Надежность и ТД. Надежность. Регламентированы гост 27. 00289 Надежность в технике. Термины и определения
Скачать 1.7 Mb.
|
НАДЕЖНОСТЬ ОСНОВНОЙ СИСТЕМЫОсновные системы (ОС) являются простейшими техническими системами, в которых отказ одного элемента приводит к отказу всей системы. Работоспособность основной системы обеспечивается при условии, когда все n элементов системы находятся в работоспособном состоянии. Поскольку события, заключающиеся в работоспособности элементов системы, являются независимыми, то
При идентичных элементах ОС P1(t) = … = Pn(t) = P(t):
Поскольку на участке нормальной эксплуатации наработку до отказа можно описать экспоненциальным распределением каждого элемента Pi(t) = exp( -i · t), где i = const, то
Используя уравнение связи показателей безотказности, выражающее ВБР любого объекта, в том числе и системы и полагая получаем, что интенсивность отказов (ИО) ОС равна сумме ИО элементов: В общем случае, для любого распределения наработки ИО системы равна: Для n идентичных элементов 1(t) = … = n(t) = (t): При экспоненциальном распределении наработки до отказа каждого из n элементов ОС Pi(t) = exp( - i · t), где i= const показатели безотказности ОС определяются:
Выражения для МО наработки до отказа получены из формулы:
Таким образом, при экспоненциальной наработке до отказа каждого из n элементов, распределение наработки до отказа ОС также подчиняется экспоненциальному распределению. Для ОС надежность меньше надежности каждого из элементов. С увеличением числа элементов надежность ОС уменьшается. Например, при n = 1000, Pi(t) = 0,99, Pс(t) < 10 - 4 и средняя наработка до отказа системы в 1000 раз меньше средней наработки каждого из элементов. Распределение норм надежности основной системы по элементам. Рассмотренные модели позволяют определить показатели безотказности ОС по известным показателям надежности элементов – так решается задача при завершении технического проекта, после испытаний опытных образцов системы и составляющих элементов. Иначе: значения Pi(t) i–х элементов хорошо известны и лишь уточняется значение Pс(t) и сравнивается с заданным в ТЗ на проект. При этом, если Pс(t) получается меньшей, чем в ТЗ, то принимаются меры по ее повышению (резервирование, использование более надежных элементов и т. п.). На начальной стадии проектирования в ТЗ указывается лишь ВБР проектируемой системы. При проектировании используются как элементы с известной надежностью, так и элементы, о надежности которых можно судить лишь по их аналогам (прототипам). При этом необходима предварительная оценка надежности элементов, которая, в дальнейшем, уточняется в ходе испытания опытных образцов системы и элементов. Существуют различные способы распределения норм надежности: по принципу равнонадежности элементов; с учетом данных об аналогах элементов; с учетом перспектив совершенствования элементов. Выбор того или иного способа зависит от имеющейся информации о проектируемой системе. 1. Распределение надежности по принципу равнонадежности элементов: Задано: по техническому заданию Pс(t); n – число элементов системы. Распределение наработки до отказа элементов – экспоненциальное. При идентичных (равнонадежных) элементах (1 = … = i = … = n= ): интенсивность отказа i–го элемента: ln Pс(t) = - n · · t. 2. Распределение надежности с учетом данных о надежности аналогов. Задано: по техническому заданию ТЗ Pс(t); n – число элементов системы; интенсивности отказов аналогов – аi , . Определяется доля отказов системы из-за отказов i–го элемента: ki = аi / ас, где – ИО системы по данным об аналогах. Определяется ИО проектируемой системы: Pс(t) = exp( - с · t ) с = - ln Pс(t) / t ( с > 0; ln P(t) < 0), и ИО составляющих элементов: i= ki · с . 3. Распределение надежности с учетом перспектив совершенствования элементов. Задано: по техническому заданию ТЗ Pс(t); n – число элементов системы; Изменение ИО аналогов за временной период [19XY по 200Z] годы, аппроксимировано выражениемаi = (аi , 19 XY), где аi – ИО i–го аналога в 19XY году. По выражению аi = (аi , 19 XY) экстраполируется ИО элементов – аналогов к нынешнему году (году проектирования системы), получаются: а1(94),…, аi(94), …. Определяется доля отказов системы из-за отказов i–го элемента: и ИО элементов системы: i= ki · с = ki ·(- ln Pс(t) / t). Принципы распределения показателей надежности по 2 и 3 способам отличаются лишь экстраполяцией значений на год проектирования. Контрольные вопросы и задачи: Что такое основная система и в чем состоит условие ее безотказной работы? Как определяются показатели безотказности основной системы: ВБР и ИО? Как определяются показатели безотказности основной системы: ПРО и МО наработки до отказа? Какой закон распределения наработки до отказа будет иметь основная система, если законы распределения наработки до отказа элементов являются экспоненциальными (привести доказательство)? В чем заключается необходимость распределения норм надежности между элементами основной системы? Какие существуют способы распределения норм надежности между элементами основной системы, и чем они отличаются? Структура проектируемой системы представляется основной системой, состоящей из 10 элементов «A», 15 элементов «B», 32 элементов «D» и 8 элементов «F». Интенсивности отказов элементов известны и равны: A = 2 · 10 -6час -1 , B = 4 · 10 -6час -1, D = 2.5 · 10 -6час -1, F = 5 · 10 -6час -1. Определить среднюю наработку до отказа T0с и ВБР системы за наработки t1 = 100 час, t2 = 1000 час и в интервале указанных наработок? Определить плотность распределения отказов системы при наработке t2 = 1000 час? Ответ: T0с = 5 · 10 3 час, P(t1 ) = 0.98, P(t2 ) = 0.819, Pс(t1 , t2 ) = 0.836, f(t2 ) = 1.64 · 10 - 4час -1. Лекция 10 |