Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Мая 2013 в 13:38, курсовая работа
Курсовая работа состоит из 47 страниц, 12 рисунков, 5 таблиц, 1 дополнения (схема электрическая принципиальная, спецификация, схема моделирования работы функционального узла), 2 источников.
Целью данной курсовой работы является исследование надежности стабилизатора напряжения/тока.
Для данного устройства были сформулированы критерии отказов и перехода к предельному состоянию, и рассмотрен принцип его действия по принципиальной и структурным схемам. А также выполнен ряд расчетов. Были получены показатели безотказности, как для всей системы, так и для каждого функционального элемента. Для коэффициентов готовности, коэффициента технического использования, коэффициента оперативной готовности и вероятности безотказной работы построены графики. Расчеты интенсивности отказов блоков сведены к таблице.
ВВЕДЕННЯ стор. 6
1 АНАЛІЗ ОБ’ЄКТА ТА УМОВ ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ стор. 7
1.1 Вибір об'єкта аналізу стор. 7
1.2 Аналіз властивостей об'єкту стор. 7
1.3 Аналіз умов використання стор. 8
1.4 Визначення критеріїв відмов і граничних умов стор. 10
1.5 Вибір і нормування показників надійності стор. 11
2 РОЗПОДІЛ ВИМОГ З НАДІЙНОСТІ СЕРЕД СКЛАДОВИХ
ЧАСТИН ТА ОРІЄНТОВНИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ стор. 13
2.1 Розподіл вимог з надійності серед складових частин стор. 13
2.2 Орієнтовний розрахунок надійності стор. 15
3 УТОЧНЮЮЧИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ
ОДНОГО З ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛІВ стор. 24
3.1 Початкові дані і попередній аналіз стор. 24
3.2 Уточнений розрахунок ПН при постійних інтенсивностях відмов стор. 25
3.3 Уточнений розрахунок ПН при деградаційних відмовах стор. 27
3.4 Узагальнення результатів уточненого розрахунку стор. 32
4 РОЗРАХУНОК ПОЛІВ ДОПУСКУ НА ВИЗНАЧАЮЧИЙ ПАРАМЕТР
ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛУ стор. 34
5 РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРИЧНОЇ НАДІЙНОСТІ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО
ВУЗЛА стор. 38
6 АНАЛІЗ НАДІЙНОСТІ ФУНКЦІОНАЛЬНОГО ВУЗЛА стор. 41
7 РОЗРОБКА ЗАХОДІВ ЩОДО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ ВИРОБУ стор. 44
ВИСНОВКИ стор. 46
Користуючись таблицями [1], а також на основі класифікації по ознаках властивостей даного виробу вибираємо номенклатуру показників надійності (ПН), що задаються. Згідно табл. 3.2 [1] номенклатура ПН, що задаються, наступна:
– один з визначальних показників безвідмовності і ремонтопридатності;
Згідно табл. 3.3 [1], і ознакам властивостей даного виробу номенклатура показників безвідмовності і ремонтопридатності такий:
Kг – коефіцієнт готовності;
То – середнє напрацювання на відмову;
Згідно табл. 3.5 [1] номенклатура показників довговічності наступна:
Тсл.ср. – середній термін служби.
На даному етапі був вибраний об’єкт аналізу, а також визначені його властивості. Були встановлені умови використання, норми механічних та кліматичних дій, визначені критерії відмов та граничних умов, та був проведений вибір і нормування показників надійності.
2 РОЗПОДІЛ ВИМОГ З НАДІЙНОСТІ СЕРЕД СКЛАДОВИХ ЧАСТИН ТА ОРІЄНТОВНИЙ РОЗРАХУНОК НАДІЙНОСТІ
2.1 Розподіл вимог з
надійності серед складових
Допущення, за допомогою яких і виконується орієнтовний розрахунок надійності, приведені нижче. Орієнтовний розрахунок надійності враховує вплив на надійність лише кількість та тип використовуваних елементів та основується на таких допусках:
1. Всі елементи даного типу рівнозначні, тобто величини інтенсивностей відмов для даних елементів однакові;
2. Всі елементи працюють в номінальному режимі, передбаченому технічними умовами;
3. Інтенсивності відмов усіх елементів постійні, тобто не враховуються процеси деградації;
4. Відмови окремих елементів являються подіями незалежними;
5. Всі елементи працюють одночасно;
6. Всі елементи в сенсі надійності знаходяться в послідовному з’єднанні.
Початковими даними для розрахунку та порівняння є наступні дані:
1. Час безвідмовної роботи – tб.р.=1000 годин;
2. Коефіцієнт оперативної готовності – Ко.г.=0,99;
3. Час виконання завдання – Тв.з.=30 годин;
4. Час відновлення – Тв=48 годин;
5. Вірогідність безвідмовної роботи – P(tб.р.)=0,95;
6. Довідкові дані з середньостатистичних значень інтенсивностей відмов кожного з елементу, що входять до складу кожного функціонального блоку даного приладу, приведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Середньостатистичні значення інтенсивностей відмов електричних елементів
Тип елемента |
Кількість елементів у функціональному вузлі |
Інтенсивність відмов, λ·106 1/год |
Функціональний вузол №1 | ||
Трансформатор |
1 |
0,01 |
Діодний міст (діод) |
1 |
0,016 |
Згладжуючий фільтр |
1 |
1,2 |
Резистор (недротяний) |
1 |
0,01 |
Електричний ключ |
1 |
0,039 |
Контакти пайки |
19 |
0,05 |
Функціональний вузол №2 | ||
Транзистор |
1 |
0,07 |
Операційний підсилювач |
1 |
0,024 |
Діод |
1 |
0,04 |
Резистор змінний (недротяний) |
1 |
0,01 |
Резистор (недротяний) |
2 |
0,01 |
Конденсатор |
2 |
0,014 |
Контакти пайки |
6 |
0,05 |
Функціональний вузол №3 | ||
Резистор (недротяний) |
2 |
0,01 |
Мікроамперметр |
1 |
18,5 |
Перемикач |
1 |
0,039 |
Контакти пайки |
4 |
0,05 |
Продовження таблиці 2.1
Тип елемента |
Кількість елементів у функціональному вузлі |
Інтенсивність відмов, λ·106 1/год |
Функціональний вузол №4 | ||
Діод |
2 |
0,04 |
Діод (стабілітрон) |
2 |
0,04 |
Конденсатор |
6 |
0,014 |
Резистор (недротяний) |
2 |
0,01 |
Контакти пайки |
16 |
0,05 |
Функціональний вузол №5 | ||
Резистор (недротяний) |
2 |
0,01 |
Конденсатор |
1 |
0,014 |
Резистор змінний (недротяний) |
1 |
0,01 |
Контакти пайки |
6 |
0,05 |
Функціональний вузол №6 | ||
Резистор (недротяний) |
1 |
0,01 |
Діод (світлодіод) |
1 |
0,04 |
Операційний підсилювач |
1 |
0,024 |
Конденсатор |
2 |
0,014 |
Контакти пайки |
11 |
0,05 |
2.2 Орієнтовний розрахунок надійності
На підставі табл. 2.1 зробимо орієнтовний розрахунок надійності, вважаючи всі елементи в даному виробі однотипними.
Для кожного
функціонального вузла
, (2.1)
де – кількість елементів у функціональному вузлі одного типу;
– середня інтенсивність відмови даного елементу у функціональному блоці;
n – кількість складових частин
Згідно формулі (2.1) для кожного з шести функціональних вузлів інтенсивності відмов будуть такими:
перший функціональний блок – ;
другий функціональний блок – ;
третій функціональний блок – ;
четвертий функціональний блок – ;
п’ятий функціональний блок – ;
шостий функціональний блок – .
Знайдемо загальну інтенсивність для виробу у цілому за допомогою формули
. (2.2)
Згідно (2.2) загальна інтенсивність відмови всього виробу буде .
Знайдемо коефіцієнти ваговитості для кожного з функціональних блоків за допомогою формули
. (2.3)
Коефіцієнти ваговитості для кожного з шести функціональних блоків згідно з (2.3) наступні:
перший функціональний блок – ;
другий функціональний блок – ;
третій функціональний блок – ;
четвертий функціональний блок – ;
п’ятий функціональний блок – ;
шостий функціональний блок – .
Знайдемо задану інтенсивність відмови для всього виробу в цілому за допомогою формули
, (2.4)
де =1000 годин;
=0,95.
Згідно з (2.4) .
Розрахуємо задану інтенсивність відмови для кожного функціонального блоку за допомогою формули
. (2.5)
Згідно з (2.5) задана інтенсивність відмови для кожного з блоків наступна:
перший функціональний блок – ;
другий функціональний блок – ;
третій функціональний блок – ;
четвертий функціональний блок – ;
п’ятий функціональний блок – ;
шостий функціональний блок – .
Необхідна вірогідність безвідмовної роботи кожного з функціональних вузлів визначається по формулі
, (2.6)
де =1000 годин.
Тоді для кожного з функціональних вузлів згідно з (2.6) необхідна вірогідність безвідмовної роботи буде такою:
перший функціональний блок – ;
другий функціональний блок – ;
третій функціональний блок – ;
четвертий функціональний блок – ;
п’ятий функціональний блок – ;
шостий функціональний блок – .
Зараз електричні елементи, котрі входять до складу даного пристрою та його функціональних блоків будемо вважати різними, тобто визначимо інтенсивності відмов по кожному типу номіналів елементів. Для цього будемо користуватись таблицею 2.2, в котрій приведені кожні типи номіналів елементів, а також для кожного з них інтенсивності відмов.
Таблиця 2.2 – Інтенсивності відмов кожного з елементів а також кожного з блоку пристрою
Елемент |
Дані по елементам |
Сумарна інтенсивність відмов λj= Nj·λj0·106 1/год | ||
Типономінал |
Кількість Nj |
Інтенсивність відмов, λj0·106, 1/год | ||
Функціональний вузол №1 | ||||
Трансформатор |
- |
1 |
0,96 |
0,96 |
Ключ |
- |
1 |
0,039 |
0,039 |
Продовження табл. 2.2
Елемент |
Дані по елементам |
Сумарна інтенсивність відмов λj= Nj·λj0·106 1/год | ||
Типономінал |
Кількість Nj |
Інтенсивність відмов, λj0·106, 1/год | ||
Функціональний вузол №1 | ||||
Діодний міст (діод) |
КД202А |
4 |
0,35 |
1,4 |
Згладжуючий фільтр (конденсатор) |
КСГ-1 |
4 |
0,02 |
0,08 |
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
1 |
0,12 |
0,12 |
Провідник (доріжка) |
- |
6 |
0,01 |
0,06 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
2,659 | |||
Функціональний вузол №2 | ||||
Транзистор |
КТ808А |
1 |
0,57 |
0,57 |
Операційний підсилювач (ОУ) |
К140 |
1 |
0,03 |
0,03 |
Діод |
КД202А |
1 |
0,35 |
0,35 |
Резистор (змінний недротяний) |
СП – I |
1 |
0,2 |
0,2 |
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
2 |
0,12 |
0,24 |
Конденсатор |
КСГ-1 |
2 |
0,02 |
0,04 |
Провідник (доріжка) |
- |
4 |
0,01 |
0,04 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
1,43 | |||
Продовження табл. 2.2
Елемент |
Дані по елементам |
Сумарна інтенсивність відмов λj= Nj·λj0·106 1/год | ||
Типономінал |
Кількість Nj |
Інтенсивність відмов, λj0·106, 1/год | ||
Функціональний вузол №3 | ||||
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
2 |
0,12 |
0,24 |
Мікроамперметр |
- |
1 |
18,5 |
18,5 |
Перемикач |
- |
1 |
0,039 |
0,039 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
18,78 | |||
Функціональний вузол №4 | ||||
Діод |
КД202А |
2 |
0,35 |
0,7 |
Стабілітрон |
Д816Г |
2 |
0,09 |
0,18 |
Конденсатор |
КСГ – 1 |
6 |
0,02 |
0,12 |
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
2 |
0,12 |
0,24 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
1,24 | |||
Функціональний вузол №5 | ||||
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
2 |
0,12 |
0,24 |
Конденсатор |
КСГ – 1 |
1 |
0,02 |
0,02 |
Резистор (змінний недротяний) |
СП – I |
1 |
0,2 |
0,2 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
0,46 | |||
Функціональний вузол №6 | ||||
Резистор (постійний недротяний) |
МЛТ-2 |
1 |
0,12 |
0,12 |
Світлодіод |
КД202С |
1 |
0,35 |
0,35 |
ОУ |
К140 |
1 |
0,03 |
0,03 |
Конденсатор |
КСГ – 1 |
2 |
0,02 |
0,04 |
Загальна інтенсивність відмови всього вузла |
0,54 | |||
Загальна інтенсивність відмови всього пристрою |
25,11 | |||
Информация о работе РЕГУЛЬОВАНИЙ СТАБІЛІЗАТОР СТРУМУ/НАПРУГИ