 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Тольяттинский государственный университет»
(наименование института полностью)
|
|
(Наименование учебного структурного подразделения)
|
20.03.01 Техносферная безопасность
|
(код и наименование направления подготовки / специальности)
|
Безопасность технологических процессов и производств
|
(направленность (профиль) / специализация)
|
Практическое задание №_1-17__
по учебному курсу «Надежность технических систем и техногенный риск»
(наименование учебного курса)
Вариант 1 (при наличии)
Обучающегося
|
|
|
|
(И.О. Фамилия)
|
|
Группа
|
|
|
|
|
|
Преподаватель
|
|
|
|
(И.О. Фамилия)
|
|
Тольятти 2022
Практическое задание 1
Исходные данные для вычисления статистической оценки вероятности безотказной работы изделия Р(t) и вероятности отказа q(t)
Номер варианта
|
Количество изделий
|
Период времени, часов
|
Количество отказавших изделий
|
|
2000
|
1200
|
70
|
На испытание поставлено 2000 изделий. За период 1200 часов отказало 70 изделий.
Требуется определить вероятность безотказной работы P(t), провести статистическую оценку вероятности отказа изделия q(t) при времени работы t = 2500 час.
Решeниe. В данном случае N = 2000; n(t) =2000 – 70 = 1930.
По формулам (1.1) и (1.2) определяем вероятность безотказной работы и вероятность отказа изделия для периода времени 1200 часов:
P(t) = Р(2500) = 1930 / 2000 = 0,965;
q(t) = q(2500) = 70 / 2000 = 0,035.
Вывод: надежность рассматриваемой системы высокая.
Таблица 1.1
Оценка надежности системы по значению безотказной работы
Вероятность безотказной работы P(t)
|
Степень надежности системы
|
0,95–0,99
|
высокая
|
0,65–0,95
|
средняя
|
менее 0,65
|
низкая
|
Примечание: приведенная шкала является условной.
Практическое задание 2
Таблица 2.2
Исходные данные для вычисления количественных характеристик надежности изделия
Номер варианта
|
Интенсивность отказов λ, 1/час
|
Период времени t, час.
|
1
|
2,6 ∙ 10-5
|
1000
|
Время работы элемента до отказа подчинено экспоненциальному закону распределения с параметром λ = 2,6 ∙ 10-5 1/час.
Требуется вычислить количественные характеристики надежности элемента: p(t) – вероятность безотказной работы изделия на интервале времени от 0 до t; q(t) – вероятность отказа изделия на интервале времени от 0 до t; f(t) – частота отказов изделия или плотность вероятности времени безотказной работы Т; mt– среднее время изделия безотказной работы изделия для t = 1000 час.
Решение. Используем формулы (2.5), (2.6), (2.7), (2.8) для p(t), q(t), f(t), mt.
Вычисляем вероятность безотказной работы по формуле (2.5):
p(t) = е–λt = е–2,6 ∙ 10-5
Вычисляем вероятность отказа q(1000) по формуле (2.6):
q(1000) = 1 – p(1000) = 0,00003.
Вычисляем частоту отказов по формуле (2.7):
f(t) = λ(t) ∙ е–λt = 2,6 ∙ 10-5 ∙ е–2,6 ∙ 10-5 = 2,599 ∙ 10-5.
Вычисляем среднее время безотказной работы по формуле (2.8):
mt= 1 / λ = 1 / 2,6 ∙ 10-5 = 38 461 час.
Вывод: рассматриваемая система имеет высокую степень надежности.
Таблица 2.1
Оценка надежности системы
Значение среднего времени безотказной работы системы
|
Степень надежности системы
|
менее 300 часов
|
низкая
|
300–1000 часов
|
средняя
|
1000 и более
|
высокая
|
Примечание: приведенная шкала является условной.
Практическое задание 3
Таблица 3.2
Исходные данные для определения надежности систем с последовательным соединением элементов
Номер варианта
|
Количество блоков системы
|
Среднее время безотказной работы, mt, час
|
1
|
3
|
140; 150; 200
|
Система состоит из трех блоков, среднее время безотказной работы которых равно mt1 = 140 час; mt2 = 150 час; mt3 = 200 час. Для блоков справедлив экспоненциальный закон надежности. Требуется определить среднее время безотказной работы системы.
Решение. Воспользовавшись формулой (3.2), получим значение интенсивности отказов элементов системы:
λ1 = 1 / mt1 = 1 / 140, λ2 = 1/ mt2 = 1 / 150, λ3 = 1 / mt3 = 1 / 200,
где λ1 – интенсивность отказов 1-го блока; λ2 – интенсивность отказов 2-го блока; λ3 – интенсивность отказов 3-го блока.
На основании формулы (3.1) получим интенсивность отказов системы:
λс = 1 / 140 + 1 / 150 + 1 / 200 = 0,0188 1/час.
На основании формулы (3.2) получим среднее время безотказной работы системы: mtc = 1 / λс ≈ 1 / 0,0188 ≈ 53 часа.
Вывод: надежность системы низкая.
Таблица 3.1
Оценка надежности системы
Значение среднего времени безотказной работы системы
|
Степень надежности системы
|
менее 300 часов
|
низкая
|
300–1000 часов
|
средняя
|
1000 и более
|
высокая
|
Примечание: приведенная шкала является условной.
Практическое задание 4
Таблица 4.2
Исходные данные для определения расчета надежности системы с общим резервированием
Номер варианта
|
Частота отказов, 1/час
|
Вероятность безотказной работы
|
1
|
5 ∙ 10-5
|
0,98
|
Рассчитать интенсивность отказов системы с общим резервированием при экспоненциальном законе надежности.
Частота отказов составляет 5 ∙ 10-5 1/час, вероятность безотказной работы 0,98.
По формуле (4.1) определяем интенсивность отказов системы:
λ = fc (t) / Pc(t) = 5 ∙ 10-5 / 0,98 = 0,0051.
Вывод: надежность рассматриваемой системы (табл. 4.1) средняя.
Таблица 4.1
Оценка надежности системы
Значение интенсивности отказов системы
|
Степень надежности системы
|
выше 0,0065
|
высокая
|
0,060–0,0065
|
средняя
|
0,6–0,06
|
низкая
|
Примечание: приведенная шкала является условной.
Практическое задание 5
Таблица 5.3
Формулирование диверсионной задачи
Объект, процесс
|
Элементы процесса (внутренние)
|
Элементы процесса
(внешние)
|
Заказчик
|
Исполнитель
|
Процесс обтяжки на обтяжных и растяжно-обтяжных прессах с ЧПУ
|
Обтяжные пресса, клещи, молотки, зубила
|
Твердые отходы (ветошь, промасленные опилки, обрезки металла)
Жидкие отходы (масло)
|
Производственное предприятие
( директор)
|
Оператор станков ЧПУ
|
Таблица 5.4
Поиск известных способов создания чрезвычайных ситуаций, вредных и нежелательных явлений
Параметры нормального функционирования системы
|
Оборудование,
инструменты
|
Чрезвычайные ситуации, вредные и нежелательные явления
|
Типовые способы вредных воздействий на человека, технические и природные системы (перечень 1)
|
Типовые результаты вредных воздействий на человека, другие системы (перечень 2)
|
Стадии жизненного цикла изделия (табл. 5.1)
|
Стадии аварии (табл. 5.2)
|
Подготовительные работы. Настройка программного обеспечения ЧПУ
|
Обтяжные пресса, клещи, молотки, зубила
|
Авария ТС, укусы насекомых и животных, неблагоприятные природные условия (обморожение), травмы от ручного инструмента
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
3. Биологические воздействия
Вредное воздействие опосредованное (через внешнюю среду)
1. Ухудшение природных систем (сокращение пригодного для жизни пространства)
Взаимодействие ТС с человеком
1. Взаимодействие разных ТС (аварии (столкновения ТС))
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Проектный
|
Подготовительная (скрытая)
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Укусы насекомых и животных, неблагоприятные природные условия (обморожение), повреждение от механических приспособлений
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
3. Биологические воздействия
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Проектный
Технологический
|
Подготовительная (скрытая)
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Укусы насекомых и животных, неблагоприятные природные условия (обморожение), повреждение от ручного инструмента
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
3. Биологические воздействия
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Проектный
Технологический
|
Подготовительная (скрытая)
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Укусы насекомых и животных, неблагоприятные природные условия (обморожение), повреждение от ручного инструмента, отравление парами бензина
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
3. Химические действия
4. Биологические воздействия
Вредное воздействие опосредованное (через внешнюю среду)
1. Ухудшение природных систем (загрязнение воды, почвы)
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Проектный
Технологический
|
Подготовительная (скрытая)
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Укусы насекомых и животных, неблагоприятные природные условия (обморожение), повреждение от ручного инструмента
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
3. Биологические воздействия
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Эксплуатационный
|
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Неблагоприятные природные условия (обморожение), падение с высоты
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Эксплуатационный
|
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Неблагоприятные природные условия (обморожение), падение с высоты
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Эксплуатационный
|
Начальная (появление первых «звоночков»)
|
|
|
Неблагоприятные природные условия (обморожение), падение с высоты
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Проектный
|
Подготовительная (скрытая)
|
|
|
Неблагоприятные природные условия (обморожение), падение с высоты
|
Вредное воздействие непосредственное
1. Механические действия
2. Тепловые действия (перегрев, переохлаждение)
|
На человека
1. Физические нарушения (травмы, нарушения здоровья)
|
Эксплуатационный
|
Подготовительная (скрытая)
|
Практическое задание 6
Таблица 6.2
Исходные данные для прогнозирования интенсивности отказов
Номер варианта
|
Интенсивность отказов,
1/час
|
Температура окружающей среды, ºС
|
1
|
10-7
|
64
|
Исходные условия интенсивности отказов для биполярной оперативной памяти следующие:
λref = 10–7 ч–1;
температура окружающей среды: ϴamb,ref= 64 °C.
самонагрев – 20 °C.
Каким будет значение интенсивности отказов при температуре окружающей среды ϴamb,ref= 70 °C с тем же значением самонагрева?
Модель интенсивности отказов в эксплуатационных режимах определяют по формуле
λ = λrefπT,
где πT – коэффициент температурного влияния.
Из рис. 1 следует, что коэффициент температурного влияния πT = 3,4.
Рис. 1. Зависимость интенсивности отказов от температуры
Используя значение исходной температуры и фактическую температуру, определяем:
ϴ1 = ϴamb,ref + ΔTref = 64 °C + 20 °C = 84 °C;
ϴ2 = ϴamb,ref + ΔTref = 70 °C + 20 °C = 90 °C.
3. Интенсивность отказов для ϴamb,ref = 70 °C определяем по формуле, указанной для шага 1
λ = λref πT = 3,4 ∙ 10-7 ч-1.
Вывод: опираясь на данные табл. 6.1, приходим к выводу, что надежность рассматриваемой системы является средней.
Практическое задание 7
Процесс обтяжки на обтяжных и растяжно-обтяжных прессах с ЧПУ
Практическое задание 7 |
Скачать 1.06 Mb.