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可靠性预计及元器件计数法案例

嘉峪检测网        2023-06-22 13:59

一、可靠性预计的定义
 
估计产品在给定的工作条件下的可靠性而进行的工作。根据组成产品的单元可靠性来推算产品是否满足规定的可靠性要求。
 
 
二、可靠性预计的目的
 
判断是否能够达到可靠性指标要求
不同设计方案的对比分析
确定设计的薄弱环节
为可靠性增长试验、验证试验等提供数据
为可靠性分配的合理性提供对照依据
 
三、常用预计方法
 

方法名称

可预计的参数

应用条件

适用阶段

评分预计法

MTBF,λ

需要有经验的技术人员和专家参与可靠性设计工作

论证、方案、初步(初样)设计

元器件计数法

λ,Rm(t)

元器件种类、数量、质量等级、工作环境已基本确定;能找到相关的数据

研发阶段的早期

应力分析法

λ,Rm(t)

元器件的具体种类、数量、质量等级、工作环境等已确定;能找到相关的数据手册,可提供经验公式和数据

研发阶段的中期

相似产品法

MTBF,λ,Rm(t)

具有相似产品的可靠性数据

论证、方案、初步(初样)设计

 
四、可靠性预计的一般步骤
 
第一步:明确所预计的可靠性指标,如任务可靠度、故障率等;
第二步:选择可靠性预计方法。
第三步:进行可靠性预计。
第四步:确定预计结果是否满足产品可靠性要求,如果满足要求,完成预计工作;否则,返回第三步。
 
五、元器件计数法预计案例
 
元件记数法适用于电子设备方案论证阶段和初步设计阶段,元器件的种类和数量大致已确定,但具体的工作应力和环境等尚未明确时,对系统基本可靠性进行预计。
其基本原理是对元器件“基本故障率”的修正。
其计算步骤是:
先计算设备中各种型号和各种类型的元器件数目,然后再乘以相应型号或相应类型元器件的基本故障率,最后把各乘积累加起来,即可得到部件、系统的故障率。
通用公式:
 

 
 
优点:只使用现有的工程信息,不需要详尽地了解每个元器件的应力以及它们的逻辑关系,就可以迅速估算出该系统的故障率。
 
案例1:
 
某电子设备由4个调整二极管、2个合成电阻器、4个云母电容器组成,所有器件都是国产的,质量等级都是 B1 。设备的工作环境为战斗机座仓。计算该设备的基本可靠性。
 
计算步骤:
 
(1)国产器件,使用GJB/Z 299B-98 ;
 
(2) 确定设备的工作环境类别:AIF
 
 
(3) 确定元器件的种类:调整二极管、合成电阻器、云母电容器;
(4) 确定元器件的质量等级,全部为 B1 ;
(5) 查 GJB/Z 299B-98 中的表 5.2-15 、表 5.2-17 、表 5.2-18 ,确定元器件的通用失效率:
调整二极管:λ1 = 2.24×10-6/h
合成电阻器:λ2 = 0.05×10-6/h
云母电容器:λ3 = 0.12×10-6/h
 
(6) 查 GJB/Z 299B-98 中的表 5.2-24 、表 5.2-25 ,确定元器件的质量系数:
调整二极管:πQ1 = 0.6;合成电阻器:πQ2 = 0.6;云母电容器:πQ3 = 0.5
(7)确定元器件的数目:
调整二极管:N1=4
合成电阻器:N2=2
云母电容器:N3=4
(8)计算设备的基本可靠性:
λ= N1λ1πQ1 + N2λ2πQ2 + N3λ3πQ3 =4×2.24×0.6+2×0.05×0.6+4×0.12×0.5=5.676×10-6/h
设备使用年限=1/λ =176180.4(h) ≈20年
 
案例2:
改进方案:
 

 
计算效费比:
结论:
 
 
 

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来源:《可靠性工程师手册》