Лекция №19.1. Основные понятия теории надежности и показатели надежности рулевых приводов (1242140)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Основные понятия теории надежностии показатели надёжности рулевых приводов.Рассматривая способы обеспечения требуемой надёжности системприводов, которая является одним из важнейших их показателей качества,необходиморассмотретьнекоторыестандартизованныеопределениякачественных показателей, определяющих надёжность изделий. Показателинадёжности широко используются в международных сертификационныхдокументах изделий машиностроения, и поэтому для однозначногопонимания смысла этих показателей мы приводим определение основныхпоказателей на русском и английском языках [7.1].Надежность (Dependability) систем приводов.

В соответствии с ГОСТ13377-75 определяется, как свойства изделия выполнять заданные функции,сохраняя во времени значения установленных показателей в заданныхрежимахэксплуатации.Надежностьопределяетсябезотказностью,долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью изделий.Безотказность (Reliability) – свойство системы непрерывно сохранятьработоспособность в течение некоторого времени (наработки).Долговечностьработоспособность(Longevity)до–свойствонаступлениясистемыпредельногосохранятьсостояния(приопределенном техническом обслуживании).Отказ (Failure) системы – событие, состоящее в нарушении ееработоспособности, т.е.

в нарушении соответствия всем требованиям косновным функциям и параметрам.Неисправность (Demage) – несоответствие изделия хотя бы одному изтребований, предъявляемых к системе.Безотказность системы приводов обычно относят к определеннойнаработке, например, к одному полету или к одному часу полета.Предельное состояние (Marginal State) наступает после отработкиназначенного ресурса, при этом в процессе отработки могут производитьсяремонты с заменой вышедших из строя деталей. Назначенный ресурс,оцениваемыйвчасах,устанавливаетсясучетомэкономичности,безопасности и морального износа изделия с учетом его техническогообслуживания.Вероятность безопасной работызаданном интервале времени 0- t0 :(Survival Probability) изделия вP {τ > t0} = P ( t0 )(1.1.1)Вероятность возникновения отказа в заданном интервале времени:F (t0) = 1 – P (t0)(1.1.2)Оценка вероятности безотказной работы изделия обозначается Р(t):P(  > t ) = P(t) = 1 - F(t).(1.1.3)Интенсивностью отказов (Failure rate): называется условная плотностьвозникновения отказа невосстанавливаемого элемента, определяемая дорассматриваемого момента времени при условии, что до этого моментавремени отказа не было.

На основании статистического анализа отказовприводов в эксплуатации и на испытаниях интенсивность отказовопределяется следующим образом: (t ) N ( t )  N ( t  t ),N ( t )  t(1.1.5)где N(t), N(t+ t) - количество однотипных элементов приводов работоспособных домоментов времени (t, t+  t ) соответственно; t - малый промежуток времени.Из определения интенсивности отказов следует вероятностная формаее выражения: (t ) f (t ),F (t )(1.1.6)где f(t) плотность вероятностей возникновения отказа f(t)=F`(t); F(t) вероятностьвозникновения отказа за время полёта t.Средняя наработка за отказ (Mean time between failures).nti.i 1 nT0  (1.1.7)При постоянной интенсивности отказов (  ( t )  const ) закон распределения –экспоненциальный:P(t) = e  t ,(1.1.8)средняя наработка за отказ Т0 равна:T 0 = M ( )   P( t ) dt   e tt dt 0T0 101.(1.1.9).Интенсивностьотказов λ(t)12приработкаэксплуатация3износtустановленная длительность работыПлотность вероятности для этого закона:f (t )    e  tt .Вероятность попадания случайной величины P(t) в интервал (a, b):(1.1.11)aPa ,b   f ( t ) dt .(1.1.12)bДля систем рулевых приводов самолетов   t  1.F ( t )  1  e  t    t ,(1.1.13)P (t )  e  t  1    t .(1.1.14)Ошибка при использовании этих приближенных формул не превышаетвеличины1(  t ) 2 .

Для экспоненциального распределения:21M (t )   T0 ; математическое ожидание (t )  D v (t )  (t )M (t )1; среднеквадратичное отклонение 1. коэффициент вариации(1.1.15)Потеря работоспособности изделия может происходить вследствиеследующих событий:1. Выхода какого-либо параметра привода или его характеристикиза допустимые пределы.2.

Нарушенияфункционированиясистемыприводаилиеёэлементов, например, обрыв электрических цепей, потеря или отключениеисточников энергии, разрушение конструкции.Таким образом, все возможные отказы условно можно разделить напараметрические и функциональные отказы.К параметрическим отказам могут приводить необратимые изменения,связанные с износом, старением и т.п. процессами, например, изменениеиндуктивности магнитных зазоров в электромеханических узлах, износгидрораспределителей, засорение фильтров, увеличение вследствие износамеханическихзазоров.Квнезапнымпараметрическимотказамифункциональным отказам могут приводить накопления повреждений иизменений характеристик элементов привода, например, частичное илиполное засорение дросселей в гидроприводах или уже упоминавшеесяизменение проводимости магнитного зазора в электромагнитных системахвследствие засорения зазоров металлическими продуктами износа деталей.Вероятность безотказной работы привода P(t) в предположении, что отказыразличных видов независимы, определяются выражениемnmi 1i 1P (t )   P ( Ai )   P ( Bi ),(7.1.16)где P( Ai )  вероятность отсутствия функционального отказа i-го элемента привода;P ( Bi )  вероятностьсохраненияj-го параметра привода, характеризующего егоработоспособность, в допустимых пределах.Интенсивностьотказовкаждогоизэлементовилиустройствопределяется приближенно как сумма интенсивностей отказов входящих вних элементов:n   i ,(7.1.17)i 1где i  интенсивность отказа элемента.Суммарнаяоценкаинтенсивностиотказовприводавцеломопределяется по выражениюПР n3  n1  n2  n4  i     j    k   m  . i 1  ЭМ  i 1  ЭГ  i 1  МЕХ  i 1  ЭЛ(7.1.18)В этом выражении слагаемые в квадратных скобках представляютсобой оценки интенсивностей отказов соответственно: электромеханическихэлементов (эм), электрогидравлических элементов (эг), механическихэлементов (мех), электронных устройств (эл).Вероятность появления отказа одного привода в целом за время полетаtn определяется выражениемF (tn )  ПРtn ,(7.1.19)а вероятность безотказной работы привода в полете продолжительностью tnР ( t n )  1  F ( t n ).(7.1.20)Для авиационных приводов гражданских самолетов показателибезотказности регламентируются нормами летной годности.

В России этоАвиационные правила АП – 25, в США – FAR, в Великобритании – BCAR.В российских Авиационных правилах даются следующие нормылётной годности систем [7.4]:1.Каждое отказное состояние, приводящее к катастрофическойситуации должно оцениваться, как практически невероятное событие. Этособытие не должно возникать вследствие единичного отказа одного изэлементов системы. (Вероятность появления такого события менее 10-9, 10-10на один час полета).2.Суммарнаявероятностьаварийнойситуации,вызваннойфункциональными отказами, для самолёта в целом не должна превышать 10-6на один час полета. При этом рекомендуется, чтобы любой функциональныйотказ, приводящий к аварийной ситуации, оценивалось бы, как событие неболее частое, чем крайне маловероятное 10-8 на один час полета.3.должнаСуммарная вероятность возникновения сложной ситуации непревышать10-4наодинчасполета.Приэтомлюбойфункциональный отказ, приводящий к такой ситуации должен оцениваться,как событие не более частое, чем маловероятное 10-6 на один час полета.Вероятность отказа за один час полёта: электронные блоки формирования сигналов управления приводом(с вычислителями) 1=(1.5 – 2)10-4 на один час полета; электрогидравлический усилитель мощности 2=(0.07 – 2)10-6 наодин час полета;- гидродвигатель – 0.001 10-6 на один час полетаПоказатели безотказности элементов авиационных гидроприводов.Элементы.Электрогидравлический усилитель мощности типа«сопло-заслонка»Интенсивностьотказов0.1-2  10 6 1/ч0.00329  10 6 1/чГидравлический силовой цилиндр(заклинивание или разрушение)3  0.6135  10 6 1/чКомплект уплотнительных узлов подвижныхсоединений гидроцилиндра0.04686  10 6 1/чДатчик обратной связиГидравлический источник питания (один канал гидросистемы)(2-50)  10 6 1/ч(150 – 600)  10 6 1/чЭлектронный блок обработки электрических сигналов(10-20)  10 6 1/чСистема электропитания (один канал)Клапан электрогидравлический (заедание или обрыв обмотки)(0.044-0.086)  10 6 1/ч0.152  10 6 1/чПоршень со штоком рулевой машины (заклинивание)A1 A221    12Fc  tп *  tп (   )1 2A1 A21   * 12Fc  tп *   tп ( *  )1 22( A1 ( A2  A3))  A4)14   * (   )  2Суммарная3оценкаинтенсивности1234Fc  tп (( * (   ))   )1 2 34отказовприводавцеломопределяется по выражению n1 i 1 ЭМПР   i  n3  n2  n4    j     k   m  . i 1  ЭГ  i 1  МЕХ  i 1  ЭЛ(1.1.18)Вероятность появления отказа одного привода в целом за время полетаtn определяется выражениемF (tn )  ПРtn ,λ=1*10-71/ч.(1.1.19)Принципиальная схема гидравлического привода (бустера), преобразующегоперемещение органа управления пилота ( X вх ) в усиленное по мощностиперемещение штока ( Х п ) и, следовательно, - в поворот рулевой поверхностис радиусом рычага rkλэ=λгс+λра+λмп=(50-70)*10-61/ч.МУГС1ГП1ГС 2ГП 2ГС3ГП 3Логическая схема для приближённой оценки интенсивности отказоврезервированной системы из трёх рулевых приводов с механическимуправлением.λ3РП≈1.42*10-12 1/ч.ОБЩЕЕ СТРУКТУРНОЕ РЕЗЕРВИРОВАНИЕОсновной канал приводаYвыхUвх.12……………12……………n-1nn-1n………………………………………….

………………...12n-1……………mnОбщая схема системы с общим структурным резервированием:m- количество резервных каналов; n – количество функциональнозаконченных элементов в каждом канале привода; Uвх – входной сигнал;Yвых – перемещение выходного звена привода.Вероятность появления отказа каждого из этих каналов приводаnFк  tп  i ,(1.2.1)i 1nPк   (1i *tп )(1.2.2)i 1Если резервированный привод имеет всего m+1 одинаковых каналов, включая одиносновной и m резервных, а для полноценного управления необходимо иметь kработающих каналов, то в этом случае вероятность обеспечения безотказного управленияопределяется выражением:PC tп  m 1 kCjm 1 Pкm 1 j  Fк j tп  ,j 1Cmj 1 m  1!,m  1  j ! j!Pk(t) представляет собой один следящий канал привода,.(1.2.3)ВходВыходPk(t)Pk(t)Pk(t)m резервныхканаловОбщая структура резервированного привода с общимрезервированием.для резервированной системы приводов, состоящей из четырёхканалов.Вероятность отказов любых двух подканалов: F (t )  6 Fi 2 (t ) ;Вероятность отказов любых трех подканалов: F (t )  4Fi 3 (t ) ;Вероятность отказов всех четырех подканалов: F (t )  Fi 4 (t ) .Вероятность сохранениярулевым приводом:управленияPC t   1  1  Pk t m 1PC t   Pmp t m  1 (m+1)-канальным.(1.2.4)lg1  PTP t .lg1  PK t (1.2.5)Осн.

кан.Вход1й РЕЗЕРВВыходПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬmй РЕЗЕРВПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИПоВходВыходОсн. кан.П11й РЕЗЕРВПmйm РЕЗЕРВPi  PПi  Pii  1,..., m  1,Вероятность отказа i-го канала с переключателем:Fi  1  PПi  Pi ,m 1вероятность отказа всех каналов привода:Fp   1  PПi  Pi  .i 1Вероятность сохранения приводом функции управления хотя бы одного резервногоканала определяется выражением:m 1Pc  1   1  PПi  Pi  .i 1.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций