Задачи по теоретическим основам надёжности. Теоретические основы надёжности. Пермский национальный исследовательский политехнический университет Факультет Аэрокосмический Специальность Энергетическое машиностроение

• Название: Пермский национальный исследовательский политехнический университет Факультет Аэрокосмический Специальность Энергетическое машиностроение
• Анкор: Задачи по теоретическим основам надёжности
• Дата: 17.01.2022
• Размер: 180.77 Kb.
• Имя файла: Теоретические основы надёжности.docx
• Тип: Документы; #333240

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Пермский национальный исследовательский

политехнический университет»
Факультет: Аэрокосмический

Специальность: «Энергетическое машиностроение»

Кафедра «Ракетно-космическая техника и энергетические системы»
Контрольные задание по дисциплине

«Теоретические основы надежности»

Вариант №5

Выполнил студент гр. ГТУ-19-1бзу

Дубровин Е. А.

Проверил доцент каф. РКТиЭС, к.т.н.

Петрова Е. Н.

Пермь 2022

Исходные данные:

L = 8м, t = 3000 час

Задание 1

На рисунке 1.1 представлена гидравлическая система охлаждения , например, двигателя внутреннего сгорания содержит центробежный насос 1, который подает охлаждающую жидкость в рубашку блока цилиндров 2. Нагретая жидкость из блока цилиндров поступает в термостат 4, где в зависимости от температуры устанавливаются определенные величины площадей проходных сечений дросселей Др1 и Др2 , а значит и определенный расход жидкости через радиатор (теплообменник) 3. Интенсивность отказов рубашки блока цилиндров . Определить показатели надежности системы охлаждения.



Рисунок 1.1 – Гидравлическая система охлаждения

1. На рисунке 1.2 представлена схема надежности системы охлаждения. Сформулируем условие отказа системы охлаждения: система откажет, если откажет любой из составляющих элементов. В этом случае структурная схема надежности системы охлаждения представляет собой последовательное соединение элементов. 5-й элемент системы принимаю как трубопровод. 6 элемент — это дроссель 1 и 2.



Рисунок 1.2 – Схема надежности системы охлаждения

2. Справочные данные по интенсивностям отказов элементов системы приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Приведенные параметры системы интенсивности отказов

№ элемента на схеме	Наименование элемента системы
1	Центробежный насос	13
2	Рубашка блока цилиндров	5
3	Теплообменник	15
4	Термостат	0.06
5	Трубопровод (длина 8 м)	8
6	Дроссель с регулятором и обратным клапаном ( 2 шт. )	1.8

3. Последовательной структурной схеме надежности соответствует следующая математическая модель.

Вероятность безотказной работы системы:

(1)

где - вероятность безотказной работы i  го элемента системы охлаждения.

При экспоненциальном законе распределении наработки до отказа

(2)

(3)

где - интенсивность отказов i  го элемента системы;

- интенсивность отказов системы;

t - наработка системы (время работы системы)

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (1), получаем:

для интенсивности отказов системы

для вероятности безотказной работы системы к заданной наработке t

(4)

(5)

для средней наработки системы до отказа (среднего времени безотказной работы)

(6)

4. С учетом принятых исходных данных для интенсивностей отказов элементов системы (см. таблицу) и наработке системы t 3000 час находим:



Вероятность безотказной работы к заданной наработке t = 3000 час



Среднее время безотказной работы



Задание 2.

На рисунке 2.1 приведен гидравлический привод лебедки содержит регулируемый насос 1, который подает рабочую жидкость через фильтр 2 и распределитель 3 к гидромотору 4. Определить показатели надежности гидропривода. Вал гидромотора с помощью муфты М, редуктора Р связан с барабаном Б, на который навивается канат. Эти элементы в ССН не учитывать.



Рисунок 2.1 – Гидравлический привод лебедки

1.Схема надежности системы гидравлического привода приведена на рисунке 2.2. Сформулируем условие отказа гидравлического привода лебедки: система откажет, если откажет любой из составляющих элементов. В этом случае структурная схема надежности системы гидравлического привода представляет собой последовательное соединение элементов. 7-й элемент системы принимаю как трубопровод.



Рисунок 2.2 – Схема надежности гидравлического привода

2. Справочные данные по интенсивностям отказов элементов системы приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Справочные данные по интенсивности системы

№ элемента на схеме	Наименование элемента системы
1	Насос аксиально-поршневый регулируемый	20
2	Приемно-сетчатый фильтр	4
3	Направляющий гидрораспределитель трехпозиционный	4.6
4	Аксиально-поршневой нерегулируемый гидромотор	4.3
5	Дроссель с регулятором и обратным клапаном	1.8
6	Гидробак	1.5
7	Трубопровод (8м)	8

3. Последовательной структурной схеме надежности соответствует следующая математическая модель.

Вероятность безотказной работы системы:

(1)

где - вероятность безотказной работы i  го элемента системы охлаждения.

При экспоненциальном законе распределении наработки до отказа

(2)

(3)

где - интенсивность отказов i  го элемента системы;

- интенсивность отказов системы;

t - наработка системы (время работы системы)

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (1), получаем:

для интенсивности отказов системы

(4)

для вероятности безотказной работы системы к заданной наработке t

(5)

для средней наработки системы до отказа (среднего времени безотказной работы)

(6)

4. С учетом принятых исходных данных для интенсивностей отказов элементов системы и наработке системы t 3000 час находим:



Вероятность безотказной работы к заданной наработке t = 3000 час



Среднее время безотказной работы


Задание 3
На рисунке 3.1 изображен гидропривод ведущих колес транспортного средства включает насос 1 с приводом от вала коробки передач КП подает жидкость через фильтр 2 и гидрораспределитель 3 к гидромоторам 4, валы которых связаны с ведущими колесами 5. В гидропривод также включены теплообменник 6, предохранительный клапан 7 и гидробак 9.

Поворот транспортного средства осуществляется с помощью тормозных механизмов 10. При расчете показателей надежности гидропривода коробку передач КП, тормоза и ведущие колеса не принимать во внимание.



Рисунке 3.1 – Гидропривод ведущих колес транспортного средства
1. На рисунке 3.2 изображена система отказа гидравлического привода колес: система откажет, если откажет любой из составляющих элементов. В этом случае структурная схема надежности системы гидравлического привода колес представляет собой последовательное соединение элементов на рисунке 3.2. 8-й элемент системы принимаю как трубопровод.



Рисунок 3.2 – Система отказа гидравлического привода

2. Справочные данные по интенсивностям отказов элементов системы приведем в таблицу 3.1.

На схеме представлен гидрораспределитель двухпозиционный, но т.к. в таблице интенсивности отказов основных элементов гидросистем он нам не представлен (именно двухпозиционный), принимаем его интенсивность отказов равную интенсивность отказов гидрораспределителя трёхпозиционного.

Таблица 3.1 - Таблица интенсивности отказов гидрораспределителя

№ элемента на схеме	Наименование элемента системы
1	Насос аксиально-поршневый нерегулируемый	9
2	Приемно-сетчатый фильтр	4
3	Направляющий гидрораспределитель двухпозиционный	4.6
4	Аксиально-поршневой нерегулируемый гидромотор (2 шт)	4.3
6	Теплообменник	15
7	Предохранительный клапан	10.3
8	Трубопровод (8 м)	8
9	Гидробак	1.5

3. Последовательной структурной схеме надежности соответствует следующая математическая модель.

Вероятность безотказной работы системы:

(1)

где - вероятность безотказной работы i  го элемента системы охлаждения.

При экспоненциальном законе распределении наработки до отказа

(2)

(3)

где - интенсивность отказов i  го элемента системы;

- интенсивность отказов системы;

t - наработка системы (время работы системы)

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (1), получаем:

для интенсивности отказов системы

(4)

для вероятности безотказной работы системы к заданной наработке t

(5)

для средней наработки системы до отказа (среднего времени безотказной работы)

(6)

4. С учетом принятых исходных данных для интенсивностей отказов элементов системы в таблице 2 и наработке системы t 3000 час находим:



Вероятность безотказной работы к заданной наработке t = 3000 час



Среднее время безотказной работы



Задание 4

На рисунке 4.1 изображен гидропривод подъемника. Он содержит регулируемый насос 1 с предохранительным клапаном 2, который подает рабочую жидкость через регулируемый дроссель 3 и распределитель 4 в гидроцилиндры 5 (в поршневую полость – подъем груза, в штоковую полость – опускание груза). Скорость подъема груза регулируется с помощью дросселя 3 за счет изменения проходного сечения. Слив жидкости в гидробак 6 происходит через фильтр 7.

Замечание: параллельное включение гидроцилиндров не является дублированием: отказ любого из них приводит к отказу всего гидравлического привода. Определить показатели надежности гидропривода



Рисунок 4.1 – Гидропривод подъемника

1. На рисунке 4.2 изображена схема отказа условия отказа гидравлического привода подъемника: система откажет, если откажет любой из составляющих элементов. В этом случае структурная схема надежности системы гидравлического привода подъемника представляет собой последовательное соединение элементов на рисунке 4.2 8-й элемент системы принимаю как трубопровод.



Рисунок 4.2 – Схема отказа гидравлического привода

2. Справочные данные по интенсивностям отказов элементов системы приведены в таблице 4.1.

На схеме представлен гидрораспределитель двухпозиционный, но т.к. в таблице интенсивности отказов основных элементов гидросистем он нам не представлен (именно двухпозиционный), принимаем его интенсивность отказов равную интенсивность отказов гидрораспределителя трёхпозиционного.
Таблица 4.1 - Схема отказов интенсивности системы

№ элемента на схеме	Наименование элемента системы
1	Насос аксиально-поршневый регулируемый	20
2	Предохранительный клапан	10.3
3	Дроссель с регулятором и обратным клапаном	1.8
4	Направляющий гидрораспределитель двухпозиционный	4.6
5	Гидроцилиндр (2 шт)	0.01
6	Гидробак	1.5
7	Приемно-сетчатый фильтр	4
8	Трубопровод (8 м)	8

3. Последовательной структурной схеме надежности соответствует следующая математическая модель.

Вероятность безотказной работы системы:

(1)

где - вероятность безотказной работы i  го элемента системы охлаждения.

При экспоненциальном законе распределении наработки до отказа

(2)

(3)

где - интенсивность отказов i  го элемента системы;

- интенсивность отказов системы;

t - наработка системы (время работы системы)

Подставляя выражения (2) и (3) в формулу (1), получаем:

для интенсивности отказов системы


для вероятности безотказной работы системы к заданной наработке t



для средней наработки системы до отказа (среднего времени безотказной работы)



4. С учетом принятых исходных данных для интенсивностей отказов элементов системы и наработке системы t 3000 час находим:



Вероятность безотказной работы к заданной наработке t = 3000 час



Среднее время безотказной работы