Курсовой проект ТООН. Курсовой проект расчет надежности технологического процесса производства унифицированных телевизоров и разработка вариантов её повышения
 Скачать 0.92 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Обнинский институт атомной энергетики – филиал федерального государственного автономного Образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ИАТЭ НИЯУ МИФИ) Техникум ТООН КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Расчет надежности технологического процесса производства унифицированных телевизоров и разработка вариантов её повышения Выполнил: Студент группы АТП-Т19 Андин А. Н. Проверил: Хайрова Д.Д. Обнинск, 2022 Содержание Введение…………………………………………………………………….4 1. Теоретическая часть………………………………………………………..8 2. Расчётная часть……………………………………………………………12 2.1 Преобразование заданной структурной схемы………………………12 2.2 Определение показателей надежности…………………………………15 2.3 Способ повышения надёжности посредством снижения интенсивности отказов………………………………………………………………………………20 2.4 Способ повышения надежности посредством резервирования………25 Заключение…………………………………………………………………..30 Список используемых источников…………………………………………31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Разраб. Андин А.Н Провер. Хайрова Д.Д Реценз. Н. Контр. Утверд. Расчет надежности технологического процесса производства унифицированных телевизоров и разработка вариантов её повышения Лит. Листов 31 Техникум ИАТЭ НИЯУ МИФИ АТП-Т19 3 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Нормативные ссылки В курсовой работе использованы следующие нормативные документы: ГОСТ 7.1 – 2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления ГОСТ 27.301 – 95 ССБТ. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения 4 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Введение Автоматизация производства — это процесс в развитии машинного производства, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства. Автоматизация производства постоянно совершенствуется и представляет собой совокупность сложных систем и технических компонентов. На которые могут оказывать влияние различные воздействия внешних факторов. Такие воздействия могут привести к неисправности системы или вывода ее из строя. Поэтому в процессе проектирования системы и оценки ее поведения рассчитывается надежность всех компонентов. Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества на стадии эксплуатации (при его использовании, обслуживании, хранении, транспортировании). Основные показатели надежности: Исправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент 5 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ времени соответствует всем требованиям, установленным как в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих удобства эксплуатации, внешний вид и т.п. Неисправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, характеризующих нормальное выполнение заданных функций. Работоспособность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций. Безотказность – свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого интервала времени. Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате изделием его работоспособности. Полный отказ – отказ, до устранения которого использование изделия по назначению становится невозможным. Частичный отказ – отказ, до устранения которого остается возможность частичного использования изделия. Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность (с возможными перерывами для технического обслуживания и ремонта) до разрушения или другого предельного состояния. Предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров, по условиям безопасности и т.п. Ремонтопригодность – свойство изделия, выражающееся в его приспособленности к проведению операций технического обслуживания и ремонта, т.е. к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей и отказов. Восстанавливаемость – свойство изделия восстанавливать начальные значения параметров в результате устранения отказов и неисправностей, а 6 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ также восстанавливать технический ресурс в результате проведения ремонтов. Сохраняемость – свойство изделия сохранять исправность и надежность в определенных условиях и транспортировки. Повышение надежности на предприятиях достигается соблюдением нормативных документов: Правила безопасности. СНиП ГОСТов и т.д. Методы по расчету надежности: 1. Структурные методы расчета. Структурные методы расчета основаны на представлении объекта в виде логической (структурно-функциональной) схемы, описывающей зависимость состояний и переходов объекта от состояний и переходов его элементов с учетом их взаимодействия и выполняемых ими функций в объекте с последующими описаниями построенной структурной модели адекватной математической моделью и вычислением ПН объекта по известным характеристикам надежности его элементов. 2. Физические методы расчета. Физические методы расчета основаны на применении математических моделей, описывают их физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам объектов (к достижению объектами предельного состояния), и вычислении показателей надежности по известным параметрам загруженности объекта, характеристикам примененных в объекте веществ и материалов с учетом особенностей его конструкции и технологией изготовления. 3.Методы прогнозирования. Методы прогнозирования основаны на использовании для оценки ожидаемого уровня надежности объекта данных о достигнутых значениях и 7 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ выявленных тенденциях изменения показателей надежности объектов- аналогов. (Объекты-аналоги – это объекты аналогичные или близкие к рассматриваемому по назначению, принципам действия, схемно- конструктивному построению и технологии изготовления, элементной базе и применяемым материалам, условиям и режимам эксплуатации, принципам и методам управления надежностью). Методы расчета надежности конкретного объекта выбирают в зависимости от: - целей расчета и требований к точности определения показателей надежности объекта. Наличия и/или возможности получения исходной информации, необходимой для применения определенного метода расчета. Уровня обработанности конструкции и технологии изготовления объекта, системы его технического обслуживания и ремонта, позволяющего применять соответствующие расчетные модели надежности. 8 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Теоретическая часть: Для расчёта структурной схемы надёжности используем процесс производства унифицированных телевизоров, представленный на рисунке Рисунок 1-Схема производства унифицированного телевизора 1. Заготовительный участок; 2. Схемно кабельные работы; 3. Сборка мелких узлов;4. Сборка печатных плат; 5.Изготовление фильтров; 6. Формовка радиоэлементов;7.Сборка блоков УНТ; 8. Армировка корпуса; 9. Общая сборка телевизора; 10. Регулировка и контроль; 11. Упаковка. На заготовительном участке выполняются три вида работ: схемная заготовка комплектующих изделий; формовка радиоэлементов; сборка мелких узлов. Эти виды работ включают заготовку проводов, проволоки, плетенки, изоляционных трубок, подготовку радиоэлементов для установки их на печатные платы и для навесного монтажа, а также лужение концов плетенки, сборку панелей, ручек, планок и др. В цехе используется многотипное оборудование, это обусловлено большим разнообразием монтажных (схемно-кабельных) заготовок. Такие операции, как нарезка изоляционных трубок и плетенки, нарезка и формовка 9 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ перемычек, разделка и снятие изоляции проводов питания, резка, зачистка и лужение проводов выполняются на автоматах. Сборка мелких узлов ведется на верстаках. Отформованные радиоэлементы, заготовки проводов, проволоки, плетенки, изоляционные трубки и собранные мелкие узлы передаются на контроль, а затем на центральный комплектовочный склад. Вязку жгутов выполняют при помощи шаблонов и на специальных конвейерах непрерывного действия. Схемно-кабельные работы также выполняют на конвейерах непрерывного действия, на них же производится сборка мелких узлов. Включение сборки и монтажа мелких узлов в общий поток конвейера схемно-кабельных работ позволяет значительно сократить внутрицеховые транспортировки и снизить потери рабочего времени. Готовые узлы поступают по конвейеру в центральный комплектовочный склад. Сборку, монтаж и регулировку фильтров и дросселей ведут на конвейерах участка, расположенного в цехе общей сборки. Сборку и монтаж печатных блоков осуществляют на конвейерах непрерывного действия со встроенной установкой для пайки «волной». Детали и узлы на конвейер поступают по подвесной дороге. После сборки и монтажа блоки автоматической подстройки частоты гетеродина и видеодетектора подвергаются регулировке. Блок усилителей промежуточной частоты изображения и звука и блок развертки после сборки и монтажа передают на тренировку, которая проводится на специальном конвейере. Оттренированные платы снимают с конвейера и передают на ленточные транспортеры. Возле транспортеров расположены компараторы, на которых производится регулировка плат, после чего платы передаются в центральный комплектовочный склад. На транспортерах регулировки блоков имеются места для ремонта п резервные места. Все узлы для сборки блока УНТ комплектуются на центральном комплектовочном складе. 10 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Сборку и монтаж блока УНТ выполняют на двух конвейерах пульсирующего типа. Перед конвейерами установлены два пресса для клеймения номера на планке шасси. Кронштейны на шасси устанавливают в механоштамповочном цехе. После сборки и монтажа блок подвергается проверке и вибротряске. Готовый блок отправляют по подвесной дороге на конвейер армировки и общей сборки. Кинескоп и блоки ПТК-7 подают по подвесной дороге на рабочее место этого конвейера. Корпуса телевизора поступают из деревообделочного цеха по другой подвесной дороге. Кроме армировки и общей сборки, на этом участке производится сборка мелких узлов (ОС, ручек). После установки блока УНТ телевизор поступает на предварительную тренировку и регулировку, которые выполняют на специальном участке, оборудованном конвейерами. После общей сборки телевизор проходит вибротренировку, тренировку и контроль, а затем идет на участок упаковки. Упаковывают телевизоры на специальной линии, откуда их по подвесной дороге передают на склад готовой продукции. 11 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Представим это производство в виде блоков, которое изображено на рисунке 2. Рисунок 2 - Структурная схема надежности процесса производства унифицированного телевизора. 1. Заготовительный участок; 2. Схемно кабельные работы; 3. Сборка мелких узлов;4. Сборка печатных плат; 5.Изготовление фильтров; 6. Формовка радиоэлементов;7.Сборка блоков УНТ; 8. Армировка корпуса; 9. Общая сборка телевизора; 10. Регулировка и контроль; 11. Упаковка. Для расчета надежности данной схемы необходимо знать вероятность безотказной работы каждого элемента и системы в целом. Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки t отказ объекта не возникнет. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00 11 12 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ 2. Расчетная часть 2.1 Преобразование заданной структурной схемы Для расчетов параметров надежности удобно использовать структурно- логические схемы надежности технической системы, которые графически отображают взаимосвязь элементов и их влияние на работоспособность системы в целом. Структурно - логическая схема представляет собой совокупность ранее выделенных элементов, соединенных друг с другом последовательно или параллельно. Критерием для определения вида соединения элементов (последовательного или параллельного) при построении схемы является влияние их отказа на работоспособность технической системы. Последовательным (с точки зрения надежности) считается соединение, при котором отказ любого элемента приводит к отказу всей системы. Параллельным (с точки зрения надежности) считается соединение, при котором отказ любого элемента не приводит к отказу системы, пока не откажут все соединенные элементы. В системе с последовательным соединением для безотказной работы в течение некоторой наработки t необходимо и достаточно, чтобы каждый из ее n элементов работал безотказно в течение этой наработки. Считая отказы элементов независимыми, вероятность одновременной безотказной работы n элементов определяется по теореме умножения вероятностей: вероятность совместного появления независимых событий равна произведению вероятностей этих событий: P(t)=p 1 (t)p 2 (t)…p n (t)= p i (t)= (1 - q i (t)) (1) где P(t)-вероятность безотказной работы системы; p n (t)- вероятность безотказной работы элемента; q i (t)- вероятность отказа элемента. n i 1 n i 1 13 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Если система состоит из равнонадежных элементов (р i =p), то P = p i n , (2) Для отказа системы с параллельным соединением элементов в течение наработки t необходимо и достаточно, чтобы все ее элементы отказали в течение этой наработки. Так что отказ системы заключается в совместном отказе всех элементов, вероятность чего (при допущении независимости отказов) может быть найдена по теореме умножения вероятностей как произведение вероятностей отказа элементов: Q=q 1 q 2 …q n = q i = (1 - p i ) (3) где Q- вероятность отказа системы. Соответственно, вероятность безотказной работы Р=1 - Q=1 - q i =1 - (1 - p i ) (4) Если система состоит из равнонадежных элементов (р i =p), то P=1 - (1 - p) n (5) n i 1 n i 1 n i 1 n i 1 14 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Элементы 1 и 2 образуют последовательное соединение. Заменяем их квазиэлементом А. Р A =p 1 *p 2 Элементы 3, 4 и 5 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом B. Q B =q 3 q 4 q 5 =(1 – р 3 )(1 – р 4 ) )(1 – р 5 ) Используя формулу (4) получим: Р B =1 - (1 – p 3 )(1 – р 4 ) (1 – р 5 ) Элементы7,8,9 и 10 также образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом C. Q C =q 7 p 8 p 9 p 10 =(1 – р 7 )(1 – р 8 ) (1 – р 9 )(1 – р 10 ) Используя формулу (4) получим: Р C =1 - (1 – p 7 )(1 – р 8 )(1 – p 9 )(1 – р 10 ) После преобразований схема изображена на рисунке 3. Рисунок 3 – Схема квазиэлементов, после преобразования. 15 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ 2.2 Определение показателей надёжности. Структурная схема надежности приведена на рисунке 2. Значения интенсивности отказов элементов даны в 1/ч λ 1 = λ 2 = 10 λ 3 = λ 4 = λ 5 =15 λ 6 = 10 λ 7 = λ 8 = λ 9 = λ 10 = 5 λ 11 = 5 γ = 70 % Рисунок 4 - Структурная схема надежности процесса производства унифицированного телевизора. 1. Заготовительный участок; 2. Схемно кабельные работы; 3. Сборка мелких узлов;4. Сборка печатных плат; 5.Изготовление фильтров; 6. Формовка радиоэлементов;7.Сборка блоков УНТ; 8. Армировка корпуса; 9. Общая сборка телевизора; 10. Регулировка и контроль; 11. Упаковка. 10 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00 11 16 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Так как по условию все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации, то вероятность безотказной работы элементов с 1 по 11 подчиняются экспоненциальному закону: (6) Элементы 1 и 2 образуют последовательное соединение, заменяем их квазиэлементом A. P A = e –λ1t * e –λ2t (7) В исходной схеме элементы 3,4 и 5 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом B. Р B = 1- (1-e –λ3t ) * (1-e –λ4t ) * (1-e –λ5t ) (8) Элемент 6 рассчитывается: P 6 = e –λ6t (9) Элементы 7, 8, 9 и 10 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом C. P C = 1- (1-e –λ7t ) * (1-e –λ8t ) * (1-e –λ9t ) * (1-e –λ10t ) (10) Элемент 11 рассчитывается: P 11 = e -λ11t (11) p t i i exp( ). 17 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рассчитаем вероятности элементов и вероятность безотказной работы всей системы по формулам (6) – (11). При наработке t = 0,1*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*0,1*10^-2 = 0,99 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*0,1*10^-2 = 0,985 P 6 = e -10*0,1*10^-2 = 0,99 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*0,1*10^-2 = 0,995 P 11 = e -5*0,1*10^-2 =0,995 P A = e -10*0,1*10^-2 * e -10*0,1*10^-2 = 0,980 P B = 1- (1 - e -15*0,1*10^-2 ) * (1 - e -15*0,1*10^-2 ) * (1 - e -15*0,1*10^-2 ) = 0,999 P C = 1- (1 - e -5*0,1*10^-2 ) * (1 - e -5*0,1*10^-2 ) * (1 - e -5*0,1*10^-2 ) * (1 - e -5*0,1*10^-2 ) = 1 P общ =0,980*0,999*0,99*1*0,995=0,964 При наработке t = 1*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*1*10^-2 = 0,905 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*1*10^-2 = 0,861 P 6 = e -10*1*10^-2 = 0,905 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*1*10^-2 = 0,951 P 11 = e -5*1*10^-2 =0,951 P A = e -10*1*10^-2 * e -10*1*10^-2 = 0,819 P B = 1- (1 - e -15*1*10^-2 ) * (1 - e -15*1*10^-2 ) * (1 - e -15*1*10^-2 ) = 0,997 P C = 1- (1 - e -5*1*10^-2 ) * (1 - e -5*1*10^-2 ) * (1 - e -5*1*10^-2 ) * (1 - e -5*1*10^-2 ) = 0,999 P общ =0,819*0,997*0,905*0,999*0,951=0,702 При наработке t = 2*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*2*10^-2 = 0,819 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*2*10^-2 = 0,741 P 6 = e -10*2*10^-2 = 0,819 18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*2*10^-2 = 0,905 P 11 = e -5*2*10^-2 =0,905 P A = e -10*2*10^-2 * e -10*2*10^-2 = 0,670 P B = 1- (1 - e -15*2*10^-2 ) * (1 - e -15*2*10^-2 ) * (1 - e -15*2*10^-2 ) = 0,983 P C = 1- (1 - e -5*2*10^-2 ) * (1 - e -5*2*10^-2 ) * (1 - e -5*2*10^-2 ) * (1 - e -5*2*10^-2 ) = 0,999 P общ =0,670*0,983*0,819*0,999*0,905=0,488 При наработке t = 4*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*4*10^-2 = 0,670 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*4*10^-2 = 0,549 P 6 = e -10*4*10^-2 = 0,670 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*4*10^-2 = 0,819 P 11 = e -5*4*10^-2 =0,819 P A = e -10*4*10^-2 * e -10*4*10^-2 = 0.449 P B = 1- (1 - e -15*4*10^-2 ) * (1 - e -15*4*10^-2 ) * (1 - e -15*4*10^-2 ) = 0,908 P C = 1- (1 - e -5*4*10^-2 ) * (1 - e -5*4*10^-2 ) * (1 - e -5*4*10^-2 ) * (1 - e -5*4*10^-2 ) = 0,999 P общ =0,449*0,908*0,670*0,999*0,819=0,223 При наработке t = 6*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*6*10^-2 = 0,549 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*6*10^-2 = 0,407 P 6 = e -10*6*10^-2 = 0,549 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*6*10^-2 = 0,741 P 11 = e -5*6*10^-2 =0,741 P A = e -10*6*10^-2 * e -10*6*10^-2 = 0,301 P B = 1- (1 - e -15*6*10^-2 ) * (1 - e -15*6*10^-2 ) * (1 - e -15*6*10^-2 ) = 0,791 P C = 1- (1 - e -5*6*10^-2 ) * (1 - e -5*6*10^-2 ) * (1 - e -5*6*10^-2 ) * (1 - e -5*6*10^-2 ) = 0,995 P общ =0,301*0,791*0,549*0,995*0,741= 0,096 19 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ При наработке t = 8*10 4 ч. P 1 = P 2 = e -10*8*10^-2 = 0,449 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*8*10^-2 = 0,301 P 6 = e -10*8*10^-2 = 0,449 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*8*10^-2 = 0,670 P 11 = e -5*8*10^-2 =0,670 P A = e -10*8*10^-2 * e -10*8*10^-2 = 0.202 P B = 1- (1 - e -15*8*10^-2 ) * (1 - e -15*8*10^-2 ) * (1 - e -15*8*10^-2 ) = 0,659 P C = 1- (1 - e -5*8*10^-2 ) * (1 - e -5*8*10^-2 ) * (1 - e -5*8*10^-2 ) * (1 - e -5*8*10^-2 ) = 0,988 P общ =0,202*0,659*0,449*0,988*0,670=0,0395 При наработке t = 10*10 4 ч P 1 = P 2 = e -10*10*10^-2 = 0,368 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*10*10^-2 = 0,223 P 6 = e -10*10*10^-2 = 0,368 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*10*10^-2 = 0,607 P 11 = e -5*10*10^-2 =0,607 P A = e -10*10*10^-2 * e -10*10*10^-2 = 0.135 P B = 1- (1 - e -15*10*10^-2 ) * (1 - e -15*10*10^-2 ) * (1 - e -15*10*10^-2 ) = 0,531 P C = 1- (1 - e -5*10*10^-2 ) * (1 - e -5*10*10^-2 ) * (1 - e -5*10*10^-2 ) * (1 - e -5*10*10^-2 )=0,976 P общ =0,135*0,531*0,368*0,976*0,607=0,016 20 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рисунок 5 – График общей наработки. 2.3 Способ повышения надёжности посредством снижения интенсивности отказов По графику, представленному на рисунке 4 (кривая P),находим для γ = 70 %, P y = 1; T i = 1 * 10 4 Проверочный расчёт при наработке t = 1 * 10 4 T y = 1,5 * 1 * 10 4 = 1,5 * 10 4 При наработке t =1,5*10 4 ч P 1 = P 2 = e -10*1.5*10^-2 = 0,861 P 3 = P 4 = P 5 = e -15*1.5*10^-2 = 0,799 P 6 = e -10*1.5*10^-2 = 0,861 P 7 = P 8 = P 9 = P 10 = e -5*1.5*10^-2 = 0,928 P 11 = e -5*1.5*10^-2 = 0,928 21 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ P A = e -10*1.5*10^-2 * e -10*1.5*10^-2 = 0.741 P B = 1- (1 - e -15*1.5*10^-2 ) * (1 - e -15*1.5*10^-2 ) * (1 - e -15*1.5*10^-2 ) = 0,992 P C = 1- (1 - e -5*1.5*10^-2 ) * (1 - e -5*1.5*10^-2 ) * (1 - e -5*1.5*10^-2 ) * (1 - e -5*1.5*10^-2 ) = 0,999 P общ =0,741*0,992*0,861*0,999*0,928= 0,587 Расчет показывает (таблица 1), что при t=1,5*10 4 ч. Для элементов преобразованной схемы, представленной на рисунке 4. P A =0,741; P B =0,992; P 6 =0,861; P C =0,999; P 11 =0,928. Следовательно, из четырёх элементов минимальное значение вероятности безотказной работы имеет элемент P A. Увеличение надёжности этого элемента даст максимальное увеличение надёжности системы в целом. Для того чтобы при T y =1,5*10 4 ч. система в целом имела вероятность безотказной работы , необходимо, чтобы квазиэлемент P A имел вероятность безотказной работы. P` A =1-(P B *P 6 * P C * P 11 *(1- )), (12) P` A =1-(0,992*0,861*0,999*0,928*(1-0,7)= 0,762 Очевидно, значение P` A , полученное по формуле (12), является минимальным для выполнения условия увеличения наработки не менее, чем в полтора раза, при более высоких значениях P` A увеличение надежности системы будет большим. Для определения минимально вероятности безотказной работы элемента P` A необходимой построить графики зависимостей по данным таблицы 1. 22 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рисунок 6 – Зависимость безотказной работы квазиэлемента P A от вероятности безотказной работы его элементов. По графику при P` A =0,762 находим Р` 1,2, ≈0,872 Так как по условиям задания все элементы работают в периоде нормальной эксплуатации и подчиняются экспоненциальному закону, то для элементов 1,2, при t=1,5*10 4 ч. находим: λ= -(In*P` 1,2, )/t (13) λ= -(In*0,872) / 1,5 =0,091 Рассчитаем вероятности безотказной работы данных элементов квазиэлемента P` A и всей системы P` общ при разной наработке. P` 1 = e –λ*t*0,01 (P` 1 = P` 2 ) (14) P` A = P` 1 *P` 2 (15) P` общ = P` A *P B *P 6 *P C * P 11 (16) 23 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ При наработке t = 0,1*10 4 ч. P` 1 = P` 2= e –0,091*0,1 = 0,99 P` A = e –0,091*0,1 * e –0,091*0,1 = 0.982 P` общ = 0,982*0,999*0.99*1*0,995= 0,966 При наработке t = 1*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*1 = 0,913 P` A = e –0,091*1 * e –0,091*1 = 0,834 P` общ = 0,834*0,997*0,905*0,999*0,951= 0,715 При наработке t = 2*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*2 = 0,834 P` A = e –0,091*2 * e –0,091*2 = 0,695 P` общ = 0,695*0,983*0,819*0,999*0,905= 0,506 При наработке t = 4*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*4 =0,695 P` A = e –0,091*4 * e –0,091*4 = 0,483 P` общ = 0,483*0,908*0,670*0,999*0,819= 0,240 При наработке t = 6*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*6 = 0,579 P` A = e –0,091*6 * e –0,091*6 = 0,335 P` общ = 0,335*0,791*0,549*0,995*0,741= 0,107 При наработке t = 8*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*8 = 0,483 P` A = e –0,091*8 * e –0,091*82 = 0,233 P` общ = 0,233*0,659*0.449*0,988*0,670= 0,046 24 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ При наработке t = 10*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*10 = 0,403 P` A = e –0,091*10 * e –0,091*10 = 0,162 P` общ = 0,162*0,531*0,368*0,976*0,607= 0,019 При наработке t = 1,5*10 4 ч. P` 1 = P` 2 = e –0,091*1,5 = 0,872 P` A = e –0,091*1,5 * e –0,091*1,5 = 0,761 P` общ = 0,761*0,992*0,861*0,999*0,928= 0,603 Рисунок 7 – График кривой зависимости вероятности безотказной работы квазиэлемента А’ после повышения надежности элементов 1, 2. Таким образом, для увеличения гамма процентной наработки системы, необходимо увеличить надежность элементов 1, 2. 25 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Результаты расчетов для системы с увеличенной надежностью элементов 1, 2 и расчетные значения вероятности безотказной работы квазиэлемента P` A и P` общ приведены в таблице 1. 2.4 Способ повышения надежности посредством резервирования Для второго способа увеличения вероятности безотказной работы системы - структурного резервирования - по тем же соображениям (см. выше) также выбираем квазиэлемент A, вероятность безотказной работы которого после резервирования должна быть не ниже P` A =0,762 Для квазиэлемента A выбираем раздельное резервирование элементами с интенсивностью отказа такими же, как и у элементов 1, 2. Так как интенсивности отказов у каждого из элементов одинаково, количество резервных элементов то же будет одинаково. Нами рассчитаны вероятности безотказной работы данных элементов, при значении которых мы достигнем заданной надёжности системы – это p′ 1 , p′ 2 . Эти вероятности должны быть достигнуты резервированием. Составим уравнение для расчёта количества резервных элементов: p’ i= (1 - pi) n (17) где i – номер элемента; n – количество элементов соединённых последовательно. n 1,2 = ln(1-P 1,2 ')/ln(1-P 1,2 ) (18) n 1,2 = ln(1-0,872)/ln(1-0.861)=1,042 Таким образом, для повышения надежности требуемого уровня, необходимо элементы 1, 2 зарезервировать одним, таким-же элементом. 26 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рисунок 8 – схема после резервирования Тогда, вероятность безотказной работы квазиэлемента A” и вероятность безотказной работы всей системы: P A ''=(1-(1-Р 1 ) 2 )*(1-(1-Р 2 ) 2 )) (P 1 = P 2 ) (19) При наработке t = 0,1*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,99) 2 ) 2 = 0,9998 P'' общ =0,9998*0,999*0,99*1*0,995=0,984 При наработке t = 1*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,905) 2 ) 2 = 0,982 P'' общ =0,982*0,997*0,905*0,999*0,951=0,842 При наработке t = 2*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,819) 2 ) 2 = 0,935 P'' общ =0,935*0,983*0,819*0,999*0,905=0,681 При наработке t = 4*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,670) 2 ) 2 = 0,794 P'' общ =0,794*0,908*0,670*0,999*0,819=0,395 27 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ При наработке t = 6*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,549) 2 ) 2 = 0,635 P'' общ =0,635*0,791*0,549*0,995*0,741=0,203 При наработке t = 8*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,449) 2 ) 2 = 0,485 P'' общ =0,485*0,659*0,449*0,988*0,670=0,095 При наработке t = 10*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,368) 2 ) 2 = 0,361 P'' общ =0,361*0,531*0,368*0,976*0,607=0,042 При наработке t = 1,5*10 4 ч. P'' A = (1-(1-0,861) 2 ) 2 = 0,962 P'' общ =0,962*0,992*0,861*0,999*0,928=0,762 При этом значении квазиэлемент A станет самым надежным в схеме. Очевидно, значение P'' A , полученное по формуле (7), является минимальным для выполнения условия увеличения наработки не менее, чем в полтора раза, при более высоких значениях P'' A увеличение надежности системы будет большим. 28 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рисунок 9 –График после структурного резервирования. Таблица 1 – Расчет вероятностей безотказной работы системы и ее элементов Элемент λ i , 10 -6 ч -1 Наработка t, x·10 4 ч 0,1 1 2 4 6 8 10 1,5 1 10 0,99 0,905 0,819 0,670 0,549 0,449 0,368 0,861 2 10 0,99 0,905 0,819 0,670 0,549 0,449 0,368 0,861 3 15 0,985 0,861 0,741 0,549 0,407 0,301 0,223 0,799 4 15 0,985 0,861 0,741 0,549 0,407 0,301 0,223 0,799 5 15 0,985 0,861 0,741 0,549 0,407 0,301 0,223 0,799 6 10 0,99 0,905 0,819 0,670 0,549 0,449 0,368 0,861 7 5 0,995 0,951 0,905 0,819 0,741 0,670 0,607 0,928 8 5 0,995 0,951 0,905 0,819 0,741 0,670 0,607 0,928 9 5 0,995 0,951 0,905 0,819 0,741 0,670 0,607 0,928 10 5 0,995 0,951 0,905 0,819 0,741 0,670 0,607 0,928 11 5 0,995 0,951 0,905 0,819 0,741 0,670 0,607 0,928 A 10 0,980 0,819 0,670 0,449 0,301 0,202 0,135 0,741 B 15 0,999 0,997 0,983 0,908 0,791 0,659 0,531 0,992 C 5 1 0,999 0,999 0,999 0,995 0,988 0,976 0,999 P общ - 0,964 0,702 0,488 0,223 0,096 0,0395 0,016 0,587 A' - 0,982 0,834 0,695 0,483 0,335 0,233 0,162 0,761 A'' - 0,9998 0,982 0,935 0,794 0,635 0,485 0,361 0,962 P' общ - 0,966 0,715 0,506 0,240 0,107 0,046 0,019 0,603 P'' общ - 0,984 0,842 0,681 0,395 0,203 0,095 0,042 0,762 29 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Рисунок 10 – График вероятностей безотказной работы системы. Вывод: 1. На рисунке 5 представлена зависимость вероятности безотказной работы системы (кривая P общ ). Из графика видно, что 70% - наработка исходной системы составляет 1*10 4 часов; 2. Для повышения надежности и увеличения 70% - наработки системы в 1.5 раза предложены два способа: - повышение надежности элементов 1, и 2 и уменьшение их отказов; - раздельное резервирование элементами P’ 1 ; P’ 2 основных элементов P 1 ; P 2 соответственно идентичными по надежности. Схема представлена на рисунке 8. 30 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Заключение: В данной курсовой работе, мною были проделаны две задачи. Первая задача была связана, с построением структурной схемы надежности, технологического процесса производства унифицированного телевизора и расчетом надежности данной системы. Вторая задача заключалась в преобразование заданной структурной схемы и определение показателей надежности. А так же разработка вариантов по повышения надежности данной схемы. При анализе зависимостей вероятности безотказной работы системы от времени (наработки) (рисунок 10) показывает, что второй способ повышения надежности системы (структурное резервирование) намного лучше и предпочтительнее первого (увеличении надежности элементов). 31 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист ТООН.05.02.07.003.000 ПЗ Список используемых источников Электронные ресурсы 1. Сайт «studopedia.ru» – Автоматизация производства. Режим доступа: https://studopedia.ru 2. Сайт «wikipedia.org» – Надёжность. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org 3. Сайт «docs.cntd.ru» – Расчет в надежности. Режим доступа: https://docs.cntd.ru 4. Сайт «studopedia.ru» – Показатели надежности. Режим доступа: https://studopedia.ru |