Шпора по вибропрочности

Бесплатно!

Содержание

1. Вибропрочность. Виброустойчивость

РЭС испытывают механические динамические воздействия, качественно характеризуемые диапазоном частот колебаний, амплитудой, ускорением и временем действия. Качественно все виды механических динамических воздействий делятся на вибрационные, ударные, инерционные(линейные ускорения) и акустический шум. Под вибрацией РЭС понимают длительные закономерные процессы в ее конструкции, которые влияют на работу РЭС. Вибрация – наиболее опасный вид воздействия и самый распространенный. Источники вибрации – работа силовых агрегатов* воздействия окружающей среды. Вибрации делятся на периодические и случайные. Периодические – у которых стабильное значение частоты. Они делятся на широкополосные и узкополосные. Случайные – вибрации, параметры которых могут быть оценены только математически. Устойчивость РЭС к механическим воздействиям принято характеризовать ее вибропрочностью и виброустойчивостью.

Вибропрочность – это способность конструкции РЭС противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений. Виброустойчивостью называют способность конструкции РЭС выполнять свои функции при вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений (т.е. аппаратура должна работать без изменения своих функциональных параметров). При этом РЭС характеризуется прочностью – способностью конструкции выдерживать нагрузки без остаточных деформаций и разрушений. Пределом прочности называют предел, при котором конструкция разрушается.

2. Критерии вибропрочности конструкции

Вибропрочность – это способность конструкции РЭС противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений. Критериями вибропрочности являются:

— отсутствие механических резонансов (т.е собственная частота механических колебаний конструкции не совпадает с частотой внешних механических колебаний). f0=1/2π*корень(к/m). Условия f0/fвн.в>2 достаточно для хорошей вибропрочнсоти конструкции.

— чтобы допустимая расчетная перегрузка на резонансной частоте была больше чем перегрузка в техническом задании.

— Необходимо чтобы не наступала «усталостная» перегрузка

3. Расчетные модели для оценки вибропрочности конструкции.

Вибропрочность – это способность конструкции РЭС противостоять разрушающему воздействию вибрации в заданных диапазонах частот и ускорений. В данном случае элементы конструкции представляют в виде упрощенных моделей. Различают два вида:

1)      Балочные элементы – упругие тела призматической формы, высота которых мала по сравнению с длиной. Концы таких элементов могут быть: а) жестко защемлены(прогиб и угол поворота = 0);  б) оперты(прогиб и изгибающий момент = 0): в) свободны(изгибающий момент и перерезывающая сила = 0). Сварку и пайку приравнивают к жесткому защемлению, винтовое закрепление относят к опоре, и при большом количестве винтов к замещению. Условия замещения – жесткость корпуса значительно превышает жесткость выводов. Жесткость – это отношение величины силы и величины деформации, вызванной этой силой.

2)      Пластичные элементы  — все планарные элементы конструкции, закрепленные определенным образом. Наименьшей жесткостью, а следовательно и наименьшей собственной частотой, обладает печатная плата. Вибропрочность конструкции обычно оценивают по собственной частоте печатной платы, при этом плату с установленной на ней ЭРЭ представляют прямоугольной формой с равномерно распределенной нагрузкой.

4. Конструктивные способы защиты от механических воздействий.

Есть несколько способов защиты: увеличение жесткости конструкции, изменение соответственно массы конструкции, изменение собственной резонансной частоты конструкции, применение виброизоляторов. Виброизолятор представляет собой конструкцию, определяющую упругий и денфирующий элемент. Упругие силы в виброизоляторе создаются стальными пружинами, упругой составляющей жесткости резиновых или полимерных материалов, упругостью резины или троса.  Виброизоляторы могут эффективно работать только при номинальной нагрузке амортизации. Снижение нагрузки ведет к повышению жесткости, а повышение ведет к снижению надежности системы.

5. Резонансные частоты РЭС, их расчет

При расчете свободных колебаний принимают след. допущения: а) упругая ось балки совпадает с центром массы; б) при колебаниях все точки балки совпадают с перпендикуляром к первоначальному направлению оси и все поперечные сечения балки остаются плоскими; в) в системе действуют силы упругого действия и инерции.

6. Виброизоляция

Защита от перегрузок осуществляется с помощью виброизоляторов (амортизаторов), которые ослабляют вибрационные воздействия на объект. Виброизолятор представляет собой конструкцию, определяющую упругий и денфирующий элемент. Упругие силы в виброизоляторе создаются стальными пружинами, упругой составляющей жесткости резиновых или полимерных материалов, упругостью резины или троса.  Виброизоляторы могут эффективно работать только при номинальной нагрузке амортизации. Снижение нагрузки ведет к повышению жесткости, а повышение ведет к снижению надежности системы. Основные параметры виброизоляторов: номинальная нагрузка амортизации, при которой прогиб упругого элемента находится в пределах рекомендуемых значений; частота свободных колебаний при номинальной нагрузке вдоль основной оси; статический прогиб при номинальной нагрузке; жесткость амортизатора. Амортизаторы классифицируются по частоте и по типу упругого элемента: резино-металлические, пружинные с фрикционным денфированием, цельно-металлические с фрикционным денфированием, цельно-металлические со структурным денфированием. Для расчета виброизолятора необходимо знать: массу конструкции, размер блока, диапазон частот внешних механических вибраций, направление действия возбуждающих колебаний, диапазон климатических воздействий, параметры амортизаторов. Условия рационального монтажа формируются следующим образом: а) общая статическая грузоподъемность всех амортизаторов равняется весу блока; б) центр масс и центр жесткости конструкции (т.е. точка приложения равнодействующих сил реакции амортизатора) совпадают или лежат на одной вертикали. Лучшее расположение если ЦЖ ниже ЦМ.

7. Статический и динамический расчеты системы виброизоляторов

Расчет системы с виброизоляторами делится на две задачи – статическую и динамическую.

— Статический расчет заключается в выборе виброизолятора, расстановки (определении координат установки), статического прогиба (в случае если амортизаторы имеют разный прогиб, то необходимо рассчитать толщину пластин). Координаты центра жесткости можно определить через статические моменты жесткости относительно координатных плоскостей. хк=сумма(kxi*xi)/сумма(k*xi), где xi, yi, zi – координаты расположения амортизаторов; kx, ky, kz – жесткость виброизоляторов по направлениям осей координат. Аналитически условия рациональной расстановки представляются в виде: 1) сумма Piн = mg; 2) система Pнi * xi =0; 3) система сумма (Pi*xi*yi)=0. Это уравнение говорит, что общая грузоподъемность равна весу. Сумма моментов реакций амортизаторов должна быть равна нулю. Сумма центробежных моментов должна быть равна 0. Чтобы решить эти уравнения необходимо задать доп. условия (координаты расположения определенного числа амортизаторов, либо симметричное расположение ЦМ). В результате определяют координаты всех амортизаторов и их реакцию.

— динамический расчет – определение эффективности амортизации. Качество амортизации характеризуется коэффициентом виброизоляции, который показывает во сколько раз амплитуда перемещения объекта больше или меньше амплитуды перемещения основания.

8. Основные схемы монтажа виброизоляторов

Условия рационального монтажа формируются следующим образом: а) общая статическая грузоподъемность всех амортизаторов равняется весу блока; б) центр масс и центр жесткости конструкции (т.е. точка приложения равнодействующих сил реакции амортизатора) совпадают или лежат на одной вертикали. Лучшее расположение если ЦЖ ниже ЦМ.

9. Нормальный тепловой режим

Под тепловым режимом РЭС понимают пространственно-временное распределение температуры в пределах конструкции. Количественно тепловой режим принято характеризовать температурным полем и перегревом. Температурное поле – это совокупность численных значений температуры в различных точках конструкции в определенный момент времени. Температурное поле может быть стационарным и равномерным – стационарное, когда температура во всех точках постоянна, а равномерное, когда температура постоянна в любой момент времени.

Нормальным тепловым режимом называется режим при котором выполняются следующие условия: а) температура всех узлов и деталей конструкции при заданных условиях эксплуатации не превышает предельно допустимое значение указанное в ТУ на эти узлы и детали; б) температуры всех узлов и деталей таковы, что обеспечивается работа с заданной точностью и надежностью.

10. Механизмы переноса тепла

Тепловой поток(количество тепла передаваемое от более теплого к менее) переносится за счет кондукции, конвекции и излучения. Кондукция – это перенос тепловой энергии при соприкосновении частиц вещества или отдельных тле имеющих разную температуру. Процесс теплообмена излучением основан на способности твердых, жидких, газообразных тел излучать и поглощать тепловую энергию в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона для двух тел, участвующих во взаимном теплообмене излучением. Процесс теплообмена между поверхностью твердого тела с одной температурой и некоторой газообразной средой с другой или жидкой  обусловленный естественным или принудительным перемещением среды около поверхности называется конвективным теплообменом.

11. Электротепловая аналогия

Электротепловая аналогия — способ, позволяющий сводить расчёт тепловых систем к расчёту электрических схем. Для этого тепловые величины заменяются их электрическими аналогами. Затем рассчитывается электрическая схема и находится искомая тепловая величина. Теория расчёта электрических цепей довольно хорошо изучена, существует много различных методов расчета, а также компьютерных программ, выполняющих необходимые вычисления. Поэтому приведя тепловую схему к её электрическому аналогу уже не составит большого труда произвести необходимые вычисления. Каждому узлу схемы ставится в соответствие определенная температура, а переменные величины в схеме подчиняются законам Ома и Кирхгофа. На основании этого схемы могут быть преобразованы в упрощенные.

12. Класс конструкции, признаки

Все конструкции РЭС делятся на 3 класса. Класс объединяет общие признаки и одинаковую физическую основу протекания тепловых процессов:

— конструкции с объемной нагретой зоной; конструкция с планарной нагретой зоной; источники тепла размещены на металлических пластинках-теплостоках. Характеристики: ФЯ расположены в блоке; конструкция из одной ФЯ; ?

13. Методы теплового моделирования (тепловые модели)

Существует три метода теплового моделирования: метод изотермических поверхностей, метод однородного анизотропного тела, физический метод.

а) в конструкции выделяют условную поверхность нагретой зоны, на которой температура будет одинакова или условно одинакова. второй как правило берут поверхность кожуха. И считают что теплообмен идет между поверхностью нагретой зоны и поверхностью кожуха. Задача усложняется если в качестве нагретой зоны берем ФЯ, ФУ или элемент. б) конструкции у которых теплофизические процессы разные по осям координат представляют в виде модели анизотропного тела. Согласно электротепловой аналогии эту схему можно рассматривать как электрическую. И можно найти суммарную тепловую проводимость. Сигма=лямда*S/l. S = площадь параллелепипеда, l – длина стороны, совпадающей с направлением теплового потока. Исходя из геометрических размеров можно определить тепловые проводимости всей конструкции по осям. в) физический метод – для определения теплофизического процесса в конструкции изготовляют реальную модель конструкции, помещают в нее тепло-физические датчики и определяют температуру внутри этой конструкции.

14. Математические методы расчета тепловых режимов

три метода – последовательных приближений, тепловых характеристик, коэффициентный метод. а) метод заключается в последовательном уточнении результатов, полученных в предыдущем этапе расчета. Необходимость подобного метода вызвана зависимостью αк от t1 и t2. Порядок расчета: задается температура конструкции в первом приближении. находится среднее значение температуры среды, для средней температуры выбирают параметры для расчетов критериальных параметров. Находят определяющий размер конструкции. По критериальным соотношениям находят тепловые проводимости. Находят расчетное значение температуры. Проводят сравнение. б) под тепловой характеристикой принято понимать зависимость перегрева от выделяющей мощности. Задается точка перегрева. Далее расчет ведется как в методе последовательных приближений до определения суммарной тепловой проводимости включительно. Затем определяется значение теплового потока, который может рассеять конструкция при присущих ей геом размерах, перегреве и температуре окружающей среды. На практике тепловая характеристика строится по 2 точкам. в) коэффициентный метод базируется на экспериментальных тепловых моделях и состоит в определении изменения тепловых характеристик, как при изменении параметров самой конструкции, так и параметров окружающей среды.

15. Суть метода изотермических поверхностей

а) в конструкции выделяют условную поверхность нагретой зоны, на которой температура будет одинакова или условно одинакова. второй как правило берут поверхность кожуха. И считают что теплообмен идет между поверхностью нагретой зоны и поверхностью кожуха. Задача усложняется если в качестве нагретой зоны берем ФЯ, ФУ или элемент.

16. Суть метода анизотропного тела

б) конструкции у которых теплофизические процессы разные по осям координат представляют в виде модели анизотропного тела. Согласно электротепловой аналогии эту схему можно рассматривать как электрическую. И можно найти суммарную тепловую проводимость. Сигма=лямда*S/l. S = площадь параллелепипеда, l – длина стороны, совпадающей с направлением теплового потока. Исходя из геометрических размеров можно определить тепловые проводимости всей конструкции по осям.

17. Тепловые схемы конструкций РЭС:

а) С «объемной» НЗ

б) с планарной НЗ

в) с планарной НЗ на металлических основаниях

18. Классификация систем охлаждения

Системой охлаждения называют совокупность устройств и элементов используемых для уменьшения локальных и общих перегревов.

— в зависимости от передачи тепла и вида теплоносителя системы делятся на: кондуктивные, воздушные, жидкостные, испарительные, комбинированные.

— от характера контата теплоносителя и ист тела: прямого действия и косвенного действия.

— по режиму работы: охлаждения, термостатирования, нагревания.

— по назначению: общего назначения, локального назначения, на разомкнутую систему, на замкнутую систему.

19. Выбор систем охлаждения на ранних стадиях конструирования

Применяются: естественно-воздушное охлаждение, естественное и принудительное воздушное охлаждение, принудительное воздушное охлаждение, жидкостное охлаждение, принудительное жидкостное охлаждение, принудительное жидкостное и естественное охлаждение. Исходные данные для выбора системы охлаждение: суммарная мощность рассеиваемая в блоке, диапазон возможных изменений температуры окружающей среды, время непрерывной работы, допустимое значение рабочей температуры РЭ, пределы изменения давления окружающей среды, коэффициент заполнения.1-только воздушное охл, 2 –естественное и принуд воздуш, 3 – принуд воз дохл, 4 – принуд возд и жидк, 5 – принуд жидк охл, 6 – принуд жидк и естест испарит, 7 – принуд жидк и принуд и естест испарит, 8 – естествен и принуд испарит, 9 – принуд испра охл.

20. Системы естественного охлаждения, особенности

Она организуется с помощью перфорации корпуса(отверстия в корпусе через которые может втекать холодный воздух и вытекать горячий. При размещении отверстий сбоку теплонагрузки элементы аютрасполаг ближе к ним. Перфорируемый корпус характеризуется коэффициентом перфорации. Расчет теплового режима производится для глухого корпуса и потом умножается на поправку перфорации.

21. Системы вынужденного охлаждения и их особенности

а) воздушного

б) жидкостного

в) испарительного

Принудительное воздушное охлаждение осуществляется с помощью воздуходувок. Конструкции бывают 3 типов: с проточным обдувом(вентилятор стоит на входе), с вытяжным обдувом (вентилятор стоит на выходе), с проточно-вытяжным обдувом. Требования к конструкции: наличие свободного пространства в НЗ для протекания холодного воздуха, отсутствие в конструкции аэродинамических теней, теплонагруженные элементы должны стоять на выходе прибора, на входе-выходе ставятся фильтры-сетки для поглощения. Тепло выделяемое НЗ передается воздушному потоку конвекцией. Некоторая часть тепла излучением и через крепления передается на корпус. Тепло с корпуса конвентируется в пространство, а часть отдается воздушному потоку протекающему внутри корпуса. Изотермической поверхностью является корпус. Считаем воздушный поток прозрачным для излучения.

Принудит жидк: все тепло, которое есть в конструкции, стекается в теплосток, который припаивается к трубопроводу. Основная часть тепла передается на теплосток кондукцией, а с корпуса излучением и конвекцией. Изотермической поверхностью в этом случае является поверхность корпуса и НЗ. Сопротивление между теплостоком и стенкой трубы мало. Тепловое сопротивление трубы так же мало и им можно пренебречь.

22. Оценочный расчет тепловых режимов

а) с естественным воздушным охлаждением

б) с принудительным воздушным охлаждением

в) с принудительным жидкостным

23. Тепловые трубы

Тепловая труба, теплопередающее устройство, способное передавать большие тепловые мощности при малых градиентах температуры. Тепловая труба представляет собой герметизированную конструкцию (трубу), частично заполненную жидким теплоносителем. В нагреваемой части Тепловая труба (в зоне нагрева, или испарения) жидкий теплоноситель испаряется с поглощением теплоты, а в охлаждаемой части Тепловая труба (в зоне охлаждения, или конденсации) пар, перетекающий из зоны испарения, конденсируется с выделением теплоты. Движение пара от зоны испарения к зоне конденсации происходит за счёт разности давлений насыщенного пара, определяемой разностью температур в зонах испарения и конденсации. Возвращение жидкости в зону испарения осуществляется либо за счёт внешних воздействий (например, силы тяжести), либо под действием капиллярной разности давлений по капиллярной структуре (фитилю), расположенной внутри Тепловая труба (чаще всего на её стенках). В связи с тем, что Тепловая труба с капиллярной структурой для возврата жидкости могут работать независимо от ориентации в поле тяжести и в невесомости, наиболее распространён именно этот тип

24. Микрохолодильник Гильтье

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту. При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников. Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного р-типа в паре, которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Протекающий электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур. Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70К. Достоинством элемента Пельтье является небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования. Недостатком элемента Пельтье является очень низкий коэффициент полезного действия, что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Кроме того элементы Пельтье с размерами более 60 мм x 60 мм практически не встречаются. Несмотря на это, элементы Пельтье нашли широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C. Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур, или энергетическая эффективность охладителя не важна. Например, элементы Пельтье применяются в маленьких автомобильных холодильниках, так как применение компрессора в этом случае невозможно из-за ограниченных размеров, и, кроме того, необходимая мощность охлаждения невелика. Кроме того, элементы Пельтье применяются для охлаждения устройств с зардовой связью в цифровых фотокамерах. За счёт этого достигается заметное уменьшение теплового шума при длительных экспозициях(например в астрофотографии). Многоступенчатые элементы Пельтье применяются для охлаждения приёмников излучения в инфракрасных сенсорах.

26. Кондуктивная связь и методы борьбы с ней

Кондуктивная наводка возникает из-за наличия общей нагрузки, общих цепей для полезного и наводимого сигналов. В качестве таких цепей чаще всего выступают общие участки корпуса. При анализе  всегда можно выделить источник наводимого напряжения и усиления этого напряжения, а  так же паразитную связь между ними. На общем сопротивлении под действием тока возникает напряжение. При импульсном режиме работы если в цепи возникнет напряжение помехи и это может привести к сбою в работе прибора. Поэтому при проектировании цепи питания необходимо чтобы общее сопротивление было минимальным.

Примеры борьбы с кондуктивными наводками:

— в пленочных схемах уменьшение сопротивления или питания достигается увеличением проводников, но не всегда удается решить задачу таким образом. В цифровой технике применяются объемные шины питания.

— схемотехнические методы борьбы с кондуктивными наводками – использование фильтрующих или развязывающих цепей – применяются RC-фильтры. Здесь в кач-ве   используется сопротивление самого проводника, а С – это емкость, которая является фильтрующей.

28. Экранирование

Это локализация эл-м энергии в определенном пространстве за счет ограничения ее распространения всеми возможными способами. По принципу действия экраны бывают: электростатические, магнитостатические, электромагнитные. Электростатическое экранирование состоит в замыкании эл поля на поверхности мет массы экрана и передачи эл зарядов на корпус устройства. Магнитостатическое основано на замыкании магнитного поля в толще экрана, происходит за счет его повышенной магнитопроводимости.  Электромагнитное основано на использовании магнитной индукции. Существует коэффициент эффективности экранирования – это отношение напряжений эл и магн полей в экранированной и неэкранированной зоне.

30. Контроль

Контролем называется процесс получения и обработки информации, оценивающей соответствие изделия нормативно-технической документации. Качество определяется как степень совершенства продукции, которая фиксируется требованиям, учитывающим запросы потребителя и возможности производства. Понятие качества продукции ставят в зависимость ряд этапов ее создания. На этапе проектирования – это соответствие технологическому заданию. На этапе производства – соответствие требованиям технической документации, на этапе применения – степень удовлетворения потребителя.

Существует много методов оценки качества продукции. Критерием качества является коэффициент качества, который принимают равным 1, и в зависимости от брака, претензий потребителей он снижается. Всего в РЭС существует 8 групп свойств, соответствующих 8 группам показателей качества: по назначению, надежности, технологичности, экономичности, эргономичности, эстетичности, патентно-правовые и т.д.

31. Технология проведения контроля

Технологически контроль проводится для проверки правильности как отдельных технол операций, так и всего хода технологического процесса. Все виды делятся на неразрушающий и разрушающий. Разрушающий – контроль на предел прочности, вибрации. В этом случае определяют предельные границы годности изделия.

32. Классификация контроля

— по способам контроль бывает визуальный, геометрический, механический, электрический, физико-химический,

— по степени охвата контроля

— по периодичности: непрерывный, периодический, инспекторский

— по степени участия человека: ручной, полуавтоматический, автоматический

— по способу оценки результатов контроля: допускной, количественный

— по использованию результатов: пассивный, активный.

33. Надежность

Надежность – это свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных условиях. Это качественное понятие, которое определяется которое определяется многими переменными факторами, которые в большинстве своем являются случайными величинами. Надежность является основным показателем качества радиоизделия. Качество – это совокупность свойств, определяющих степень пригодности РЭС. Основными из них являются: работоспособность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость. Надежность является функцией времени. В какой-то момент времени наступает событие после которого выходные параметры выходят за пределы установленных норм.  Отказом называется событие после которого РЭС не выполняет своих функций в установленном объеме. По степени и видам их делят: постепенные отказы – возникаю в связи с постепенными изменениями параметров в течении времени хранения, транспортировки, эксплуатации из-за из-за необратимых медленных физико-химических процессов происходящих в РЭС, в результате их износа и старения. Внезапные отказы возникают в результате скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров. Это чисто случайное явление. Полный отказ ведет к полному разрушению работоспособности. Частичный отказ ведет к ухудшению качества функционирования. Независимый отказ происходит в результате выхода из строя какого-либо элемента независимо от того приводит это к отказу других элементов или нет. Зависимые отказы происходят за счет выхода из строя взаимосвязанных элементов.

34. Качественные показатели надежности

Работоспособность – это состояние РЭС при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами установленными тех документацией. Безотказность – свойство РЭС сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Долговечность – свойство РЭС сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для тех обслуживании я и ремонтов. Ремонтопригодность – свойство РЭС заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению, устранению отказов. Сохраняемость – свойство РЭС сохранять эксплуатационные показатели в течение срока хранения и транспортировки.

35. Количественные показатели надежности

Надежность системы характеризуется степенью ее безотказности во времени. Вероятность безотказной работы системы равноценная вероятности  надежной работы. Если известно что система должна работать в течение времени t , то вероятность того что она будет работать безотказно будет равна: Р(t)>P(T>t). Т.к. любая система состоит из элементов, то ее надежность зависит от надежности элементов. Зная надежности элементов можно определить надежность всей системы. Явление обратное надежности – ненадежность. Если надежность равна p(t) , то ненадежность равна q(t)=1-p(t). В реальных условиях вероятность надежной работы элементов определяется экспериментальным путем. Так же в качестве количественной меры надежности можно назвать интенсивность отказов. Эта мера не является единственно возможной, но она позволяет определить время и вероятность безотказной работы. Интенсивность отказов – статистическая оценка, ее нельзя рассчитать, можно только найти, имея статистические данные об отказах, полученные либо при эксплуатации либо во время испытаний.

36. Расчет надежности по внезапным отказам.

а) метод прикидочного расчета

б) метод ориентировочного расчета

в) метод окончательного расчета

г) матричный метод расчета

Рост сложности РЭС ведет к снижению ее надежности. Низкая надежность ведет к экономическому ущербу. Задача обеспечения надежности решается на всех этапах изготовления РЭС, начиная с выработки тех задания на проектирование.

Прикидочный расчет ведется по блок схеме РЭС, ориентировочный по принципиальной схеме, окончательный расчет по опытному образцу РЭС с учетом режима работы и его конструктивного оформления.

Прикидочный расчет производится на стадии эскизного проектирования. Методы расчета: расчет по усредненной интенсивности отказов, коэффициентный метод, расчет по показателям надежности, расчет по среднегрупповой интенсивности отказов. По усредненной интенсивности отказов: применяется для оценки надежности при сравнении нескольких вариантов блок схемы проектируемой РЭС, а так же для определения минимального уровня надежности элементов, при котором возможно обеспечение требуемой надежности без резервирования. Расчет ведется по следующим допущениям: лямда=const, все элементы схемы равнонадежны, все элементы работают одинаковое время. Суть расчета заключается в следующем: определяется число АЭ в каждом блоке, определяется число пассивных элементов приходящихся на один АЭ. по таблицам находят среднюю интенсивность отказов выбранных элементов, рассчитывают показатели надежности при этом не учитывают условия эксплуатации. Коэффициентный метод: дополняет метод по усредненной интенсивности, учитывая факторы, которые влияют на надежную работу прибора. Для расчета вводится коэффициент, который учитывает всю совокупность факторов, характерных для эксплуатации. Расчет по показателям надежности: по этому методу можно посчитать надежность РЭС с неодновременно работающими элементами. Данный метод оказывается очень удобным для расчета норм надежности на отдельные узлы проектируемой РЭС по выбранной блок-схеме и заданной величины вероятности исправной работы. Расчет сводится к определению показателей надежности РЭС и ее отдельных узлов. Расчет по среднегрупповой интенсивности: известны типы элементов, интенсивность их отказов, интенсивность отказов одного типа элементов одинакова. Подбираются элементы которые могут работать в данных условиях. Расчет ведется для крайних случаев интенсивности отказов. Все элементы разбиваются на несколько групп с одинаковой интенсивностью отказов. По таблицам находят их минимальное и максимальное значения. Определяется интенсивность отказов системы. Определяют наработку на отказ. Вероятность надежности. И затем условие надежности работы при заданных условиях.

Ориентировочный расчет: ведется по принципиальной схеме со знанием набора типовых элементов. Рассмотрим коэффициентный метод расчета: который применяется даже тогда, когда интенсивности отказов известны для небольшого количества элементов. Берется интенсивность отказа известного элемента за эталон, остальные берутся экспериментально, т.е. пространственная информация об основном элементе и точечная для других. Для взятого расчета работы для каждого элемента системы находят коэффициент надежности. Имея коэффициент надежности для каждого элемента можно найти суммарный для системы.

Окончательный расчет: этот расчет производится по опытному образцу РЭС. Уже известна надежность элементов, надежность вида их соединений, реальные режимы всех элементов, определяющие факторы эксплуатации, конструктивное оформление блока и т.д. Расчет выполняется так же, как и ориентировочный. Отличие только в том, что интенсивность отказа элементов выбирается с учетом реального режима работы.

37. Аналитические методы расчета параметрической надежности

а) метод максимума-минимума

б) метод квадратичного сложения

в) вероятностный метод

а) в основе метода положено предположение, что в схеме имеет место сочетание либо предельно плюсовых уходов параметров РЭС от номинала, либо предельно отрицательных. Исходя из этого предположено произведение суммирования всех предельных отклонений параметров элементов цепи. Недостатком этого метода является то, что здесь рассматриваются крайние значения допуска для всех элементов. В реальных условиях такого не бывает.

б) При использовании этого метода делаются допущения, что отклонение параметров элементов величины случайные с математическим ожиданием = 0. Для определения поля допуска производят квадратичное сложение погрешности. Этот метод так же прост, но ужесточает определение допусков.

в) В этом случае делают допущение что отклонение параметров элементов являются случайными величинами, но с математическим ожиданием не равным 0. В основу метода положено следующее правило суммирования: алгебраическое суммирование величин, характеризующ центры группирования погрешностей составляющих звеньев, квадратичное суммирование величин характеризующих разброс погрешности составляющих звеньев.

38. Экспериментальные методы расчета параметрической надежности:

а) метод малых приращений

б) метод парциальных характеристик

в) метод граничных испытаний

г) метод матричных испытаний

Метод малых приращений применяется для экспериментального определения абсолютного и относительного коэффициента влияния.

40. Структурное резервирование

Резервирование – это способ повышения надежности путем введения резервных элементов, являющихся избыточными по отношению к минимальной функциональной структуре РЭС, необходимые и достаточные для выполнения его заданных функций.   Структурное резервирование (или аппаратное) предусматривает
использование избыточных элементов ТС. Суть такого вида резервирования заключается в том, что в минимально необходимый вариант системы, элементы которой называют основными, вводятся дополнительные элементы, узлы, устройства либо даже вместо одной системы предусматривается использование нескольких идентичных систем. При этом избыточные резервные структурные элементы, узлы, устройства и т.д. предназначены для
выполнения рабочих функций при отказе соответствующих основных элементов, узлов и устройств.

44. Раздельное резервирование

В этом случае резервирование состоит из n резервных последовательно соединений, каждый из которых состоит и основного и запасных одиночных элементов, т.е. в качестве единицы резервирования здесь выбран элемент, в то время как при общем резервировании выбирается весь рабочий тракт. Используются одинаковые, т.е. равноценные по структуре элементы которые равнонадежны. Резервированные узлы соединены последовательно, поэтому надежность РЭС с раздельным резервированием определяется произведением надежностей. Раздельное резервирование при прочих равных условиях даст больший выигрыш по надежности, чем общее.

45. Мажоритарное резервирование

Мажоритарный элемент позволяет обеспечить режим одновременного штатного функционирования основного и резервных элементов РЭУ и исключает применение
специальных коммутационных узлов, устраняющих взаимное влияние основного и резервных элементов друг на друга. При этом отказ основного или резервного
элементов не влияет на работу оставшихся исправных элементов. В настоящее время нашло весьма широкое применение структурное резервирование с
мажоритарным элементом, оно используется для повышения надежности цифровых электронных устройств и цифровых систем.

46. Задачи оптимального резервирования

На практике возможности применения Резервирование ограничиваются допустимыми значениями массы, объёма, стоимости или др. параметров резервируемого устройства. Поэтому приходится решать задачу оптимального Резервирование, имеющую два аспекта: обеспечение максимального значения показателей надёжности при заданном значении ограничивающего фактора и обеспечение заданных значений показателей надёжности при минимальном значении ограничивающего фактора.

47. Испытания

Под испытанием понимают экспериментальное определение количественных и качественных характеристик объекта как результата воздействий на него: при его функционировании, при моделировании и воздействии внешних эксплуатационных факторов. при проведении испытаний выделяют три группы: задача получения экспериментальных данных, необходимых для проектирования; установления соответствия изделия проектным требованиям; определение предельного состояния аппаратуры. Цели испытаний непостоянный. Они меняются на различных этапах проектирования  и изготовления аппаратуры. Основные цели: экспериментальное подтверждение теоретических расчетов, оценка резервов, для повышения показателей качества, контроль условий производства, устранение дефектов. Проведение испытаний должно выявить: недостатки конструкции и технологии изготовления, отклонения от конструкции или технологии, скрытые случайные дефекта, не поддающиеся обнаружению при существующих методах технологич. контроля.

50. Механические испытания

Позволяют выявить наличие дефектов, провести оценку влияния деструктивных факторов на параметры качества РЭС, проверить соответствие параметров аппаратуры при механическом воздействии.

51. Виды механических испытаний

На обнаружение резонансных частот(), на виброустойчивость (с целью проверки работоспособности изделий во время вибрации в заданном диапазоне частот и ускорений), на вибропрочность(выявление производственных дефектов конструкции или монтажа, а так же дефекты механического характера, когда изделие находится в нерабочем состоянии и без электрической нагрузки), на ударную прочность(), на воздействие одиночных ударов(), на воздействие линейных нагрузок(), на воздействие акустических шумов().

52. Климатические испытания

Проводят для проверки работоспособности и сохранение внешнего вида в в пределах установленных в ТЗ под воздействием климатических факторов.

53. Виды климатических испытаний.

Испытания на теплоустойчивость, на влагоустойчивость, на воздействие солнечного излучения, на воздействие пыли, на воздействие соляного тумана, на брызгоустойчивость и водозащищенность, на воздействие атмосферного давления, на грибозащищеннось.

Детали:

Тип работы: Шпоры/шпаргалки

Предмет: Физика

Год написания: 2010

Добавить комментарий

Ваш email не будет показан.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.