Надежность и ТД. Надежность. Регламентированы гост 27. 00289 Надежность в технике. Термины и определения
Скачать 1.7 Mb.
|
НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ1. Основы расчета надежности систем. Общие понятия Задача расчета надежности: определение показателей безотказности системы, состоящей из невосстанавливаемых элементов, по данным о надежности элементов и связях между ними. Цель расчета надежности: обосновать выбор того или иного конструктивного решения; выяснить возможность и целесообразность резервирования; выяснить, достижима ли требуемая надежность при существующей технологии разработки и производства. Расчет надежности состоит из следующих этапов: 1. Определение состава рассчитываемых показателей надежности. 2. Составление (синтез) структурной логической схемы надежности (структуры системы), основанное на анализе функционирования системы (какие блоки включены, в чем состоит их работа, перечень свойств исправной системы и т. п.), и выбор метода расчета надежности. 3. Составление математической модели, связывающей рассчитываемые показатели системы с показателями надежности элементов. 4.Выполнение расчета, анализ полученных результатов, корректировка расчетной модели. Состав рассчитываемых показателей:
Структура системы – логическая схема взаимодействия элементов, определяющая работоспособность системы или иначе графическое отображение элементов системы, позволяющее однозначно определить состояние системы (работоспособное/неработоспособное) по состоянию (работоспособное/ неработоспособное) элементов. По структуре системы могут быть: система без резервирования (основная система); системы с резервированием. Для одних и тех же систем могут быть составлены различные структурные схемы надежности в зависимости от вида отказов элементов (см. таблицу). Математическая модель надежности – формальные преобразования, позволяющие получить расчетные формулы. Модели могут быть реализованы с помощью: метода интегральных и дифференциальных уравнений; на основе графа возможных состояний системы; на основе логико-вероятностных методов; на основе дедуктивного метода (дерево отказов). Наиболее важным этапом расчета надежности является составление структуры системы и определение показателей надежности составляющих ее элементов. Во-первых, классифицируется понятие (вид) отказов, который существенным образом влияет на работоспособность системы. Во-вторых, в состав системы в виде отдельных элементов могут входить электрические соединения пайкой, сжатием или сваркой, а также другие соединения (штепсельные и пр.), поскольку на их долю приходится 10-50% общего числа отказов. В-третьих, имеется неполная информация о показателях надежности элементов, поэтому приходится либо интерполировать показатели, либо использовать показатели аналогов. Практически расчет надежности производится в несколько этапов: 1. На стадии составления технического задания на проектируемую систему, когда ее структура не определена, производится предварительная оценка надежности, исходя из априорной информации о надежности близких по характеру систем и надежности комплектующих элементов. 2. Составляется структурная схема с показателями надежности элементов, заданными при нормальных (номинальных) условиях эксплуатации. 3. Окончательный (коэффициентный) расчет надежности проводится на стадии завершения технического проекта, когда произведена эксплуатация опытных образцов и известны все возможные условия эксплуатации. При этом корректируются показатели надежности элементов, часто в сторону их уменьшения, вносятся изменения в структуру – выбирается резервирование. 2. Системы с резервированием. Общие понятия Работоспособность систем без резервирования требует работоспособности всех элементов системы. В сложных технических устройствах без резервирования никогда не удается достичь высокой надежности даже, если использовать элементы с высокими показателями безотказности. Система с резервированием – это система с избыточностью элементов, т. е. с резервными составляющими, избыточными по отношению к минимально необходимой (основной) структуре и выполняющими те же функции, что и основные элементы. В системах с резервированием работоспособность обеспечивается до тех пор, пока для замены отказавших основных элементов имеются в наличии резервные. Структурное резервирование может быть: По виду резервирование подразделяют на: пассивное (нагруженное) – резервные элементы функционируют наравне с основными (постоянно включены в работу); активное (ненагруженное) – резервные элементы вводятся в работу только после отказа основных элементов (резервирование замещением). При нагруженном резервировании резервные элементы расходуют свой ресурс, имеют одинаковое распределение наработок до отказа и интенсивность отказов основных о и резервных н элементов одинакова (о = н). При нагруженном резервировании различие между основными и резервными элементами часто условное. Для обеспечения нормальной работы (сохранения работоспособности) необходимо, чтобы число работоспособных элементов не становилось меньше минимально необходимого. Разновидностью нагруженного резервирования является резервирование с облегченным резервом, т. е. резервные элементы также находятся под нагрузкой, но меньшей, чем основные. Интенсивность отказов резервных элементов об ниже, чем у основных о, т. е. о > об. При нагруженном резервировании резервные элементы не подвергаются нагрузке, их показатели надежности не изменяются и они не могут отказать за время нахождения в резерве, т. е. интенсивность отказов резервных элементов х = 0. Примеры ненагруженного резервирования: Резервные элементы включаются в работу только после отказа основных элементов. Переключение производится вручную или автоматически (автоматически – включение резервных машин и элементов в энергетике, в бортовых сетях судов и самолетов и т. д.; вручную – замена инструмента или оснастки при производстве, включение эскалаторов в метро в часы «пик» и т. д.). Разновидностью ненагруженного резервирования является скользящее резервирование, когда один и тот же резервный элемент может быть использован для замены любого из элементов основной системы. Если рассмотреть два характерных вида резервирования: то очевидно, что при равенстве числа основных и резервных элементов ненагруженный резерв обеспечивает большую надежность. Но это справедливо только тогда, когда перевод резервного элемента в работу происходит абсолютно надежно (т. е. ВБР переключателя должна быть равна 1,0). Выполнение этого условия связано со значительными техническими трудностями или является иногда нецелесообразным по экономическим или техническим причинам. Обозначим: n – число однотипных элементов в системе; r – число элементов, необходимых для функционирования системы. Кратность резервирования – это соотношение между общим числом однотипных элементов и элементов, необходимых для работы системы: k = (n - r)/r. Кратность резервирования может быть целой, если r = 1, или дробной, если r > 1. Например:
Контрольные вопросы: Основные цели и задачи расчета показателей надежности систем? Определите состав рассчитываемых показателей безотказности системы? Перечислите и поясните основные этапы расчета надежности систем? Что такое структура надежности? Что такое математическая модель расчета надежности? Какие виды резервирования существуют. В чем отличие нагруженного и ненагруженного резервирования? Что такое кратность резервирования и в чем отличие целой и дробной кратности? Лекция 9 |