Расчет эксплуатационной надежности сжат: Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине: «Надежность CЖАТ»

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»

¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»


РАСЧЕТ

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СЖАТ

Методические указания  

к выполнению практической работы   

по дисциплине: «Надежность CЖАТ»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2004





1 Расчет эксплуатационной надежности СЖАТ

Воздействие  различных внешних факторов (ВФ) на устройства и системы ЖАТ в процессе эксплуатации оказывает в целом влияние на надежность и безопасность эксплуатируемых изделий. Особенно критичны к воздействию ВФ изделия, в состав которых входят микроэлектронные и микропроцессорные устройства.  

Каждый из ВФ оказывает влияние на надежность изделия в целом и вносит свою долю в окончательное значение эксплуатационной интенсивности отказов. Для оценки (прогнозирования) эксплуатационных интенсивностей отказов электрорадиоизделий (ЭРИ) и радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), являющихся исходными данными при расчетах безотказности проектируемой системы ЖАТ  на различных стадиях разработки, используются существующие справочники расчета надежности [1].

Источниками информации для справочника являются количественные данные по интенсивностям отказов изделий электронной техники, определяемые по результатам производственных испытаний на заводах изготовителях, а также испытаний и эксплуатации изделий потребителями.

В общем случае, значения эксплуатационной интенсивности отказов ЭРИ рассчитываются по математическим моделям, имеющим вид:

                       или                             (1)

  где   ()  – исходная интенсивность отказов типа (группы) ЭРИ, приведенная к условиям:

- электрическая нагрузка, равная номинальной;

- температура окружающей среды t = 25 С˚;

Кi – коэффициенты, учитывающие изменения эксплуатационной интенсивности отказов в зависимости от различных факторов;

n - число учитываемых факторов.

Модели расчета эксплуатационной интенсивности отказов распространяются на период постоянства интенсивности отказов во время эксплуатации аппаратуры.

Коэффициенты моделей условно разделены на две группы:

- первая группа коэффициентов является общей для всех или большинства типов изделий и характеризует режимы и условия их применения, уровень качества производства (см. таблицу 1);

- вторая группа коэффициентов включается в модели конкретных типов ЭРИ и характеризует конструкционные, функциональные и технологические особенности (см. таблицу 2).


Таблица 1

Условные обозначения и

названия коэффициентов

(составляющих) моделей

Факторы, учитываемые

коэффициентами

Общие коэффициенты моделей

Кр - коэффициент режима

величина электрической нагрузки и температура окружающей среды (или корпуса изделия)

Кпр- коэффициент приемки

степень жесткости требований к контролю качества и правила приемки РЭА

Кэ - коэффициент эксплуатации

степень жесткости условий эксплуатации

Кам - коэффициент  амортизации

наличие амортизации РЭА

Ку - коэффициент роста надежности

предполагаемое снижение интенсивности отказов за счет проведения мероприятий по повышению надежности

Таблица 2

Условные обозначения

Факторы, учитываемые

коэффициентами

1

2

Коэффициенты моделей конкретных классов ЭРИ

Интегральные микросхемы

Ксл

сложность ИС и температура окружающей среды

Кv

снижение электрической нагрузки по напряжению

Ккорп

тип корпуса

Кис

степень освоенности технологического процесса изготовления ИС

Полупроводниковые приборы

Кф

функциональное назначение прибора

Кд.н

максимально допустимая (установленная в ТУ) нагрузка по мощности рассеяния (току)

Кs1

отношение рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ

Кf

частота и мощность в импульсах СВЧ транзистора

Конденсаторы

Кс

величина емкости

Кп.с

величина последовательно включенного с оксиднополупроводниковым конденсатором активного сопротивления

Резисторы

Кr

величина омического сопротивления

Км

величина емкости

Продолжение таблицы 2

1

2

Кs1

отношение рабочего напряжения к максимально допустимому по ТУ

Ксл

количество элементов в схеме для резисторных микросхем

Кстаб

стабильность резисторов

Кпс

степень освоенности технологического процесса резисторных микросхем

Ккорп

вид корпуса резисторных микросхем

Коммутационные изделия

Кк.к

количество задействованных контактов

Кк.с

количество коммутаций в час

Соединители

Кк.к.

количество задействованных контактов

Кк.с

количество сочленений-расчленений в течение времени эксплуатации

Трансформаторы, дроссели, установочные изделия

Кт

температура окружающей среды

При расчете суммарной интенсивности отказов аппаратуры применяют дополнительно два коэффициента: Кам- коэффициент, учитывающий наличие амортизации аппаратуры и Кк.обсл. - коэффициент качества обслуживания аппаратуры. Для аппаратуры СЖАТ берется Кам = 0,85 и Кк.обсл.= 0,5.

          В настоящее время активно ведутся работы по использованию микроэлектронной, микропроцессорной и компьютерной техники для построения систем ЖАТ: микропроцессорных и компьютерных ЭЦ, многозначной АЛС, микропроцессорных и компьютерных ДЦ, микропроцессорных комплексов горочной автоматики и др. В таких системах уровень надежности системы в целом определяется надежностью используемой элементной базы.

В микроэлектронной и микропроцессорной аппаратуре СЖАТ основной вклад в суммарную интенсивность отказов вносят интегральные микросхемы. Например, в блоках и модулях микропроцессорных АБ на микросхемы с соединениями в виде пайки приходится от 80 до 97 процентов от общей интенсивности отказов, а на полупроводниковые приборы – до 2-3 % [2].

Рассмотрим расчет эксплуатационной интенсивности отказов для интегральных микросхем и различного вида соединений.   

2 Расчет надежности интегральных микросхем

Математические модели для расчета эксплуатационной интенсивности отказов отдельных типономиналов интегральных микросхем (ИС) в рабочем режиме приведены в  таблице 3.

  Таблица 3

Группа изделий

Вид математической модели

1

2

Микросхемы интегральные полупроводниковые цифровые: логические, арифметические, микропроцессоры и микропроцессорные комплекты, программируемые логические матрицы, регистры сдвига, базовые матричные кристаллы и др.

λэ = λб Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис        (2)                                   λэ = λбсг Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис     (3)

Оперативные запоминающие устройства    (ОЗУ)

λэ = λбсг Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис     (4)

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ, ППЗУ, РПЗУ)

λэ = λбсг Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис     (5)

Микросхемы интегральные полу- проводниковые аналоговые

λэ = λбсг Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис     (6)

Микросхемы интегральные гибридные

λэ = λбсг Ксл Ккорп Кv Кэ Кпр Кис     (7)

В моделях  исходная интенсивность отказов типономинала (группы

Похожие материалы

Информация о работе