Курсовая работа: Синтез оптимальной структуры технической системы по обеспечению ее надежности

Вариант 5

Аннотация

Курсовая работа посвящена решению актуальной проблемы синтеза оптимальной структуры технической системы с целью повышения её надёжности. Рассматриваются теоретико-методологические основы оценки и оптимизации структур технических систем, применяемых в различных областях промышленности и техники. Описаны современные методы анализа и моделирования отказоустойчивых систем, приведены алгоритмы выбора оптимальных решений на основе количественных критериев эффективности и экономических показателей.

Работа включает исследование существующих подходов к синтезу надежных конструкций, разработку методического инструментария и создание модели оптимального проектирования. Предложены рекомендации по применению разработанных методов на практике для минимизации рисков отказов и увеличения срока службы оборудования.

Основные результаты исследования включают формирование универсального подхода к выбору рациональной структуры технической системы, учитывающего комплекс требований заказчика и ресурсные ограничения. Практическое применение предложенных методик позволяет существенно повысить уровень эксплуатационной готовности объектов инфраструктуры и снизить затраты на эксплуатацию.

Предназначено для студентов инженерных специальностей, инженеров-конструкторов, проектировщиков и всех интересующихся проблемами надежности и качества технических систем.

Работа содержит 27 листов текста, 10 рисунков, 2 таблицы.

Содержание

Введение. 5

1 Теоретические основы технической системы по обеспечению ее надежности. 7

1.1 Основные понятия теории надежности. 7

1.2 Постановка задачи. 8

1.3 Индивидуальное задание для выполнения курсовой работы.. 9

1.4 Методика решения. 9

1.5 Анализ надежности системы.. 10

1.6 Определение кратности общего резервирования. 11

1.7 Определение кратности раздельного резервирования. 11

1.8 Определение показателей надежности оптимальной системы.. 12

1.9 Алгоритм анализа и синтеза оптимальной системы.. 13

2 Выполнение расчетно-графического задания. 15

Заключение. 24

Список использованных источников. 27

Введение

Ненадежность технических систем влечет за собой значительные расходы на ремонт, простои техники и прекращение поставок электроэнергии, воды, газа и транспортных услуг. Это может привести к невыполнению важных заданий, а в некоторых случаях – к авариям, которые вызывают серьезные экономические убытки, разрушения крупных объектов и даже человеческие жертвы. Увеличение сложности техники, расширение ее функций, наращивание мощности и концентрация энергии в ограниченных пространствах, а также возросшие требования к безопасности стали причиной необходимости создания научных основ для повышения надежности технических систем.

В рамках теории надежности изучаются закономерности, касающиеся возникновения отказов технических систем, а также различные подходы к повышению их безотказной работы. Основное внимание уделяется процессам, происходящим в этих системах, разработке методов расчета их надежности и прогнозирования отказов. На этом основании выбираются стратегии повышения надежности на этапах проектирования и эксплуатации, а также средства для ее поддержания в процессе использования. Кроме того, определяются методики сбора, учета и анализа статистических данных, которые описывают уровень надежности систем.

Наибольшая аварийность наблюдается в угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и металлургической отраслях, а также в сфере транспорта. Особую важность проблема предотвращения происшествий приобретает в атомной энергетике и химической промышленности, а также при эксплуатации военной техники, где применяются мощные источники энергии и высокотоксичные, агрессивные вещества.

Крупные техногенные катастрофы возникают преимущественно вследствие следующих ключевых факторов:

- сбои в работе технологического оборудования, вызванные производственными дефектами или несоблюдением правил использования;

- ошибочные решения персонала, управляющего техническими системами;

- высокая плотность размещения разнородных промышленных объектов в пределах одной зоны;

- эксплуатация установок с высокими показателями мощности (энергетический уровень);

- воздействие внешних дестабилизирующих факторов на энергетические, транспортные и иные инфраструктурные объекты.

Таким образом, задача комплексной оценки и постоянного обеспечения надежности и безопасности технических систем на всех этапах – от проектирования и испытаний до повседневной эксплуатации – представляет собой одну из наиболее значимых и взаимосвязанных инженерных и экономических проблем современности. Требуется непрерывный контроль на всех стадиях жизненного цикла.

В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа все отказы подразделяют на внезапные (поломки, заедания, отключения) и постепенные (износ, старение, коррозия). По причинам возникновения отказы классифицируют на конструктивные (вызванные недостатками конструкции), производственные (вызванные нарушениями технологии изготовления) и эксплуатационные (вызванные неправильной эксплуатацией).

Целью данной курсовой работы является синтез оптимальной структуры технической системы по обеспечению ее надежности.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

• знать и уметь рассчитывать основные количественные характеристики надежности технических систем;
• владеть навыками расчета технических систем с различными видами резервирования;
• владеть методикой расчета оптимальной структурной схемы, удовлетворяющую требованиям надежности;
• уметь определять кратность резервирования, обеспечивающего требования надежности.