Контрольная работа по Надежности. Контрольная работа по Надежности технических систем. Контрольная работа по надежности технологических машин

• Название: Контрольная работа по надежности технологических машин
• Анкор: Контрольная работа по Надежности
• Дата: 05.09.2021
• Размер: 114.5 Kb.
• Имя файла: Контрольная работа по Надежности технических систем.doc
• Тип: Литература; #229696

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО Надежности технологических машин

Содержание

Содержание 2

1.Перечислить частные показатели долговечности. Дать понятие ресурса и срока службы. Привести примеры. 3

Надежность систем с резервированием 4

Постоянное резервирование 5

Резервирование замещением 7

Резервирование систем путем применения накопителей 7

З.Задача 7

Литература 9

1. Корчагин А.Б. и др. Надежность технических систем и техногенный риск. Учеб. пособие : в 2 ч. / А. Б. Корчагин, В. С. Сердюк, А. И. Бокарев. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. 9

1.Перечислить частные показатели долговечности. Дать понятие ресурса и срока службы. Привести примеры.

Технический ресурс — наработка объекта от начала его эксплуата­ции или возобновления эксплуатации после ремонта до предельного состояния. Ресурс выражается в единицах времени работы (обычно в часах), длины пути (в километрах), в единицах выпуска продук­ции, в циклах. Для невосстанавливаемых изделий понятия технического ре­сурса и наработки до отказа совпадают.

Срок службы — календарная наработка до предельного состояния. Выражается обычно в годах.

Для деталей машин в качестве критерия долговечности исполь­зуется технический ресурс. Для режущих инструментов – период стойкости. Для транспортных машин — пробег, для двигателей — мото­часы. Для других объектов используется срок службы.

Показатели долговечности разделяются на:

гамма-процентные,

средние до текущего (или капитального) ремонта,

полные,

средние до списания.

Гамма-процентные показатели — это показатели, которые имеют или превышают в среднем обусловленное число () процентов изделий данного типа. Они характеризуют долго­вечность изделий при заданной вероятности сохранения работо­способности.

Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не дости­гает предельного состояния с заданной вероятностью  процентов:  = 100Р(t); для многих изделий массового производства  = 90%, характерный, например, для подшипников качения. К существенным достоинствам этого показателя относится возможность его опреде­ления до завершения испытания всех образцов.

Средняя наработка на отказ — отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой нара­ботки.

Средний ресурс — математическое ожидание ресурса.

2.Безотказность систем с параллельным соединением элементов. Способы резервирования.

В системе с параллельным соединением элементов представляет интерес знание вероятности безотказной работы всей системы, т. е. всех ее элементов (или подсистем), системы без одного, без двух и т. д. элементов в пределах сохранения системой работоспо­собности хотя бы с сильно пониженными показателями.

Сохранение работоспособности системы из одинаковых элемен­тов определяется с помощью биномиального распределения.

Рассмотрим бином:
(Р(t) + Q(t))^m
где показатель степени m равняется общему числу параллельно ра­ботающих элементов; Р(t) и Q(t) — вероятности безотказной ра­боты и соответственно отказа каждого из элементов.

Записываем результаты разложения биномов с показателями степени 2, 3 и 4 соответственно для систем с двумя, тремя и четырьмя параллельно работающими элементами:
(Р + Q)² = Р² + 2PQ + Q² = 1;

(Р + Q)³ = Р³ + 3P²Q + 3PQ² + Q³ = 1;

(Р + Q)⁴ = P⁴ + 4P³Q + 6P²Q² + 4PQ³ + Q⁴ = 1.
В них первые члены выражают вероятность безотказной работы системы из всех работоспособных элементов, вторые – вероятность отказа одного элемента и безотказной работы остальных, первые два члена – вероятность отказа не более одного элемента и т. д. Последний член выражает вероятность от­каза всех элементов.

При обычных значениях коэффициентов вариа­ции ресурсов элементов (v=0,2...0,8) нет необходимости учитывать те элементы, средний ресурс которых в пять раз и более превышает средний ресурс наименее долговечного элемента.

Также, если средние ресурсы эле­ментов близки друг к другу, нет необходимости учитывать все эле­менты, достаточно учитывать пять элементов и менее.

Надежность систем с резервированием

Для достижения высокой надежности в машиностроении кон­структивные, технологические и эксплуатационные мероприятия могут оказаться недостаточными, и тогда приходится применять резервирование. Это относится к сложным системам, для которых повышением надежности элементов не удается достигнуть требуемой высокой надежности системы.

Резервирование позволяет уменьшить вероятность отказов в десятки раз.

Применяют:

1) постоянное резервирование с нагруженным (или горячим) резервом;

2) резервирование замещением с ненагруженным (или холодным) резервом;

3) резервирование с резервом, работающим в облегченном режиме.

Резервирование наиболее широко применяют в радиоэлектрон­ной аппаратуре, в которой резервные элементы имеют малые габа­риты и легко переключаются.

Особенности резервирования в машиностроении: в ряде систем резервные элементы используют как рабочие в часы «пик»; в ряде систем резервирование обеспечивает сохранение работоспособнос­ти, но с понижением показателей. Резервирование в чистом виде в машиностроении преимущественно применяют при опасности аварий.

В пассажирских самолетах применяют 3...4 двигателя и не­сколько электрических машин. Выход из строя одной или даже нескольких машин, кроме последней, не приводит к аварии само­лета. В морских судах — по две машины. Число эскалаторов, па­ровых котлов выбирают с учетом возможности отказа и необходи­мости ремонта. При этом в часы «пик» могут работать все эскала­торы. В общем машиностроении в ответственных узлах используют двойную систему смазки, двойные и тройные уплотнения. В станках применяют запасные комплекты специальных инструментов. На за­водах уникальные станки основного производства стараются иметь по два или более экземпляров. В автоматическом производстве при­меняют накопители, станки-дублеры и даже дублирующие участки автоматических линий.

К резервированию следует также относить проекти­рование предприятий с учетом времени простоев оборудования в ремонте.

Постоянное резервирование

При постоянном резервировании резервные элементы или цепи подключают параллельно основным (рисунок). Вероятность отказа всех элементов (основного и резервных) по теореме умножения вероятностей

1

где Q_i(t) — вероятность отказа элемента i.

Таким образом, в системах с последовательно соединенными элементами вероятность безотказной работы определяют перемножением вероятностей безотказной работы элементов, а в системах с параллельным соединением – вероятность отказа перемноже­нием вероятностей отказа элементов.


Простейшая зарезервированная система



Частично зарезервированная система

Если в системе (рис. 3.5) а элементов не дублированы, a b элементов дублированы, то надежность системы

Резервирование замещением

При резервировании замещением резервные элементы включаются только при отказе основных. Это включение может производиться автоматически или вручную.

Для основного случая экспоненциального распределения отка­зов при малых значениях t, т. е. при достаточно высокой надеж­ности элементов, вероятность отказа системы равна

Если элементы одинаковы, то

Формулы справедливы при условии, что переключение абсолют­но надежно. При этом вероятность отказа в n! раз меньше, чем при постоянном резервировании.

Для поддержания высокой надежности резервированных систем отказавшие элементы необходимо восстанавливать или заменять.

Применяют резервированные системы, в которых отказы регистрируются при периодиче­ских проверках, и системы, в которых отказы регистрируются при их появлении.

В первом случае система может начать работать с отказавшими элементами. Тогда расчет параметров надежности ведут за период от последней проверки. Если предусмотрено немедленное обнаружение отказов и система продолжает работать во время замены элементов, то оценку параметров надежности ведут за время до окончания ремонта.

Резервирование систем путем применения накопителей

В автоматических линиях применяют накопители, которые разбивают линии на отдельные участки, причем от­каз какого-либо элемента вызывает остановку только одного участка. В это время другие участки продол­жают работу, получая заготовки от накопителя или подавая изделия в накопитель.

При этом вероятность безотказной работы линии меньше этой вероятности для последнего участка и приближается к ней при увеличении емкости накопителя. Вероятность дли­тельной безотказной работы линии меньше соответствующей вероятности для ли­митирующего участка.

З.Задача

Под наблюдение поставлено N=12 конических шестерен. План наблюде­ний [N,U,N]. Наработки каждой шестерни до отказа (в месяцах) сле­дующие:

t₁=2 t₂ = 4 t₃= 5 t₄=7 t₅=9 t₆=11

t₇ = 12 t₈= 14 t₉=15 t₁₀=18 t₁₁=19 t₁₂= 21

Наработки до отказа шестерен подчинены экспоненциальному закону распределения. Необходимо определить точечные оценки показателей надежности: интенсив­ность отказов; среднюю наработку до отказа; вероятность безотказной работы за время t₁=14 мес. и t₂= 18 мeс.
Решение

1. Для определения интенсивности отказов подставляем результаты наблюдений в формулу для экспоненциального закона распределения:


/мес
2.Определяем среднюю наработку до отказа по формуле:



месс
3.Вероятность безотказной работы за время t определяем по формуле:



За время t₁=14 мес. :


За время t₂= 18 мeс.:

Литература

1. Корчагин А.Б. и др. Надежность технических систем и техногенный риск. Учеб. пособие : в 2 ч. / А. Б. Корчагин, В. С. Сердюк, А. И. Бокарев. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011.

2. Шишмарев В.Ю. Надежность технических систем : учебник для студ. высш.учеб. заведений / В.Ю.Шишмарев. — М. : Издательский центр «Академия», 2010. — 304 с.