Конспект лекций (1040918), страница 25
Текст из файла (страница 25)
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВЫХ СТРУКТУРРЭС (ЧАСТЬ 5)РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ РЭССтарение элементов системы под действием постоянных и циклических нагрузокТрение и износ элементовЛЕКЦИЯ 13. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВЫХ СТРУКТУРРЭС (ЧАСТЬ 6)Методики расчета типовых механических элементов РЭСПримеры расчета168 ЛЕКЦИЯ 14. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВЫХ СТРУКТУРРЭС (ЧАСТЬ 7)МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИВсе методы повышения надежности ТС принципиально могут быть сведенык следующим основным:— резервированию;— уменьшению интенсивности отказов элементов системы;— сокращению времени непрерывной работы;— уменьшению времени восстановления;— выбору рациональной периодичности и объема контроля ТС.Реализация указанных методов может осуществляться при проектировании,изготовлении и в процессе эксплуатации ТС (Рис.
42). В связи с чем среди разнообразных методов повышения надежности, применяемых в современной технике,можно выделить две большие группы: доэксплуатационные и эксплуатационные.Такое деление, в известной степени, условно, однако хорошо акцентирует внимание на специфике использования методов повышения надежности каждой группы. Очевидно, что надежность ТС, в основном, закладывается при проектировании, конструировании и изготовлении. От работы проектировщика и конструктора, в первую очередь, зависит, как будет работать оборудование в тех или иныхусловиях эксплуатации. Из этого вовсе не следует, что организация процесса эксплуатации не влияет на надежность объекта.
При эксплуатации обслуживающийперсонал может существенным образом изменить надежность систем, как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения.Методы обеспечения и повышения надежности ТС можно сформулироватьи научно обосновать, если проанализировать функциональные связи между показателями надежности и расчетные соотношения для показателей надежностисложных систем.169 МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕПРИМЕНЯЕМЫЕПРИМЕНЯЕМЫЕПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯПРИ ПРОИЗВОДСТВЕВ ЭКСПЛУАТАЦИИСхемные методыСоздание схем с минимальным числомэлементов.Применение резервирования.Разработка схем, не допускающих опасных последствий отказов их элементов.Оптимизация последовательности элементов схемы.Конструктивные методыИспользование элементов с малой величиной интенсивности отказов при заданныхусловиях эксплуатации.Обеспечение благоприятного режима работы элементов (режимная избыточность);Функциональная избыточность.Рациональный выбор совокупности контрольных параметров.Рациональный выбор допусков на изменение основных параметров элементов исистем.Защита элементов от вибраций и ударов.Унификация элементов и систем.Разработка эксплуатационной документации с учетом опыта применения системы,подобной конструируемой.Обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции.Совершенствованиетехнологии и организациипроизводства,его автоматизация.Применение инструментальных методовконтроляпродукциипристатистическиобоснованных выборках.Тренировкаэлементов и систем.Разработка рекомендаций инженера-эксплуатационникаНа основе изучения опытаэксплуатацииразрабатываетсяряд рекомендаций для проектировщиков и конструкторов, направленных на улучшение качества систем.
Эти рекомендациисогласовываются с конструкторами и вводятся специальнымиуказаниями (доработками).Воздействия обслуживающегоперсоналаПовышениеквалификацииобслуживающего персонала.Применение инструментальных методов контроля технического состояния систем.Обоснование объема и сроковпроведения профилактическихмероприятий, основанных наприменении методов теории надежности.Обоснование сроков службыэлементов и состава ЗИПа.Разработка и внедрение способов прогнозирования неисправностей.РИС. 42. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИВероятность безотказной работы невосстанавливаемой системы Pc(t) с основным соединением элементов выражается формулойtPс tгдесtni 1it dtt - интенсивность отказов системы, состоящей из n элементов.170 eс0Из этого соотношения следует, что надежность системы H является функцией t, n, λi, i = 1, 2,..., n, т.
е. H = f(n, λi, t). Отсюда очевидно, что для обеспечениянадежности необходимо:— упрощать систему (уменьшать число элементов n),— снижать интенсивность отказов элементов λi,— сокращать время непрерывной работы системы t.Показателями надежности восстанавливаемых систем являются: функцияготовности Kг(t), коэффициент готовности Kг, средняя наработка на отказ Т, параметр потока отказов ω(t). Основной формулой определения коэффициента готовности являетсяKгTTTв,где Tв – среднее время восстановления системы. Средняя наработка на отказ Т зависит от показателей надежности, таких как интенсивность отказов элементов исложность системы.
Среднее время восстановления зависит от интенсивностивосстановления элементов μi, числа обслуживающих бригад k и дисциплины обслуживания (do). Таким образом, готовность системы является функцией тех жепараметров, что и вероятность безотказной работы, а также параметров восстановления μi, k , do. Тогда H = f(n, λi, t, μi, k , do).Отсюда очевидно, что для повышения готовности системы необходимо:— повышать ее ремонтопригодность (увеличивать μi),— выбирать рациональную дисциплину обслуживания (число ремонт-ных органов, приоритетность обслуживания).Современные технические системы настолько сложны, а требования к ихнадежности столь высоки, что перечисленные ранее методы часто недостаточныдля удовлетворения требований на показатели надежности.Приходится прибегать к крайним мерам – вводить избыточность в структуру системы.
Избыточность может быть структурная, нагрузочная, временная, информационная. Тогда надежность системы будет зависеть от:— объема избыточности (кратность резервирования m),171 — вида резервирования (общее, дельное),— способа реализации (постоянное, замещением).Дополним нашу функциональную связь новыми параметрами (параметрамиизбыточности) такими как m, вид резервирования (vr), способ реализации (sr). Тогда функция надежности будет иметь вид:H = f(n, λi, t, μi, k , do, m, vr, sr).И это не все, т. к.
мы не учли эксплуатацию системы, в процессе которой ирасходуется надежность. В целях поддержания высокой надежности техники впроцессе ее эксплуатации проводятся такие мероприятия, как профилактика, ремонт, доработка, продление ресурса. Назовем эти мероприятия условиями эксплуатации (us). Тогда функция надежности примет вид:H = f(n, λi, t, μi, k , do, m, vr, sr, us).Таким образом, функция надежности зависит от десяти параметров (прижеланий их количество можно несколько увеличить), имеющих разное влияние нанадежность техники.ПОСТРОЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ НАДЕЖНОСТИ РЭС. ВОЗМОЖНЫЕВАРИАНТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯРЭСРассмотрим проблему построения структурных схем надежности и выбораварианта использования резервирования РЭС, как метода повышения надежности,решая конкретную задачу.Пусть проектируемое РЭС состоит из n = 1350 элементов, средняя интенсивность отказов которых λ = 1,2·10-6 час-1.
Система предназначена для длительной эксплуатации. Требованием на ее надежность является P(250)≥0,97.Предположим, что справедлив экспоненциальный закон распределениявремени до отказа. Тогда вероятность безотказной работы системы (если не принимать мер по ее повышению) будет иметь значение:P 250en te1350 1, 2 10172 6250e0, 4050,667.Надежность системы низкая, она не соответствует требованию.
Какие жемероприятия повышения надежности следует использовать для удовлетворениятребований?Обратимся к функции надежности H = f(n, λi, t, μi, k , do, m, vr, sr, us). Таккак система не восстанавливаема и не резервирована, то H = f(n, λi, t). Тогда вероятностьбезотказнойработысистемыбудетобеспеченаприусловии:e-nλt ≥ 0,97, или nλt ≤ 0,03.Обеспечить это условие можно, если n, λ, t будут иметь, при прочих равныхусловиях, значения:n0,030,03100 ,t 1,2 10 6 2500,030,03t 1350 250t0,88 100,030,03n1350 1,2 1067час-1 ,18,5 час.Из этих расчетов видно, что упрощение системы, повышение надежностиэлементов или сокращение времени непрерывной работы системы не могут обеспечить необходимую вероятность безотказной работы, т. к.
из 100 элементов вместо 1350 создать систему невозможно, уменьшить на порядок интенсивность отказов всех элементов нельзя, сократить время работы системы с 250 до 18,5 часовневозможно по техническим условиям. Какой же выход? Применение избыточности в процессе проектирования – единственный способ обеспечения требуемойнадежности.
Для нашей системы это использование нагрузочной или структурнойизбыточности.Если средняя интенсивность отказа элементов, приведенная в условии задачи, относится к номинальным нагрузкам, то теоретически путем облегчения режимов работы интенсивность отказов можно уменьшить на порядок (режим хранения). Тогда при λ = 1,2·10-7 час-1 вероятность безотказной работы системы будет:P 250en te1350 1, 2 10173 7250e0, 04050,96.Вероятность безотказной работы не удовлетворяет требованиям даже в режиме хранения системы.Применим структурное резервирование.
При постоянном включении резерва Pс(t) = 1 – (1 – p)m+1. Так как Pс(t) = 0,97, а p = 0,667, то0,97 11 0,667m 1или mln 0,031 2,19.ln 0,333При резервировании замещением и m = 1Pс(t) = e-λt (1 + λt) = 0,667 (1 – ln 0,667) = 0,937,при m = 2:Pс tet1tt2!20,667 1 ln 0,667ln 0,667220,992.Таким образом, для обеспечения вероятности безотказной работы системыPс ≥ 0,97 необходимо применить резервирование замещением кратности m = 2.Из этого краткого примера видно, что такие методы, как упрощение системы (уменьшение числа элементов) и сокращение времени непрерывной работымалоэффективны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
