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ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.1 O propósito deste anexo é fornecer uma breve descrição de alguns documentos de confiabilidade e manutenabilidade mais comumente referidos e para auxiliá-lo na sua seleção e uso. As “MILITARY STANDARDS (MIL-STDs)” geralmente impõem exigências e são documentos que mostram “O que fazer”. As “MILITARY HANDBOOKS (MIL-HDBKs) são documentos que mostram o “Como fazer”. ⇒ MIL-STD-105 / Sampling Procedures and Tables for Inspection by Attributes ⇒ MIL-HDBK-189 / Reliability Growth Management ⇒ MIL-HDBK-217 / Reliability Prediction of Electronic Equipment ⇒ MIL-HDBK-251 / Reliability - Design Thermal Applications ⇒ MIL-HDBK-263 / Electrostatic Discharge Control Handbook for Protection of Electrical and Electronic Parts, Assemblies and Equip. (Excluding Electrically Iniated Explosive Devices) ⇒ MIL-HDBK-338 / Electronic Reliability Design Handbook ⇒ MIL-STD-454 J / Standard General Requirements for Electronic Equipment ⇒ MIL-STD-470 A / Maintainability Program Requirements for Systems and Equipment ⇒ MIL-HDBK-472 / Maintainability Prediction ⇒ MIL-STD-690 B / Failure Rate Sampling Plans and Procedures ⇒ MIL-STD-721 C / Definition of Terms for Reliability and Maintainability ⇒ MIL-STD-756 B / Reliability Modeling and Prediction ⇒ MIL-STD-757 B / Reliability Evaluation from Demonstration Data ⇒ MIL-STD-781 C / Reliability Design Qualification and Production Acceptance Tests: Exponential Distribution ⇒ MIL-STD-785 B / Reliability Program for Systems and Equipment, Development and Production ⇒ MIL-STD-790 C / Reliability Assurance Program for Electronic Parts Specifications ⇒ MIL-STD-810 D / Environmental Test Methods and Engineering Guidelines ⇒ MIL-STD-882 B / Systems Safety Program Requirements ⇒ MIL-STD-883 C / Test Methods and Procedures for Microelectronics ⇒ MIL-STD-965 / Parts Control Program ⇒ MIL-STD-1388 1A / Logistic Support Analysis ⇒ MIL-STD-1472 C / Human Engineering Design Criteria for Military Systems, Equipment and Facilities ⇒ MIL-STD-1543 A / Reliability Program Requirements for Space and Missile Systems ⇒ MIL-STD-1543 B / Government -Industry Data Exchange Program (GIDEP) ⇒ MIL-STD-1574 A / System Safety Program for Space and Missile Systems ⇒ MIL-STD-1591 / On Air Craft, Fault Diagnosis, Subsystems, Analysis - Syntesis ⇒ MIL-STD- 1629 A / Procedures for Performing a Failure Mode, Effects and Criticality Analysis ⇒ MIL-STD-1635 EC / Reliability Growth Testing ⇒ MIL-STD-1670 / Environmental Criteria and Guidelines for Air-Launched Weapons ⇒ MIL-STD-1679 A / Military Standard Weapon System Software Development ⇒ MIL-STD-2068 AS / Reliability Development Tests ⇒ MIL-STD-2074 AS / Failure Classification for Reliability Testing ⇒ NPRD-2 / Nonelectronic Parts Reliability Data - 1981 ⇒ RADC-TR-75-22 / Nonelectronic Reliability Notebook ⇒ RADC-TR-83-29 / Reliability, Maintainability and Life Cycle Cost Effects of Commer- cial Off-The-Shelf Equipment ⇒ RADC-TR-83-72 / The Evolution and Practical Applications of Failure Modes and Ef- fects Analysis ⇒ RADC-TR-85-91 / Impact of Nonoperating Periods on Equipment Reliability ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.2 • Exemplos relativos as Normas Militares 1- Norma: MIL-HDBK- 217 Reliability Prediction of Electronic Equipment Determinação da Taxa de Falhas de Resistores de Carvão MIL-R-39008, RCR, MIL-R-11, RC 5.1.6.1 - Resistor de Composição Especificação Estilo Descrição MIL-R-39008 RCR Insulated Fixed Composition-Est. Rel MIL-R-11 RC Insulated Fixed Composition Determinação da Taxa de Falhas do Componente quando em Operação (λp) ( )λ λ π π πp b E R Q= ⋅ ⋅ ⋅ falhas / 10 horas6 Onde os fatores são mostrados abaixo: FATORES DO MODO AMBIENTE DE OPERAÇÃO AMBIENTE ΠE DESCRIÇÃO DO AMBIENTE GB 1 Ground, Benign BF 2,9 Ground, Fixed GM 8,3 Ground, Mobile MP 8,5 Manpack NSB 4,0 Naval, Submarine NS 5,2 Naval, Sheltered NU 12,0 Naval, Unsheltered NH 13,0 Naval, Hidrofoil AUB 10,0 Airborne, Unhabited, Bomber AUA 7,0 Airborne, Unhabited, Attack AUF 15,0 Airborne, Unhabited, Fighter SF 1,0 Space, Flight MFF 8,6 Missile, Free Flight MFA 13,0 Airbreathing Missile, Flight USL 25,0 Undersea, Launch ML 29,0 Missile, Launch CL 490,0 Cannon, Launch Taxa de Falha Básica (λb) FATOR DE QUALIDADE Nível de Taxa de Falhas ΠQ S 0,03 R 0,1 P 0,3 M 1,0 MIL-R-11 5,0 Lower 15,0 FATOR DE RESISTÊNCIA Faixa de Resistência ΠR Até 100 K 1,0 > 0,1 MΩ até 1MΩ 1,1 > 1,0MΩ até 10 MΩ 1,6 > 10 MΩ 2,5 ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.3 A fórmula utilizada para fornecer valores quantitativos relacionados a tipos específi- cos ou classes de resistores. É dada por: λb T G S J H A Exp B T N Exp S N T= ⋅ ⋅ +⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎡ ⎣ ⎢ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ ⎥ ⋅ ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⋅ +⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎡ ⎣⎢ ⎤ ⎦⎥ ⎧ ⎨⎪ ⎩⎪ ⎫ ⎬⎪ ⎭⎪ 273 273 273 • A ⇒ É um fator para cada tipo de resistor de modo a ajustar o modelo para um nível de taxa de falhas apropriado. • Exp ⇒ É a base do logaritmo natural (e = 2,718). • T ⇒ É a temperatura do ambiente de operação (oC). • NT ⇒ É uma temperatura constante. • B ⇒ É um parâmetro. • G, H e J ⇒ São constantes de aceleração. • NS ⇒ É uma constante de esforços. • S ⇒ É o esforço elétrico (relação da potência de operação para a potência nomi- nal). Obs.: No caso específico do resistor de composição, este é o procedimento. Para ou- tros componentes, consultar MIL-HDBK-217. 2- Norma: RADC - Nonelectronic Reliability Notebook APLICAÇÃO DO MÉTODO DA TAXA DE FALHA MÉDIA PARA MANCAIS DE ROLAMENTOS (ROLO) LUBRIFICADOS COM GRAXA Propósito do Método: Obter uma estimativa da taxa de falha média de mancais de rolamentos lubrificados com graxa sobre um determinado período de tempo. Descrição do Método: O método consiste de um modelo matemático empírico, o qual fornece uma estimativa da vida característica (η) da Distribuição de Weibull, e foi desenvolvido através do uso da análise de regressão e de uma grande base de dados. As tabelas essenciais são fornecidas. Temp. (oC) S (Relação da Potência de Operação para a Potência Nominal) 0,1 0,2 0,3 0,4 ... ... ... 1,0 0 0,00007 5 0,00009 0,00011 0,00013 0,00015 10 0,00011 ... 115 0,0045 0,0057 120 0,054 Estilo MIL-R Especif. A B NT G NS H J S RCR e RC 39008 e 11 4,5 x 10 -9 12 343 1 0,6 1 1 Potência Operação/ Potência Nominal ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.4 A taxa de falha média é obtida pela média da função de perda (hazard function) sobre um período de tempo específico. O modelo da vida característica está baseado em primeiro lugar no efeito da tempera- tura sobre a qualidade da graxa lubrificante e em segundo lugar sobre o efeito da qua- lidade, tamanho do núcleo, velocidade, graxa e carga. A consideração da carga como efeito secundário é considerado como prática de um bom projeto o qual limita as car- gas (15% ou menos da carga nominal) sobre o rolamento lubrificado. Os modelos matemáticos são os seguintes: λ α α t BB T q DN Kg N W SP T t= = + ++ − ⋅ ⋅ − + − ⋅ ⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎡ ⎣ ⎢⎢ ⎤ ⎦ ⎥⎥ − +⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ 1 878 2 878 2342 4 10 6 0,001 1 5 4760 19 1 241 1 10 1 10 300 , , ,32 , ,7 , Onde: t ⇒ tempo para o qual a taxa de falhas é requerida (horas) αB ⇒ vida característica do rolamento (horas) q ⇒ fator de qualidade DN ⇒ núcleo do rolamento (mm) x velocidade (rpm) T ⇒ temperatura de operação do rolamento (oK - graus Kelvin) Kg ⇒ constante da graxa N ⇒ rpm (rotações por minuto) W ⇒ carga em libras SP ⇒ capacidade específica dinâmica para 33 1/3 rpm (libras) FATOR DE QUALIDADE (q) Especificação militar 0,12 Comercial - 0,27 CONSTANTES DA GRAXA (Kg) Fonte Óleo Espessante MIL-Espec. Máx. T (oC) Kg 1 Diéster Sódio e Lubrif. Sólido G-3278A 170 1,35 2 Diéster Lítio G-3278A 120 1,55 3 Silicona Lítio ----- 150 1,74 4 Mineral Sódio G-18709A 150 1,41 5 Silício Lítio L-15719A 177 1,81 6 Hidrocarboneto Sintético Sem Sabão G-81322 170 1,74 ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.5 Exemplo 1: Determine a taxa de falha média de um rolamento com as seguintes especificações, para um período de operação de 10.000 horas. Qualidade: militar Graxa: 5 Diâmetro do núcleo: 13 mm Temperatura de operação do rolamento: 30 oC Velocidade: 3600 rpm Carga: 10 libras Capacidade dinâmica específica: 505 libras (catálogo do fabricante) Logo: • q (fator de qualidade) = 0,12 • Kg (constante da graxa) = 1,81 • DN = 13 x 3600 = 46.800 • T = 30 + 273 = 303 oK Sendo: A = + − ⋅ × − + − × ⋅⎛⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ ⎡ ⎣ ⎢⎢ ⎤ ⎦ ⎥⎥ 1 10 2342 303 0,12 4 46800 10 6 1 81 0,001 3600 10 505 1 5 ,32 , , B = +− + ⎡ ⎣⎢ ⎤ ⎦⎥ 1 10 300 4760 303 19,7 α α α B B B A B = + = + + = × + × = × =− − − 1 241 1 241 1 10 1 10 300 1 241 3 5711 10 9 928 10 1 241 9 928 10 12 499 77 9 3 10 5 5 , , , , , , , . , ,4472 ,990 Portanto: λ( , ,, . . , ,10000) 1 878 2 878 11 10000 12499 77 35508 6 178513 10 0 000057= = × = fallhas / hora Ou,seja: 0,000057 falhas/hora ou 57 falhas por milhão de horas de operação. ENGENHARIA DE CONFIABILIDADE ANEXO 6 - NORMAS MILITARES Eduardo de Santana Seixas – Abraman Pág: Anx.VI.6 Este “λ t” é válido somente se o rolamento é substituído ao fim de 10.000 horas de operação. Exemplo 2: Determine qual o período de operação “t”, para o rolamento do exemplo 1, que resul- tará numa taxa de falha média igual a 20 falhas por milhão de horas de operação. ( ) ( ) λ α λ α λ α t B t B t B t t t t t = ⋅ = = ⋅ = × ⋅ = − 1 878 2 878 2 878 1 878 2 878 1 1 878 6 2 878 1 1 87820 10 12499 77 5974 64 , , , , , , , ,, . , horas
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