Материал: Методы и средства испытаний и контроля приборов и систем. Никитин Л.Н., Пирогов А.А
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|||
Т |
|
Т |
|
|
|
|
e 0.07(t0 tH ) , |
(1.8) |
|
СР |
СР0 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
U P |
|
|
|||
где UН - номинальное напряжение;
UР реальное напряжение;
t0 - температура окружающей среды, °С; tH – номинальная температура среды оС;
Тср0 – средний срок службы при номинальном напряжении и температуре окружающей среды t00=tH0;
= 2 4 - постоянная, определяемая из опыта для данного типа конденсаторов.
Рис. 1.4. Расчетные зависимости интенсивности отказов композиционных резисторов от температуры окружающей
среды и коэффициента нагрузки
За счёт увеличения реального напряжения или температуры окружающей среды возможно ускорение процесса испытаний конденсаторов.
Мы привели примеры возможного осуществления ускоренных испытаний при вполне определенных воздействующих факторах только для ряда радиоэлементов.
31
Установление подобных зависимостей для всех элементов при воздействии различных факторов является одной из первоочередных задач. Когда ускоренные испытания элементов не являются разрушающими, а время их проведения мало, их целесообразно вводить в
технологический процесс.
1.6. Испытания на повреждающую нагрузку
Испытания на повреждающую нагрузку имеют целью оценить стойкость элементов (деталей и узлов), а иногда и приборов к внешним воздействиям. Поскольку в ходе испытаний выявляются «слабые» элементы со скрытыми дефектами, то иногда эти испытания называют «поиском критической слабости». При этом методе испытаний нагрузка (внешнее воздействие) увеличивается постепенно до момента возникновения отказа испытываемого элемента (аппарата). Величина нагрузки фиксируется как в процессе ее увеличения, так и в момент отказа.
Иногда, при наличии большого запаса надежности, элементы и аппараты выдерживают нагрузку, во много раз превышающую максимальную, имеющую место при реальной эксплуатации. Эмпирически установлено, что испытания следует прекращать после того, как прибор и система выдержит четырехкратное превышение максимально допустимого значения нагрузки. В ряде случаев возникновение отказа не приводит к окончательному выходу из строя элемента прибора, и он после снятия нагрузки и устранения отказа оказывается вновь работоспособным.
Как указывалось, отличие испытаний на повреждающую нагрузку от испытаний на срок службы заключается в различной длительности испытаний.
При испытаниях на повреждающую нагрузку время безотказной работы не фиксируется и не исследуется. Для исключения побочного влияния длительности времени испытаний его стараются сокращать. Как правило,
32
испытаниям на повреждающую нагрузку чаще всего подвергают элементы приборов и систем кратковременного и однократного действия, так как они работают в более тяжелых режимах.
Испытания на повреждающую нагрузку позволяют получить сведения о возможности использования элементов приборов при определенной нагрузке, но по их результатам нельзя определить характеристики надежности.
При испытаниях узлов и приборов необходимо быть уверенным, что используемые в них детали обладают требуемой надежностью. Возможность возникновения скрытых дефектов в деталях из-за их несовершенства маскирует и осложняет анализ причин возникновения отказов.
Элементы приборов и систем могут испытываться на одиночную и комплексную нагрузку. Чем большее количество нагрузок действует одновременно, тем условия испытании ближе к эксплуатационным. Однако принято, что повреждающая нагрузка выбирается только одна. Она действует одновременно с другими нагрузками нормального уровня.
Для удобства фиксации интенсивности нагрузок и параметров элементов приборов, а также с целью обеспечения времени установления стационарного режима повреждающая нагрузка увеличивается скачкообразно с выдержкой после каждого скачка. Величина выдержки ( t) зависит от характера нагрузки. Величина скачка нагрузки (х) устанавливается экспериментально (рис. 1.5).
Рис.1.5. Программа испытаний на повреждающую нагрузку
33
Для ускорения процесса испытаний величину скачка целесообразно брать большой, однако при этом возрастает вероятность увеличения ошибки при определении величины повреждающей нагрузки.
Пользуясь данными испытаний, строят гистограмму распределения повреждающей нагрузки. Для этого сначала составляют табл. 1.2, называемую статистическим рядом.
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
Ii |
x1; x2 |
x2; x3 |
xi; xi+1 |
xk; xk+1 |
pi |
p1 |
p2 |
pi |
pk |
Втабл. 1.2 весь диапазон наблюденных значений х представлен разбитым на интервалы или «разряды». В
таблице приняты обозначения: Ii – обозначение i-гo разряда; xi, xi+1 – границы разряда; k – число разрядов; pi – частота отказов.
Вданном случае под частотой отказов будем понимать вероятность отказов элементов qi
q |
|
|
ni |
, |
(1.9) |
|
i |
N |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
где N—начальное число испытываемых элементов;
ni - число отказавших элементов в данном разряде.
Для построения гистограммы (рис. 1.6) по оси абсцисс откладывают разряды (xi, xi+1), полагая, что все разряды по длине одинаковы, а по оси ординат – вероятность отказов элементов qi. За начало отсчета принимают значение нагрузки, при котором qi максимальна. Вправо и влево от данного значения отложены разряды больших и меньших нагрузок, при которых вероятность отказа уменьшается.
34
Рис. 1.6. Гистограмма распределения повреждающей нагрузки
Полная площадь построенной гистограммы равна единице. При увеличении числа интервалов (скачков) разряды становятся мельче, гистограмма приближается к кривой, ограничивающей площадь, равную единице. Эта кривая, представляющая собой график плотности распределения величины х, называется кривой распределения.
Как показывает опыт, повреждающие нагрузки чаще всего распределены по нормальному закону. Знание закона распределения позволяет ориентировочно указать интервал практически возможных значений случайных нагрузок (правило трех сигм).
Имея статистические данные величины повреждающей нагрузки и кривую распределения, вычисляют параметры закона распределения: среднюю повреждающую нагрузку (математическое ожидание)
|
|
n |
|
|
М |
|
xi pi , |
|
|
Х |
|
(1.10) |
||
|
|
i 1 |
|
|
где xi - дискретная случайная |
величина |
нагрузки, |
||
имеющая возможные значения х1, х2,…, xn с вероятностями p1, p2, …, рn, и среднее квадратичное отклонение повреждающей нагрузки от среднего значения
35