Хилл П. - Наука и искусство проектирования (1037541), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Обычно это справедливо длв готовой продукции, направляемой покупателю, поскольку при испытаниях первых промышленных образцов изготовитель производит отбраковку продукции. По данным таблицы (фиг. 3.7, а) вычислим интенсивность отказов )Р, т. е. долю элементов, вышедших пз строя за единицу времени, и тт' — среднюю численность совокупности в рассматриваемом промежутке времени: т"тТ (5 тТ) = — — ' = 334 ЪЗ3 + 330 2 К (12 ч) = 9+ ~ =- 297, 2 т"т'(97ч) = + = 4, 2 г'(5ч) =.— =-0,024, 8 334 г'(12ч) = — = 0,013, 297 Р(97ч) = — =-. 0,50. По этим данным построена кривая интенсивиосги отказов злелтентоз (фиг.
3.7, в) как функция времени работы. Из графика видно, что в результате приработочных отказов интенсивность отказов в период испытаний, проводимых изготовителем, убывает. Во время работы интенсивность отказов невелика и постоянна, элементы выходят пз строя случайным образом до конца расчетного срока слуятбы (50 ч). Можно оятидать, что почти половина зломентов будет функционировать после расчетного срока службы при непрерывном уволиченпи интенсивности отказов. Итак, пз экспериментальных данных следует, что для изготовителя важно проводить начальные испытания В. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ 8Е изделий для отбраковкн продукции.
Прп соответствующем контроле качества число вышедших из строя изделгпт можно свести к минимуму. Если потребитель имеет дело с злектрическнми лаьшами, то он мотттет их использовать и после расчетного срока службы (до выхода нз строя). Если яте речь идет о телевизоре, то его элементы необходимо заменять перси концом расчетного срока службы. В атом случае отказ элемента (механического, химического илн электрического) будет редким явлением и теоретически при плановом техническом обслуживании и замене злементов система должна работать бесконечно долго. Па фнг.
3. 7, г приведены зависимости надежности от затрат. Нак н следовало ожидать, начальные затраты возрастают прн увеличении надежности в достигают некоторой неприемлемой величины прн попытке обеспечпть надентность, равную 1, В то же время прн увеличении падетттностн отдельных злемонтов стопмоссть зксплуатзцин оборудованяя уменьшается за счет экономии на ремонте, сокращения времени простоя и времени пуска. Обитую стоимость получают, суммируя ордннаты зтих двух кривых. Минимальная общая стоимость СРР находится путем проведения касательной к кривой, параллельной осн абсцисс, в точке, соответствующей надентности 77м.
Оптимальное отношение надеяшости 77В к общей стоимости СВ определяется путем проведения касательной к кривой через начало координат О. Данные, подобные изображенным на фтп, 3.7, полученные для отдельных изделий„оказывают болыпую помощь инженерам-конструкторам в определении надежности аналогичных изделий. Для инженеров-конструкторов и потребителей представляет интерес также средняя наработка на отказ М, которую можно вычислить по формуле М =-1,г. Из фнг. 3.7, г (Г=О,О!5) находим, что средняя наработка на отказ составляет М=1/0,015=66,7 ч.
Наряду с совершенствованием контроля качества н повышением прочности инженер-конструктор может увеличить надежность системы путем резервированпя. 1'езервирование представляет собой дублирование элементов (включение в систему дополнительных злементов) таким образом, что в нормальных условиях дублирующий злемент не работает, но в момент отказа системы оп начинает нормально функционировать.
Простым примером резервирования является запасное (пятое) колесо «втомобнля, которое используется только в том случае, когда спустит шина. Это колесо считается резервным злементом для данной системы. 82 3 ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ Другой пример резервирования приведен на фиг. 3.8. Допустим, что в схеме а переключатель Б( имеет надежность Р(=0,8 (надежность относится к способности переключателя замыкать цепь). На схеме б показаны элементы системы, в которой два одинаковых переключателя (Бт =Бе) соединены последовательно.
Надежность этой Отис. З.З. Системы с резервироиаиием. а — надежность системы равна Щ)-в. б — надежность системы Равна (8,) (Б,) =я', в — надежноСть системы равна [8,(я 8,)), тде вероятность исонавноа * Работы лерытлвттвтелез (Явзд равна Яь РЯР-Явзь отктда Я, (ЯР+Я,— 88,)-К(В+Я вЂ” и+и) -Ве(эд-и ) -8*(Š— я) .
системы составляет 7(е=(0,8)Е=0,64, т. е. значительно меныпе, чем в системе с одним переключателем, вследствие того, что исправная работа одного ив них зависит от исправной работы другого. Поскольку по техническому заданию два переключателя должны быть соединены последовательно, конструктор может внес~и резервирование, подключив третий переключатель ОВ параллельно переключателю От (схема в). надежность этой системы составляет Ртз(2 — (т) = (0,8)е(2 — 0,8) =- (0,64) ° (1,2) =0,768, т. е.
больше, чем надежность схемы б, и приближается к надежности системы с одним перекл(очателем. Резервирование элементов связано с увеличением стоимости, веса и размеров системы и должно тщательно изучаться заблаговременно. Резервирование полностью зависит от характера изделия. Так, оно не треоуется, когда нормальное техническое обслуншванне (замена отказавших деталей) не приводит к серьезным нарушениям работы системы, но необходимо, когда даже самая непродолнси- 3, пРОцесс пРОектиРОЯРння 83 тельная остановка или выключение системы ставит под угрозу ее функционирование. Более полную информацию о теории наденРности читатель моиРет получить нз аннотированного перечня литературы в конце книги.
УПРАЖНЕНИЯ е. Изделие, обеспечивающее наибольшую прибыль, представляет собой оригинальное устройство; изделие, лшпь незначительно усовершенствованное по сравнению с уже существующим, часто обречено на неудачу. Назовите изделия последних лет, относящиеся к каждой пз зтих двух категорий. 2.
Составьте ряд заданий на разработку устройства, которое отпускает лекарства в виде таолеток, назначаемых для приема трн раза в день. 3, Представьте трп принципиальные схемы торгового автомата, отпускающего таблетки (см. упражнение 2). 4. Допустим,что вы предполагаете купить новый автомобиль и остановили ваше внимание на пяти марках нли моделях.
Постройте матрицу решений н назначьте цену каждого решения. Выполнив вычисления, определите, какой автомобиль наилучшим образом удовлетворяет вашим потребностям. 5. С помощью диаграммы покажите, ьак можно сравнить творческий процесс с процессом проектирования. (УкагаРРиег покажите, противополояенез ли зги процессы пли же онп дополняют друг друга?) 6. Дайте примеры следующих зкспериментальпых средств: а) макет; б) модель (полная, физическая, частичная и математическая); в) прототпп.
7. Составьте вшрфологическую карту применительно к разработке устройства для уборки опавших листьев, рассмотренного в качестве примера в начале главы. Каково общее число репРеннй? Сколько оптимальных решений существует после сужения области исследования? Каким образом можно провести сравнение с результатами для матрицы решений, рассмотренной выше? 8. Назовите изделие, оптимизация которого проводилась по принципу поиска компромиссного решения. 9. Надежность стандартной автомобильной шины принята равной 0,85 исходя из вероятности того,что сравни- 64 3. ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ тельно новая шива изнашивается после пробега 18 тыс.
км. Какова надежность системы с четырьмя тпинами (автомобиль без запасного колеса)3 Какова надежность системы с пятью шинами ~автомобиль с эапасным колесом) 'Р 10. Для схемы переключателей, ивображенньтх на фиг. 3.8, при эаданных характеристиках введите двойное реэервирование для последовательного соединения, Вычислите надежность этой системы. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ В настоящее время сугдегтвует целый спектр материалов, полученных либо путем незначительных улучшений известных материалов, либо путем радикальных нзменопвй и открытий.
Разработка новых материалов явилась следствием бурного развития науки к техники, которое требовало создания материалов, способных выдерживать неблагоприятные воздействия окрунгающей среды (материалоз для сверхзвуковых самолетов, глубоководных аппаратов, космических кораблей в т. д.). Специалисты, учитывая возрастающие потребности техники в материалах, соворшенствуют старые и создают новь|е материалы: от металлов до пластмасс, от керамики до уникальных покрытий. Опытныи ин;непер-конструктор, разрабатывающий широкий круг изделий — от граммофонных игл до легковых автомобилей, от медицинских приборов на радиоактивных изотопах до атомных злектростанций, от подвесных моторов до космических ракет-носителей, от вешалок для одежды до висячих мостов, — производит выоор материалов, основываясь на личном опыте к опыте создания аналогичных изделий в прошлом.
Эта глава предназначается для вшкенеров-конструкторов и руководителей, которые еще не имегот такого опыта и которым необходимо знать роль материалов при проектировании. Данные, приведенные з главе, помогут им грамотно выбирать материал (илн материалы), удовлетворяющий требованиям к разрабатываемым изделиям. Теоретические основы материаловедения здесь не изучаются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
