Файл: Дружинин Г.В. Надежность электрических схем авиационных систем.pdf

Й случае необходимости можно найти но таблице экспоненци­ альной функции значения вероятности исправной работы для раз­ личных периодов времени работы системы и построить функцию надежности

P = e - At .-

2. Расчет надежности при подборе элементов системы

Этот вид расчета производится при уточнении принципиальной

элементов данного типа, а являются различными для элементов раз­ личных видов и марок. Результаты расчета являются уже более кон­ кретными и точными. Одновременно несколько увеличиваются затраты времени на проведение расчета.

Так как выбор элементов системы конструктор производит не только по их надежности, а руководствуется при этом рядом других соображений, то па этом этапе проектирования обычно необходим расчет нескольких вариантов системы.

В табл. 1.7 в качестве примера приведены значения парамет­

23

3.Расчет надежности системы

сучетом режимов работы элементов

Проврдится на одном из последних этапов проектирования, когда основные конструктивные проблемы уже решены, но можно еще изменять режимы применения деталей. Для проведения расчета необходимы графики или таблицы, выражающие зависимость интен­ сивностей выхода из строя всех элементов схемы от условий их при­ менения. В число условий применения входят как окружающие усло­

На рис. 1.15,6 показана зависимость интенсивности выхода из строя конденсатора с бумажным диэлектриком от величины воздей­ ствующих нагрузок. В данном случае определяющее действие ока­ зывает постоянное (или эффективное) напряжение, действующее при определенной температуре. Поскольку конденсатор ие является теплоиспускающим телом, то его температура принимается равной температуре окружающей среды. Действующее напряжение учиты­ вается в долях от номинального.

Интенсивность выхода из строя углеродистых сопротивлений определяется в основном их температурой. Температура сопротивле­ ния зависит как от температуры окружающей среды, так и от элек­ трической мощности, рассеиваемой на сопротивлении. Зависимость интенсивности выхода из строя от этих д в у х факторов приведена на рис. 1.15,в. Рассеиваемая мощность учитывается в долях от номи­ нальной.

В качестве примера расчета надежности системы с учетом режи­ мов работы элементов рассмотрим расчет пассивного четырехполюс­ ника, схема которого приведена на рис. 1.15,а. В этой схеме сопро­ тивления R| — R> — 2,2 ком. с номинальной мощностью рассеяния

найдем из графиков рис. 1.15,6, в расчетные значения интенсивности выхода из строя:

29

Интенсивность выхода из строя схемы рис. 1.15,а:

\ = 2)ч<+ >.е = 2.2-К )-6.

В более сложных случаях расчета учитывается теплоизлучение соседних элементов, снижение номинальных значений нагрузки из-за

«-—схема пассивного четырехполюсника; б —зависимость ин­ тенсивности выхода из строя конденсаторов от температуры окружающей среды и рабочего напряжения; б—зависимость интенсивности выхода из строя углеродистых сопротивлений от окружающей температуры и рассеиваемой мощности.

компактности монтажа и ряд других факторов. Следует отметить,

.что не всегда целесообразно усложнять расчет в погоне за неоправ­ данной точностью. Затраты времени на проведение расчета надеж-

30

ностП с учетом режимов работы элементов пропорциональны слож­ ности системы. В иностранной печати рекомендуется такое эмпири­ ческое правило подсчета затрат времени: расчет схемы с суммарным количеством электронных ламп, полупроводниковых приборов н реле, равным 25 (не считая остальных элементов), требует месяца работы одного инженера-.

керамических конденсаторов на их интенсивность выхода из строя.

Р и с . 1.17. Влияние условий применения серебряных слюдяных конденсаторов на их интенсивность выхода из строя.

На рис. 1.16—1.19 приведены для справок аналогичные рис. 1.15,6, в графики из [36]. Графики показывают влияние условий применения некоторых типов конденсаторов и сопротивлений на интенсивность выхода из строя этих элементов. Графики, представ­ ленные на рис. 1.16, относятся к керамическим конденсаторам, на

31

рис. 1.17 — к серебряным слюдяным Конденсаторам, на рис. 1.18 — к слюдяным конденсаторам из фольги, на рис. 1.19 — к поверхност­ ным углеродистым сопротивлениям.

Р и с . 1.18. Влияние условий применения слюдяных конденсаторов из фольги на их интенсивность выхода из строя.

поверхностных углеродистых сопротивле­ ний на их интенсивность выхода из строя.

§ 1.6. ВИДЫ ОТКАЗОВ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ

Выходы из строя (отказы) элементов можно классифицировать по различным признакам, в частности:

1)По длительности действия различают окончательные и пере­ межающиеся (то появляющиеся, то исчезающие) отказы.

2)По легкости обнаружения отказы могут быть очевидными или скрытыми.

32

3) Для каждого определенного типа элементов отказы разли­ чаются по внешним проявлениям-. Например, различные отказы кон­ денсаторов можно разбить на две группы: типа «обрыв» и типа «замыкание».

4) По характеру возникновения отказы могут быть или внезап­ ными, состоящими в резком, практическом мгновенном изменении характеристик элементов, или постепенными, происходящими за счет медленного, постепенного ухудшения качества элементов.

Первые два принципа разделения отказов более подробно рас­ сматриваться не будут. Установленные в них различия отказов могут иметь большое значение для технической эксплуатации оборудова­ ния, но с точки зрения технической надежности не используются. Различные внешние проявления отказов будут учтены и несколько более подробно рассмотрены в § 3.4 и 3.5 третьей главы.

Рассмотрим более подробно характер возникновения отказов. Внезапные отказы обычно состоят в механическом повреждении элемента (трещины, обрывы, пробои изоляции и т. п.). Типичными примерами внезапных отказов могут служить трещины стеклянных баллонов электронных ламп и обрывы нитей накала этих ламп.

■^-Внезапные отказы получили свое название из-за того, что обыч­ но отсутствуют видимые признаки их приближения, т. е. перед отка­ зом обычно не удается обнаружить количественных изменений характеристик элементов. Поэтому внезапные отказы считаются слу­ чайными, и предсказывать их появление можно лишь статистически.

Выпускаемые промышленностью элементы не являются совер­ шенно одинаковыми. Одни из них более прочные, другие — более слабые. У слабых элементов имеются всякого рода скрытые пороки (элементы с явными дефектами отбраковываются ОТК завода). Когда эти слабые элементы попадают в тяжелые условия работы, то часто они не выдерживают этих условий и внезапно, с механиче­ ским повреждением, выходят из строя.

В авиационной аппаратуре элементы находятся в тяжелых ударно-вибрационном и температурном режимах работы. Эти два фактора и определяют в основном более низкую, чем в других обла­ стях техники, надежность военной авиационной аппаратуры. Пред­ назначенные для работы в этих условиях элементы должны обладать высокой динамической прочностью. Большая часть внезапных отка­ зов элементов авиационных устройств является следствием разброса значений динамической прочности этих элементов. Таким образом, число внезапных отказов можно снизить как увеличением однород­ ности элементов, так и облегчением условий их работы.

Постепенные отказы связаны с износом деталей и старением материалов. Каждый элемент .имеет определяющий параметр ?], который может служить мерой качества элемента (например, кру­ тизна электронной лампы). Определяющий параметр элемента прак­ тически не бывает точно равен своему номинальному значению, почти всегда существуют отклонения от поминала. Эти отклонения можно считать состоящими из трех слагаемых: