2.2. Виды расчетов надежности невосстанавливаемых нерезервированных систем

В процессе проектирования ССУ с целью проверки выполнения требований по надёжности осуществляется расчёт показателей на­дежности, который проводят в два этапа. Ориентировочный (прикидочный) расчет осуществляют после разработки структурной схемы, а по окончании проектирования выполняют детальный расчет с целью подбора элементов и уточнения режимов работы элементов.

В общем случае расчет надежности [6] должен заключаться в определении всех его основных показателей. Для этого необходимо определить функцию надежности Р(t) (функцию распределения времени безотказной работы системы) при справедливости экспоненциального распределения такого времени или вычислить l-характеристику.

Необходимо подчеркнуть, что расчет надежности чаще всего производится для периода нормальной эксплуатации, когда интенсивность отказов является стабильной. При расчете надёжности должны учитываться как внезапные, так и постепенные отказы. Ниже приводится метод расчета надёжности только для внезапных отказов.

2.2.1. Прикидочный расчет надежности

Прикидочный расчет надежности проводится на этапе проектирования, когда принципиальных схем блоков системы ещё нет. Количество элементов в блоках определяется путем сравнения проектируемой системы с аналогичными, ранее разработанными системами. При выборе аналога (прототипа) необходимо учитывать не только назначение, но и принцип действия системы, сходство по количеству и составу элементов, времени и условиям их работы. Интенсивность отказов l_С проектируемой системы, элементы которой не резервированы, определяют путем суммирования значений интенсивностей отказов всех элементов. Для этого из справочных материалов выбирают средние значения интенсивности отказов определенного типа элементов (резисторов, конденсаторов, диодов и т.д.)

(2.1)

где d - количество типов элементов;

N_i - количество элементов определенного типа;

l_i - интенсивность отказов элементов определенного типа.

Вероятность безотказной работы Р_С(t) и средняя наработка до отказа определяются по формулам:

(2.2)

Прикидочный расчет надежности проводится в следующих целях:

• проверить выполнимость требований по надёжности, содержащихся в техническом задании;

• сравнить по показателям надёжности различные варианты проектируемой системы.

Часто рассчитывают надежность для минимального, среднего и максимального значений интенсивности отказов элементов: l_СР, l_min и l_max.

Пример. Для проведения прикидочного расчета надежности проектируемого блока системы по результатам анализа прототипа установлены тип и количество элементов каждого типа, приведенные в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Типы элементов	Ni	Интенсивность отказов λi · 106 1/ч			Ni λi · 106 1/ч
λi in	λi cp	λi ax	Niλimin	Niλicp	Niλimax
Резисторы	250	0,004	0,040	0,400	1,000	10,000	100,00
Конденсаторы	130	0,014	0,045	0,076	1,820	5,850	9,88
Транзисторы	50	0,270	0,500	1,440	13,500	25,000	72,00
Диоды	30	0,021	0,200	0,452	0,630	6,000	13,56
Трансформаторы	5	0,019	0,045	0,062	0,095	0,225	0,31
Предохранители	5	0,380	0,500	0,830	1,900	2,500	4,15
Переключатели	15	0,090	0,250	0,500	1,350	3,750	7,50
Разъемы	6	0,001	0,003	0,193	0,006	0,018	1,16
Пайки	3000	0,010	0,010	0,010	30,000	30,000	30,00

Необходимо рассчитать минимальные, средние и максимальные значения интенсивности отказов и вероятности безотказной работы блока в течение t = 200ч.

Решение. Результаты прикидочного расчета удобно оформлять в виде табл. 2.1. Используя вышеприведенные формулы, получим:

l_{С min} = 50 ∙ 10^-6 1/ч; P_{С max} (200) = 0,9900;

l_{С СР} = 83 ∙ 10^-6 1/ч; P_{С СР} (200) = 0,9841;

l_{С max} = 20 ∙ 10^-6 1/ч; P_{С min} (200) = 0,9594.