книги из ГПНТБ / Лазарев, Н. М. Пути обеспечения надежности при проектировании и изготовлении приборов, средств автоматизации и систем управления

ОГЛАВЛЕНИЕ

Л17

УДК 681.2—192 (075.4)

Лазарев Н. Μ. Пути обеспечения надежности при проектировании и из­ готовлении приборов, средств автоматизации и систем управления. Μ., «Ма­

шиностроение», 1974, с. 32.

В брошюре рассмотрены вопросы', связанные с обеспечением высокой на­ дежности-приборов, средств автоматизации и систем управления, являющих­ ся важнейшими изделиями приборостроительной промышленности, на стади­ ях разработки и серийного производства. Дан анализ конструктивных и эко­

высоких показателей надежности.

Часть изложенных в брошюре рекомендаций по обеспечению высоких по­ казателей надежности изделий, основанных на опыте автора, являются новыми, и некоторые из них требуют, по-видимому, дополнительных ис­ следований.

Табл. 2. Список лит. 13 назв.

Научный редактор — председатель методического совета заочных курсов по надежности приборов, средств автоматизации и систем управления проф.

д-р техн, наук А, И. Губинский

Ответственный за выпуск Л. Г. Садиков

Николай Михайлович Лазарев

ПУТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ИЗГОТОВЛЕНИИ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Редактор издательства Е. В. Григория-Рябова

Технический редактор Л. Т. Зубко

Издательство <Машиностроение>, 107885, Москва, Б-78, 1-й Басманный пер., д. 3

Московская типография № 32 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.

Москва, К-51, Цветной бульвар, д. 26

©Общественный институт повышения квалификации инженерно-технических работников. ЦП НТО Приборпрома, 1974 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Задача обеспечения высоких показателей надежности изде­ лий, выпускаемых промышленностью, является в настоящее

время важнейшей проблемой развития народного хозяйства. Но особое значение проблема надежности имеет для изде­

лий, предназначенных для использования в промышленности,

сельском хозяйстве, на транспорте и в оборонной технике в ка­ честве основных средств контроля, управления и автоматиза­ ции, т. е. для приборов, средств автоматизации и систем управ­

ления. Это обусловлено той первостепенной ролью, которую они призваны сыграть в деле комплексной автоматизации всего

народного хозяйства, являющейся важнейшим условием созда­

ния экономической базы коммунизма, и той непосредственной зависимостью, которая существует между эффективностью при­ менения указанных средств и их надежностью.

В свете сказанного вопрос о путях обеспечения высокой на­ дежности приборов, средств автоматизации и систем управле­ ния представляется весьма актуальным, заслуживающим серь­

езного внимания и всестороннего изучения.

Этому вопросу и посвящена настоящая брошюра. Предназ­ начена она для специалистов приборостроительной отрасли промышленности. В связи с этим при рассмотрении путей обес­ печения высокой надежности приборов, средств автоматизации

исистем управления мы ограничимся стадиями их разработки

исерийного изготовления, хотя, как известно, процесс обеспече­ ния высокой надежности любого изделия охватывает и стадию эксплуатации.

Брошюра содержит как официальные, общепризнанные ре­ комендации по обеспечению высокой надежности приборов, средств автоматизации и систем управления, так и рекоменда­ ции, полученные на основе опыта работы ряда конструкторских бюро и предприятий Министерства приборостроения, средств, автоматизации и систем управления.

Глава 1

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Высокая надежность любого изделия обеспечивается на ста­ диях разработки и изготовления посредством воздействия на факторы, оказывающие на надежность изделия наиболее суще­ ственное влияние. Поэтому исследование начнем с анализа фак­ торов, влияющих на надежность приборов, средств автомати­ зации и систем управления. К таким факторам относятся: на­ дежность комплектующих изделий; режимы и условия работы комплектующих изделий; степень унификации и технологич­

ность изделия; критичность схемы изделия; качество конструк­ торской и эксплуатационной документации.

1.НАДЕЖНОСТЬ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИИ

ИНАДЕЖНОСТЬ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

ИСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Надежность приборов, средств автоматизации и систем управления, да и любых других изделий зависит от уровня на­

дежности комплектующих изделий. Разработка изделий на ба­ зе высоконадежных комплектующих элементов — один из важ­ нейших путей обеспечения их высокой надежности. Но, к сожа­ лению, и в приборах, и в средствах автоматизации, и в системах управления еще применяются далеко не самые высоконадеж­

ные комплектующие изделия. Обусловлено это и недостатком выпуска некоторых высоконадежных комплектующих изделий, и высокой их стоимостью, и нередко недостаточностью у разра­ ботчика информации по надежности комплектующих изделий, а также слабым контролем со стороны соответствующих служб.

Для повышения надежности разрабатываемых приборов, ■средств автоматизации и систем управления необходимо в каж­ дом конструкторском бюро организовать четкую работу по сбо-

■4

ру и доведению до разработчиков информации по надежности

комплектующих изделий и обеспечить жесткий контроль пра­ вильности применения комплектующих изделий в отношении их

номенклатуры. Более подробно об организации такого контро­ ля будет сказано ниже.

Основной характеристикой надежности комплектующих из­ делий является интенсивность отказов, под которой понимается

число отказов в единицу времени, отнесенное к числу комплек­

тервал времени /; п — общее число отказов к началу рассмат­

риваемого интервала времени; N — начальное число комплекту­ ющих изделий.

Этот вопрос детально освещен в литературе [4].

2.РЕЖИМЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИИ

ИНАДЕЖНОСТЬ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

ИСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Основными характеристиками режима работы комплектую­ щих изделий являются коэффициенты электрической нагрузки по напряжению (Ku), току (Ki) и мощности (Kp).

Режим работы комплектующих изделий может характеризо­ ваться одним коэффициентом, а также двумя и более.

Под коэффициентом электрической нагрузки понимается от­ ношение значения фактической электрической нагрузки к зна­ чению, допустимому по техническим условиям (ТУ).

Коэффициент нагрузки рассчитывается по формуле

3.УСЛОВИЯ РАБОТЫ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ИЗДЕЛИЙ

ИНАДЕЖНОСТЬ ПРИБОРОВ, СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

ИСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Взначительной степени фактическая надежность комплек­ тующих изделий зависит от условий работы, в которые их по­

ставит разработчик прибора, средства автоматизации или сис­ темы управления. Под условиями работы комплектующих изде­ лий понимаются в первую очередь окружающая температура,

влажность, вибрационные и ударные, нагрузки, которые они ис­ пытывают при работе. Как показали многочисленные исследо­ вания, особенно большое влияние на надежность комплектую­

щих изделий оказывает температура.

Втабл. 1 приведены данные возрастания интенсивности от­

казов комплектующих изделий при повышении температуры на

40° (от 20 до 60oC) при коэффициенте нагрузки, равном единице. Наибольшее влияние температура оказывает на на­ дежность германиевых диодов, кремниевых точечных диодов, трансформаторов и углеродистых резисторов.

Как показали исследования, влияние температуры на на­

дежность комплектующих изделий значительно уменьшается с понижением коэффициента нагрузки.

Из изложенного следует, что для уменьшения влияния тем­ пературы на надежность приборов, средств автоматизации и си­ стем управления в конструкции следует предусмотреть необхо­

димый отвод тепловой энергии и довести коэффициенты нагруз­ ки комплектующих изделий до оптимальных значений. Особен­ ное внимание следует обратить на элементы, которые характе­

ризуются значительным влиянием температуры на надежность. При этом режимы работы следует выбирать по рекоменда­ циям, изложенным выше, а в отношении температуры следует руководствоваться рекомендациями, изложенными в ведомст­

венных нормалях.

Значительное влияние на надежность комплектующих изде­

лий, а следовательно, и на надежность приборов, средств авто­ матизации и систем управления оказывают вибрационные и ударные нагрузки, а также влажность. Для устранения влия­ ния ударных и вибрационных нагрузок необходимо предусмат­

ривать амортизацию всего изделия в целом или отдельных его

частей. Для устранения влияния влажности следует применять покрытие специальным лаком, обволакивание, заливку специ­

альными компаундами и др.

4. СТЕПЕНЬ УНИФИКАЦИИ, ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ

Как показал опыт работы ряда конструкторских бюро и се­ рийных заводов приборостроительной отрасли промышленности,

8 s