(ν) = (2+2*10)*10-6 = 22*10-6 1/ч

2). Кн = 0.5; t = 40˚ С → λ 2(ν) = (0.9 +2*0.15)*10-6 = 1.2*10-6 1/ч

Результаты сводятся в таблицу

Тип элемента Ni Режим 1 Режим2
Кн t˚ С λ (ν) Кн t˚ С λ (ν)
Резистор       2 10-6 0, 5   0, 9 10-6
Конденсатор       10 10-6 0, 5   0, 15 10-6

Структурная схема надежности

Надежность увеличивается в 20 раз!

 

  


 

 

22).Сушность расчета надежности. Расчет характеристики надежности дает возможность сопоставить рассчитанные характе     ристики проектируемой системы с заданными требованиями и оценить степень соответствия этих требований. В случай несоответствия должны будут приняться меры для повышения надежности. Сущность расчета обычно состоит в определении численных значений основных критериев надежности: -Наработка на отказ. То -Вероятность безотказной работы p(t) -По известным интенсивностям отказов элементов. -Методы расчета разделяются на приближенные и полные. Для приближенного расчета необходимо знать среднюю группу повышения значения интенсивности отказа типовых элементов и число элементов в этих группах. Для полного расчета необходимо знать реальные режимы работы элементов и зависимости.   Λ i (ν) = f (λ 0, Кн, t˚ c и так далее)     23).Формула надежности при произвольном законе распределения времени исправной работы. dp(t) = λ (t) p(t) dt   dp(t) / p(t) = - λ (t) dt Проинтегрируем дифференциальное уравнение от 0 до t t Ln p (t) – Lnp’(0) = -∫ λ (t) dt Очевидно что при t=0 вероятность равна 1, а Ln=0   t t Ln p(t) = - ∫ λ (t) dt → p(t) = exp [ - ∫ λ (t) dt ] = e - ∫ λ (t) dt   Формула позволяет определить вероятность безотказной работы элементы по известной интенсивности отказа. Вероятность безотказной работы системы с последующем соединением. N p(t) = ∏ pj(t) j=1 где N число элементов системы Pj вероятность безотказной работы j-го элемента Заменить в формуле pj на вероятность в 2.2  
N t N t - ∑ - ∫ λ j(t) dt P(t) = ∏ exp (- ∫ λ (t) dt = e j=1 0 J=1 0     (2.4)

 

n

Обозначим ∑ - ∫ λ j(t) = λ 0(t) как интенсивность отказов в системе, тогда

t -∫ λ 0(t) dt p(t) = e 0   (2.5)

Обычно аппарат состоит из различных по надежности групп. элементов интенсивностью отказов

к

λ 0(t) = ∑ Ni λ i (t)

i=1

 

Где к число групп элементов с различной интенсивностью отказов

N число элементов в группе с интенсивность отказов λ

 

  
50)Резервирование. Классификация резервирования Резервированием называется введение избыточности, структурной информации, в виде однотипных элементов блоков вкл-х последовательно параллельно или последовательно параллельно. Резервирование позволяет создавать аппаратуру выше надежности составляющих её элементов. По способу включения резервов. -резервирование замещением ( активное) При таком резервированием вместо отказавшего элемента вручную или автоматически включался резервирования элементов. Постоянная (пассивное) – резервные элементы подключался постоянно а работают в том же режиме, что и остальные В результате сравнения этих способов можно отметить отсутствие схем, выявляющих наличие отказов элементов (блоков) отсутствие этой системы и устройств переключения упрощают систему, а значит делает её более надежной. Отсутствие даже кратковременных перерывов в работе при отказов, что исключения сбоив её работа. -постоянное резерва а) большая, чем при резервирование замещение избыточности б) резервирование элементы в отличии от системы резервирования замещения постоянно включается, то есть так же подтверждены отказов. 1) По количеству резервных элементов. а) общее резервирование – резервируется вся система в целом б) раздельное резервирования – резервируется отдельные блоки и узлы. в) системное резервирование – резервируется отдельные элементы, и так и система в целом   24) Экспоненциальный закон надежности   Часто надежность рассчитывается для периода нормальной эксплуатации, когда интенсивность отказов является const, тогда Согласной этой формуле вероятность безотказной работы не зависит от того, сколько времени элемент проработал до рассмотренного промежутка и в формуле по t понимается продолжительность промежутка, для которого рассчитывается надёжность. Определенно вероятность безотказной работы в интервале (t, t + Δ t) при этом предполагалось, что до времени t устройство проработало не отказав   p(t + Δ t) = e- λ (t + Δ t)= e- λ t eλ Δ t = p (t) p(Δ t/t) где p (t) вероятность безотказной работы устройства для времени t p(Δ t/t) условная вероятность безотказной работы в интервале (t, t + Δ t) при условии, что устройство проработало время t не отказав p(Δ t/t) = e- λ Δ t где p(Δ t/t) от времени t не зависит Полученный экспоненциальный закон является частным случаем закона Пуассона При м=0, p = е По этому закону распределены редкие события законы (катастрофы) Для систем содержащей К групп и интенсивных отказов λ 1…..λ 2 … вероятность безотказной работы сожжет быть записано
к P(t) = exp [ - (N1λ 1 + N2λ 2 + ….+ Niλ i+…+Nкλ к) t ] = exp [ -t ∑ Niλ i ]= i=1    
к =∑ Niλ i = λ 0 i=1 (2.9)  
       

 

Полученное выражение позволяет ориентировочно рассчитать значение безотказной работы системы за любой промежуток времени, если известны средне групповые значения интенсивности отказов элементов и число элементов в этих группах

Q(t) = 1 –P (t) = 1 – e-Λ 0t

Так как при экспоненциальном законе распределения среднее время

Тср = То = ∫ p(t) dt

 

Tcp = To ∫ e-Λ 0tdt = 1 /Λ 0

 

Среднее время обратно пропорционально интенсивности отказов.

Так как в период нормальной эксплуатации надежность элемента не зависит от того, сколько времени он проработал, то замена элемента должна производиться только после отказов.

Профилактическая замена элемента не только не повысит, но и понизит надежность, так как заменяемые элементы

внесут свои приработанные отказы.

Только в конце срока эксплуатации, когда начинают сказываться износовые отказы, земена элементов может повысить надежность.

 

 51) Общее резервирование, его количественные характеристики а) общее резервирование Надежность таких систем определяется числом резервных элементов, применяющихся на один рабочей элемент. Это число обозначается m и называется кратность резервирования m+1 Qm+1 = П qj j=1 M = число резервных элементов / число основных элементов   При определении надежности резервных устройств мы предполагаем, что отказы его отд. элементов взаимно незаменимы, а так же резервируешиеся устройства имеют высокую надежностью. При этих допущения вероятность отказа устройства, состоящего из (m+1) параллельных ветвей, равна: m+1 Pm+1 = 1-Qm+1= 1- П qj J=1 где qj вероятность отказа j элемента   Вероятность безотказной работы такого устройства   39).Рачет надежности с учетом старения. В процессе хранения и работы аппаратуры происходят физико-химические изменения свойств материалов из собраны элементы, что в свою очередь вызывает изменения параметров резисторов, емкости С коэффициент усиления транзисторов и ламп, то есть происходит старение и износ элементов.Когда параметры элементов выходят за пределы поля допуска, наступает отказ.Обычно это параметрические отказы, но они так или иначе нарушают нормальную работу системы. Все элементы имеют определенный срок служб, на этот срок службы влияют многочисленные факторы следовательно результирующий закон изменения времени безотказной работы будет иметь нормальный характер, плотность распределения которого будет иметь следующий вид. При нормальном законе распределения за время tср отказ половины элементов. Для сравнения при экспоненциальном законе за Тср отказ 63 % элементов. Дифференциал нормального закона распределения времени непр. работы записывается. f(t) = 1 / σ √ 2п * e -(t –Tcp)2 / 2 σ 2   -∞ < t < ∞ где Тср долговечность элемента или среднее время безотказной работы. m σ среднее квадротическое отклонение σ = √ ∑ (ti – Tcp)2 * pi где m общие число значений ti pi вероятность того что, что случайное время работы i-го элемента будет равна ti Тср определенное значение max по оси времени, а значение σ определяет высоту кривой Если σ 1 > σ 2 то f1(t)> f2(t) f(t) = (1/To) * e- t / To= λ e-λ t ∞ ∫ f(t) dt =1 Эти графики представляют собой плотности времени безотказной работы t t Вероятность отказа это площадь под кривой при ∫, вероятность отказа -∫ 0 При нормальном распределении вероятность отказа t t -(t – Tcp)2 / 2σ 2 Qп(t) = ∫ f(t)dt = (1 / σ √ 2π) ∫ e dt   Этот интервал не берущейся, но он табулирован и приведен в справочниках. Так как значение Тср для всех элементов разные, то переход к нормирующему. и центрирующему. распределения   U = t – Tcp/σ => σ dU = dt
Тогда u-u2 / 2du Qп(t) = (1 /√ 2 π) ∫ e = Ф(U)   (2.26)

Выражение (2.26) табулировано и известно под названием функциий Лапласа или Гауссовского интервала ошибок.

Функция Лапласа нечетная

Функция симметрична относит. Тср Поэтому Ф(0) = 0, 5

Ф(u) = Ф0(u) +1/2 (2.28)

 

  
41).Обработка статистических данных и определение количественных характеристик надежности.   Все методы расчет а имеют рез-т, так как они используются и не могут учесть все совокупность факторов, влияющих на надежность. Например распределение температур в нутрии винтелируемого блока, а кроме того надежность многих элементов (резисторов, С, диодов и других) практически не возможно рассчитать, а можно определить лишь экспериментально. Существует два различных способа получения информации о надежности элементов и устройств на основе их испытания. 1) Результаты эксплуатации 2) Специальные испытания на надежность Цель этих способов одинаковы – получение комплексной характеристики надежности. С теоретической точки зрения 1 способ лучше и его результаты достоверны, но это только теоретически. Практически же недостаток этого способа состоит в трудности сбора статистики, в плохой подготовке кадров, в сложности учета специфических условий эксплуатации. Например, эксплуатация устройств связи на севере и на юге, на автомашинах различного типа и так далее. И самое главное в достоверности результатов. Эти результаты как правело относятся к морально устаревшей аппаратуре. Даже если выявится недостатки переделка потребует много времени и затрат. Но тем не меняя, значение данных о надежности устройств, полученное в результате эксплуатации велико. Эксплуатация это вообще грандиозный эксперимент и значение его велико в том отношении, что по его данным, в первую очередь решиться вопрос о целесообразности аппаратуры определенного типа. О значении этого метода говорит тот факт, что во всех организация в том числе и на ж.д. созданы специальные группы надежности, одной из основных задачей которых является сбор сведений об отказах элементов. Специальные испытания – это основной способ получения информации о надежности для вновь созданных устройств. Этот способ очень дорогой, требует много времени и средств и используется только для испытания серийной аппаратуры. Существует три различных способа: 1) Испытания при номинальных нагрузках. 2) При повышенных нагрузках. 3) На повреждающие нагрузки. Наиболее точные результаты возникают при 1 способе, которые и используются наиболее часто, но имеет недостаток: большое количество образцов и испытаний. 2.способ – создается повышенные нагрузки то есть предельные элементы механически нагружаются, резкими перепадами температур и так далее. Способ этот имеет преимущество для испытаний механических деталей(рессор, пружин и так деле). Для перевода на номинальные нагрузки полученный результат тоже эксперимент специально переводной коэффициент. Для элементов и деталей этот способ применяется редко, так как нет переводных коэффициентов. Этот способ обычно применяется для сравнения равноценных образцов. Так, например каждая новая модель проходит испытание по бездорожью без обслуживания или с минимальным обслуживанием Результаты испытаний сравниваются с результатами предыдущей модели. 3.способ Время испытаний min, но нельзя получить цель испытаний: определить слабое звено. Для самолетов ракет и так далее. В настоящее время полученные результативные методы моделируются возникновения отказов на ЭВМ. Для устройств в ж.д. автоматики телемеханики и связи основной способ испытаний 1 Испытания, в которых указывается количество испытуемых изделий, будут ли заменятся отказавшие изделия, когда испытание необходимо прекратить. Для удобства введены записи N число элементов поставленные на испытания B с заменой Б план испытаний без замены отказавших элементов r прекращения испытаний после z отказов Т прекращение испытаний после времени t [ N, Б, r][ N, B, r]…….[ N, Б(r, Т)] план испытаний     42)Планы испытаний..Построение графиков вероятности безотказной работы. Берется партия элементов и ставится на испытание. Отказавшие элементы новыми не заменяются, так как в этом случае не требуется обслуживания. В результате получается число отказов r и время работы каждого элемента ti.Для удобства испытаний все время разбивается о 7-20 интервалов. И для каждого интервала определенное число отказов. Тогда интенсивность отказов для каждого интервала определяется: λ *(ti) = n(Δ ti) / [N – n(ti) ] Δ ti где n(Δ ti) число отказов в интервале Δ ti n(ti) общие число отказов до момента времени ti N общие число элементов поставленное на испытание Результаты испытания заносятся в таблицу, и по результатам испытаний строится график Интервалы Δ ti могут быть равными или различными. Обычно в области резких изменений интенсивности отказов следовательно следует брать эти интервалы малыми. Общее число их дело опыта, но не надо брать их слишком много. имея эти данные можно определить частоту отказов.   f*(ti) = Δ ri / N Δ ti Это график представляет собой распределение плотности вероятностей безотказной работы. Интенсивность отказов λ *(ti) = f*(t)/р*(t) =(Δ ri/N*Δ ti)/(1-ri/N)   На основе полученных данных строятся графики  
46)Определение параметров нормального закона распределения Подчиняется нормальному закону распределения и характеризуется двумя параметрами: Долговечность Тср Среднеквадратичное отношение σ Такие испытания проводятся для небольших партий элементов, но до отказа всех или почти всех из них. Параметры определяются
n Тср*= ∑ ti/r i=1     (3.18)
n σ *= √ ∑ (ti-Tcp*)2/r i=1     (3.19)

Если во время испытаний произошел внезапный отказ, элемент этот из рассмотрения исключаются и не какие даны о нем в последствии не используются. Такие испытания проводятся при нагрузках и внешних условиях, возможно более близких к реальным. В противном случае результаты неточны.

Повышение температуры приводит к понижению Тср* и повышению σ *


⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒




© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.