книги / Надежность судовой электронной аппаратуры и систем автоматического управления
..pdfобеспечивают температурную стабильность работы ка скада. Связь со вторым каскадом усиления осуществляется
через. трансформатор |
Тр±. |
|
|
Второй каскад усиления выполнен по двухтактной |
|||
схеме с общим |
эмиттером на триодах Т 2 и |
Т3. Со |
|
противления |
и |
R8 выполняют функцию |
базового |
делителя и определяют режим .работы триодов по постоян ному току. Сопротивление Rn является сопротивлением отрицательной обратной связи по постоянному току и обеспечивает температурную стабилизацию. Сопротивления R 0 и R IQ служат для симметрирования эмиттерных токов.
Усилительный блок К-2 состоит из двух каскадов уси ления. Первый каскад собран на триодах П13А, а второй — на триодах П4Д.
Блок М-1 является двухтактным магнитным усилите лем, включенным по трансформаторной схеме. Он пред назначен для усиления сигнала по мощности до уровня, необходимого для управления асинхронным двухфазным двигателем типа АДП-1 или АДП-263А.
Блок питания П-1 состоит из фазового дискриминатора и выпрямителей. Фазовый дискриминатор служит для преобразования сигнала переменного тока в сигнал по стоянного тока, величина и направление которого изме няются в соответствии с изменением величины и фазы выходного напряжения. Выпрямители предназначены для питания усилителя постоянным и пульсирующим на пряжением.
Анализ принципиальной схемы показывает, что все элементы усилителя включены таким образом, что выход из строя любого элемента приводит к выходу из строя всего блока, т. е. в схеме применено основное соединение эле ментов. Наименование и количество элементов, входящих в состав усилителя, а также данные о надежности элемен тов приведены в табл. 24.
Предполагая, что отказы являются событиями неза висимыми, и не учитывая при ориентировочном расчете режимы работы элементов, получим на основании фор мулы (см. стр. 216) следующие значения вероятностей безотказной работы блоков и всего усилителя:
Pi (0 |
0—0,225-10“8< |
= |
|
р* (0 |
— 0—0,186-ИГ3/ |
Р а (0 |
0—0,071-Ю-8/ |
= |
|
Pi (0 |
0—0,202-КГ8/ |
= |
|
Ру с (0 |
g—0.684*10“ |
= |
Из рисунка видно, что наиболее надежен блок магнитных усилителей М -L Остальные блоки примерно равнона дежны. В связи с этим для повышения надежности уси лителя необходимо в первую очередь повышать надеж ность блоков К-/, К-2 и П-1.
Рассчитаем надежность усилителя, пользуясь коэф фициентным методом расчета надежности. При этом будем придерживаться порядка, изложенного в § 55.
Формулировка отказа. Под отказом усилителя будем понимать событие, после появления которого усилитель теряет работоспособность. В схеме рис. 92 применено основное соединение элементов. Поэтому отказ усилителя наступает чпри отказе хотя бы одного его элемента.
Составление схемы расчета. Так как отказ любого элемента приводит к отказу усилителя и элементы рабо тают непрерывно от момента включения, то схема расчета надежности усилителя будет представлять собой после довательную цепочку всех элементов с одинаковым интер валом времени их работы.
Выбор основного элемента расчета. Предположим, что нам достоверно известны режимы работы сопротивлений, а также известны зависимости опасности их отказов от коэффициентов нагрузки, температуры окружающей среды и т. п. Предположим, что достоверные сведения о на дежности других элементов нам неизвестны. Учитывая эти обстоятельства, а также то, что сопротивления — наиболее массовые элементы усилителя, целесообразно за основной элемент расчета принять сопротивление. Полагая, что в данном случае все сопротивления однотипны, нет необ ходимости находить средневзвешенное значение Я„.
Составление таблицы расчета. Ввиду того, что досто верных данных по опасности отказов элементов усилителя не имеется, коэффициенты /Q целесообразно вычислить по данным об опасностях отказов аналогичных элементов, работающих в аппаратуре различного назначения.
В соответствии с выбранными максимальными и мини мальными значениями относительных коэффициентов опасностей отказов и принципиальной схемой усилителя получим таблицу расчета (табл. 25).
Построение зависимостей P = f( K t) Для блоков усилите ля. На основании данных табл. 25 имеем следующие выра жения вероятностей безотказной работы блоков усилителя:
А * (V ) - |
(V ) |
-*4 |
|
А * |
. < М ) = |
М А =. а еГх~4ЫК‘-’ |
|
А га1„ |
(V ) = г « « ; |
Р ш я п (V ) = |
|
А * |
(V ) = е-30'”*'; |
A _ (V ) - |
е-45'9Ч |
‘ШШ |
|
|
|
максимальных и минимальных значений коэффициентов отношения средних времен остаются для одного и того же блока достаточно близкими.
Из кривых P — f (A0ÿ) и значений отношений средних времен видно, что наиболее надежным блоком усилителя является блок М -L Остальные блоки примерно равно надежны.
Построение зависимостей вероятности безотказной ра боты усилителя в. функции ht- Так как отказы блоков являются событиями независимыми, то вероятность без отказной работы усилителя Рь (/) может быть вычислена как произведение вероятностей безотказной работы бло ков, т. е.
4
- K t Z kiNi
Ру (V ) = Pi (ht) P2 м P s M P i M = e ** |
. |
Для минимальных и максимальных значений относи тельных коэффициентов опасностей отказов на основании таблицы расчета будем иметь
Р |
П t\ |
— />—V [29.5+28.5+14.8+30,7] |
-103.5Ло/ |
“уmin W ) |
- е |
= е |
|
P |
(X t) — é~Kot t41*8+ 41'5+21.S+45.9] __ -150,7Я0* |
||
Эти зависимости приведены на рис. 94.
Вычисление вероятности безотказной работы системы.
Пусть время непрерывной работы усилителя равно 100 час., а опасность отказов сопротивления для данного усилителя А0 = 0,008* 10“3. Тогда
• h t = 0,008* Ю"3*100 = 0,8* 10_3;
Р |
— g—103,5-0,8.10-3 _ g—82,8-10_3 Q 9 ^7 . |
|
Уmin |
1 |
, |
Р— /г-150,7.0,8.10-3 _ о - 121-10-3 — П 87
^Угаах |
е |
~~ е |
U ,° * |
Таким образом, можно гарантировать, что вероятность безотказной работы усилителя в конце 100 час. работы
Ру (ЮО) = 0,893 ± 0,024.
Вычисление среднего времени безотказной работы. Так как все элементы усилителя работают одновременно,' то среднее время безотказной работы вычисляется по фор-
муле (222) |
1 |
|
|
|
|
т |
= ____ |
1 |
= |
1200 час., |
|
cpmin |
т |
0,0 0 8 .1 0 -3 .1 0 3 ,5 |
|||
|
* • 2 |
|
|
|
|
|
»=1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
= |
835 час. |
сртах |
т |
0,008.10-3.150,7 |
|||
/=1
Таким образом, можно гарантировать, что среднее время безотказной работы усилителя будет находиться в пределах
Тср = 1017 ± 183 час,
§ 64. Расчет надежности с учетом режимов работы элементов
(Окончательный расчет)
Сущность метода расчета надежности с учетом режимов ра боты элементов состоит в том, что в расчетных формулах для опре деления общей опасности отказов изделия вместо табличных среднегрупповых опасностей отказов подставляются значения опасностей отказов А»; (ф), зависящие от режимов работы ф. Сле довательно, для того, чтобы производить более точный расчет на дежности аппаратуры, необходимо знать условия применения и режимы работы всех элементов, входящих в аппаратуру, и рас полагать зависимостями опасностей отказов элементов от усло вий применений.
Условия применения и режимы работы элементов могут быть определены либо расчетным путем, на основе принципиальной схемы узлов и блоков аппаратуры с учетом воздействия внешних эксплуатационных факторов, либо на основании испытания в ла бораторных условиях макетов и основных узлов изделия.
Элементы изделия находятся обычно в различных режимах работы, сильно отличающихся от номинальной величины. Это влияет на надежность как. изделия в целом, так и отдельных его составляющих. Выполнение окончательного расчета надежности возможно только при наличии данных о коэффициентах нагрузки отдельных элементов и графиков зависимости величин опасности отказов элементов от их электрической нагрузки, температуры окружающей среды и других факторов, т. е. для окончательного расчета необходимо иметь зависимости:
h (Ф) = / (К„, П . . .).
Эти зависимости приводятся либо в виде графиков, либо в виде так называемых поправочных коэффициентов опасности отказов
ДЯ^н,-АЯг, позволяющих учесть влияние различных факторов на
надежность изделия.
Окончательные расчеты надежности основываются на следую щих допущениях:
—отказ любого элемента изделия приводит к отказу всего изделия;
—отказы элементов изделия являются событиями случай
ными и независимыми;
— опасности отказов всех элементов изделия не зависят от времени, т. е. не происходит старение'Элементов
(t) = const.
Для расчета надо знать режимы работы каждого элемента (групп элементов) аппаратуры (Ка, t°. и др.); количество элемен тов каждого типа с одинаковыми режимами Nt; опасности отказов элементов различных типов при соответствующих режимах ра боты (ф). Расчет общей опасности отказов изделия производится по обычной формуле
Л (1|>) = 2 -Ntxt (ф), |
(225) |
1=1 |
|
где К — количество групп однотипных элементов с одинаковыми режимами.
При расчете простых устройств, содержащих небольшое ко личество элементов, суммирование опасностей отказов проводится поэлементно:
Л (1>) = 2 (Ч>). (226)
где N — общее число элементов в устройстве.
Определение величин опасностей отказов производится одним из следующих способов:
—применением расчетных графиков;
—использованием поправочных коэффициентов опасностей отказов (щ)\
—по эксплуатационным поправочным коэффициентам (К%), позволяющим производить пересчет опасностей отказов для раз личных условий работы аппаратуры.
I
§65. Метод расчета надежности
сиспользованием! графиков
Вгл. VII приведен ряд графиков и формул, характеризующих зависимость вида
h = f т ,
где ф — режимы и условия'Применения элементов.;