Глава 9. НАДЕЖНОСТЬ ОСНОВНОЙ СИСТЕМЫ

 

Основные 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

вероятность безотказной работы (ВБР) ОС:
вероятность отказа (ВО) ОС:

При идентичных элементах ОС P1(t) = … = Pn(t) = P(t):

ВБР: Pс(t) = P n(t) ; ВО: Qс(t) = 1 - P n(t) .

Поскольку на участке нормальной эксплуатации наработку до отказа можно описать экспоненциальным распределением каждого элемента

Pi(t) = exp( - i · t),

где i = const, то

ВБР ОС:

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:

 

  Неидентичные элементы   1 = … = n = Идентичные элементы 1 = … = n =
ВБР:
ВО:
ИО:
МО наработки до отказа:

 

Выражения для МО наработки до отказа получены из формулы:

ПРО: fс(t) = - d Pс(t)/ dt = с exp( - t · с ); fс(t) = n · · exp( - n · t · )

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 выражением аi = ( 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:

1. Что такое основная система и в чем состоит условие ее безотказной работы?

2. Как определяются показатели безотказности основной системы: ВБР и ИО?

3. Как определяются показатели безотказности основной системы: ПРО и МО наработки до отказа?

4. Какой закон распределения наработки до отказа будет иметь основная система, если законы распределения наработки до отказа элементов являются экспоненциальными (привести доказательство)?

5. В чем заключается необходимость распределения норм надежности между элементами основной системы?

6. Какие существуют способы распределения норм надежности между элементами основной системы, и чем они отличаются?

7. 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 -6 час -1 , B = 4 · 10 -6 час -1, D = 2.5 · 10 -6 час -1, F = 5 · 10 -6 час -1. Определить среднюю наработку до отказа T 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: T = 5 · 10 3 час, P(t1 ) = 0.98, P(t2 ) = 0.819, Pс(t1 , t2 ) = 0.836, f(t2 ) = 1.64 · 10 - 4 час -1.








Дата добавления: 2015-07-30; просмотров: 2013;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.018 сек.