Индивидуальные задания по теме «Определение

Критериев восстанавливаемых систем»

Задача 1.3.1 При эксплуатации системы автоматики было зафик-сировано n = 25 + j + 2k отказов ( j – номер варианта, задаётся препо-давателем, k – номер группы ) в течение ( 600 + j + 2k ) ч. При этом распределение отказов по элементам и время затраченное на их устранение ( время восстановления ), приведены в таблице 1.4.

Время, затраченное на проследование к месту отказа и профилактику, в среднем больше времени восстановления в 1,6 раза.

Требуется определить:

- среднее время восстановления t^*_вс ;

- среднюю наработку на отказ – Т₀;

- коэффициент готовности ( k_г), использования (k_и), простоя (k_п).

Задача 1.3.2 В результате эксплуатации N = 1600 восстанавливаемых изделий получены следующие статистические данные об отказах, представленные в таблице 1.5. Число отказов n(D t _i) фиксировалось через D t _i часов. При этом к числу отказов n(D t _i) прибавляется номер варианта j (номер варианта задается преподавателем).

Необходимо определить:

- среднюю наработку до первого отказа изделия Т_ср ;

- вероятность безотказной работы Р( t );

- среднюю частоту отказов (параметр потока отказов) f_ср( t) ;

- частоту отказов f( t );

- интенсивность отказов l( t ).

Пример решение задачи данного типа смотри в /2,4/.

Таблица 1.4

Элементы системы	Количество отказов n _i	Время восстановления t_в, мин	Суммарное время восстановления t _i , мин
Полупроводниковые элементы	6	35 + j + k 19 + j + k 21 + j + k 30 + j + k 19 + j + k 16 + j + k	—
Реле	3	12 + j + k 19 + j + k 18 + j + k	—
Резисторы	5 + 2k	—	90 + j + 5k
Конденсаторы	7 + 2k	—	125 + j + 9k
Провода	3 + 2k	—	99
Пайки	j	—	100 + 2j + 6k

Таблица 1.5

Номер группы
1		2		3		4
D t _i , ч	N (D t _i)	D t _i , ч	n ( D t _i)	D t _i , ч	n ( D t _i)	D t _i , ч	n (D t _i)
0-200	48	0-200	50	0-200	56	0-200	48
200-400	42	200-400	44	200-400	50	200-400	40
400-600	38	400-600	40	400-600	45	400-600	35
600-800	34	600-800	36	600-800	41	600-800	33
800-1000	32	800-1000	33	800-1000	37	800-1000	30
1000-1200	30	1000-1200	30	1000-1200	34	1000-1200	28
1200-1400	28	1200-1400	28	1200-1400	31	1200-1400	25
1400-1600	26	1400-1600	26	1400-1600	29	1400-1600	20
1600-1800	26	1600-1800	26	1600-1800	27	1600-1800	17
1800-2000	25	1800-2000	25	1800-2000	25	1800-2000	16
2000-2200	25	2000-2200	25	2000-2200	25	2000-2200	16
2200-2400	25	2200-2400	24	2200-2400	24	2200-2400	15
2400-2600	24	2400-2600	24	2400-2600	24	2400-2600	14
2600-2800	24	2600-2800	24	2600-2800	24	2600-2800	15
2800-3000	24	2800-3000	24	2800-3000	23	2800-3000	14
3000-3200	23	3000-3200	23	3000-3200	23	3000-3200	13
3200-3400	23	3200-3400	23	3200-3400	23	3200-3400	12
3400-3600	23	3400-3600	23	3400-3600	23	3400-3600	13
3600-3800	23	3600-3800	22	3600-3800	22	3600-3800	12
3800-4000	23	3800-4000	22	3800-4000	22	3800-4000	14

РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ

СИСТЕМ ПРИ ОСНОВНОМ СОЕДИНЕНИИ ЭЛЕМЕНТОВ

2.1 Цели, задачи и этапы расчета надежности систем

В современных системах железнодорожной автоматики и телемеханики отказ даже одного элемента может привести к исключительно серьезным последствиям /8/. Исходя из этого основной задачей при проектировании системы является выбор наилучших конструктивных, механических, электрических и других параметров системы с учетом стоимости и надежности. Поэтому для достижения этой цели необходимо проводить оценку надежности системы на этапе проектирования. При этом используются априорные показатели надежности элементов с учетом действия возможных нагрузок и внешних факторов, которые лишь приближенно характеризуют процессы при эксплуатации технической системы. В месте с тем такой анализ позволяет еще на стадии проектирования выявить слабые с точки зрения надежности и безопасности места в конструкции, принять необходимые меры к их устранению, а также отклонить неудовлетворительные варианты построения системы. Предварительная оценка надежности системы и ее компонентов служит основой разработки правил ее эксплуатации, назначения регламентов и сроков контроля, испытаний и планово-предупредительных ремонтов, а также завершения жизненного цикла. Следовательно, априорный расчет надежности имеет важное значение, в практике проектирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики и составляет неотъемлемую часть технических проектов.

Основные условия обеспечения надежности состоят в строгом выполнении правила, называемого триадой надежности: надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается в эксплуатации/1/.Без строгого выполнения этого правила нельзя решить задачу создания высоконадежных систем путем компенсации недоработок предыдущего этапа на последующем.

Каждому этапу разработки или модернизации системы соответствует определенный уровень расчета надежности. Как правило, выделяют три уровня расчетов: прикидочный, ориентировочный и окончательный.

На стадии прикидочного и ориентировочного расчетов предполагается, что объект собран по основной схеме (т.е элементы в объекте соединены последовательно относительно надежности), интенсивность отказов всех элементов не зависит от времени, т. е. const. Отказы элементов происходят случайно,

любой отказ не вызывает изменения характеристик (работоспособности) элементов, кроме отказавшего, т. е. поток отказов принимается простейшим.

В реальных условиях эксплуатации элементы, из которых собрана система, в большинстве случаев оказываются в условиях, значительно отличающихся от расчетных (номинальных). Это обстоятельство влияет как на надежность элементов, так и на систему в целом.

Для систем железнодорожной автоматики и телемеханики наиболее существенными факторами являются: электрическая нагрузка и скорость ее изменения; температура, механические воздействия (вибрация, тряски, удары); влажность окружающего воздуха; наличие пыли в воздухе и др.

Как правило, эти факторы учитываются с помощью соответствующих поправочных коэффициентов. При этом интенсивность отказов элемента определяется по выражению

, (2.1)

где — интенсивность отказов i-ro элемента в номинальных условиях;

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние электрической нагрузки на i-й элемент;

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающей среды на i-й элемент;

— поправочный коэффициент, учитывающий влияние -ro фактора на i-й элемент.

Расчет надежности рекомендуется проводить в следующем порядке.

1. Формулируется понятие отказа. Прежде чем приступить к расчету надежности, необходимо четко сформулировать, что следует понимать под отказом системы и выделить для расчета только те элементы, которые ведут к отказу объекта, т.е. по всем элементам следует задать вопрос, что произойдет с системой, если он откажет. Если при отказе такого элемента система отказывает в целом, то на структурной схеме расчета надежности анализируемый элемент включается последовательно.

2. Составляется схема расчета надежности. Схему расчета надежности целесообразно составлять таким образом, чтобы элементами расчета были конструктивно оформленные узлы, которые имеют свои показатели надежности, техническую документацию, нормативы содержания и другие документы. Если в расчетах эти элементы работают не одновременно, то целесообразно такие элементы распределять по времени их работы на группы и образовывать из этих групп самостоятельные блоки расчета. На схеме расчета надежности желательно указывать время работы каждого расчетного элемента.

3. Выбирается метод расчета надежности. В соответствии с видом расчета надежности выбираются расчетные формулы /1,2,3,4/, и для определения интенсивности отказов системы по соответствующим таблицам и номограммам определяются величины интенсивности отказов элементов. При наличии ведомостей режимов работы элементов вычисляются поправочные коэффициенты для уточнения интенсивности отказов всех элементов. Если в течение времени работы системы элементы имеют не постоянные интенсивности отказов, но существуют четко выраженные временные интервалы, где интенсивность отказов элементов постоянна, то для расчета используется так называемая эквивалентная интенсивность отказов элемента /1/. Допустим, что интенсивность отказов элемента за период времени равна , за последующий период t₂ равна и т. д. Тогда интенсивность отказов элемента за интервал времени будет равна

(2.2)

4. Составляется таблица расчета интенсивности отказов системы с учетом всех расчетных элементов схемы.

5 Составляется таблица с учетом всех элементов схемы и режимов их работы для окончательного расчета надежности с использованием поправочных коэффициентов.

6. Рассчитываются количественные характеристики надежности.

Данные расчеты заносят в типовые таблицы, в которых на основе найденной интенсивности отказов определяются и заносятся другие показатели надежности.

На практике расчеты представляются в виде технического отчета, который должен содержать:

- структурную схему расчета надежности с кратким пояснительным текстом;

- формулировку понятия отказа системы;

- расчетные формулы для определения количественных показателей надежности;

- расчет показателей надежности, сведенный в таблицы и графики;

- оценку точности расчета с обоснованием принятых математических моделей;

- выводы и рекомендации.

2.2 Ориентировочный расчет надежности

Ориентировочный расчет надежности рекомендуется производить с следующей последовательности. В начале, осуществляется нормирование показателей надежности:

1. Производится условная разбивка системы на 4...8 функциональных элементов.

2. Для каждого функционального элемента подсчитывается количество типов элементов, затем заполняются соответствующие колонки табл. 2.1. Если в схеме присутствуют элементы, которые не указаны в табл. 2.1, данные по ним необходимо взять из справочной литературы.

3. Рассчитываются средние суммарные интенсивности отказов по типам элементов и суммарная средняя интенсивность отказов для каждого функционального элемента по формулам

; , (2.3)

где - количество элементов i- го типа в k- ом блоке системы;

- средняя интенсивность отказов элементов i- го типа;

- количество типов элементов в k- ом блоке системы.

Результаты заносятся в табл. 2.1

4. Для каждого функционального элемента определяется нормированный коэффициент по формуле

, (2.4)

где m – количество функциональных элементов.

Результаты расчётов заносятся в табл. 2.1.

5. По заданной вероятности безотказной работы для всего устройства P_з=0,99 и заданной продолжительности времени непрерывной работы t_з, предполагая, что справедлив экспоненциальной закон распределения определяется требуемая интенсивность отказов по формуле

(2.5)

6. Определяются нормированные значения интенсивности P_з_i для каждого функционального элемента по выражениям

( 2.6)

Результаты вычислений заносятся в табл. 2.1.

Затем выполняется ориентировочный расчёт надёжности каждого функционального элемента отдельно в следующей последовательности:

- по принципиальной схеме выбранного для анализа функционального элемента составляется перечень элементов, который заносится в табл. 2.2.

Таблица 2.1Оценка показателей надёжности системы

Тип элемента	Средняя интенсивность отказов , 1/ч	Количество элементов				Средние интенсивности отказов 10⁶, 1/ч
Тип элемента	Средняя интенсивность отказов , 1/ч	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1	ФЭ1
Микросхемы интегральные цифровые	0,214
Микросхемы интегральные аналоговые	0,024
Транзисторы	0,050
Диоды универсальные	0,040
Конденсаторы	0,050
Резисторы	0,015
Трансформаторы, катушки индуктивности	0,10
Пайки	0,001
Суммарные средние интенсивности отказов
Нормированный коэффицент k₁
Нормированные интенсивности отказов
Нормированная вероятность безотказной работы

Таблица 2.2 Перечень элементов для расчёта надёжности

Наименование элемента	Тип	Количество N_i	Интенсивность отказов 1/час	1/час

- по справочникам или с помощью компьютерной базы данных определяются интенсивности отказов для каждого типа элементов, и производится расчёт суммарной интенсивности отказов (заполняются строки табл. 2.2).

- так как справочные данные по интенсивностям отказов являются точечными оценками, производится доверительное оценивание интенсивности отказов, определяются нижняя и верхняя границы доверительного интервала. Для этого среднеквадратическое отклонение справочных данных определяется ориентировочно по формуле

(2.7)

а среднеквадратическое отклонение суммарной интенсивности отказов – в соответствии с выражением

(2.8)

Доверительные оценки интенсивности отказов определяются по формулам

(2.9)

- по результатам расчётов строятся графики вероятности безотказной работы для и на интервале и сравниваются с уровнем , на основании чего делаются выводы о выполнимости требований по безотказности.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 646; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!