Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
Кафедра А и У
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К лабораторной работе №1 по дисциплине
«Надежность систем управления»
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ
КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ.
Ковров, 2007 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ
Цель работы: освоение методов определения расчетных количественных показателей надежности; закрепление основных положений теории надежности и приобретение практических навыков решения прикладных вопросов надежности.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Ориентировочный расчет проводится на стадии эскизного проектирования, когда отсутствуют полные данные о режимах и условиях работы конкретных отдельных элементов, узлов, блоков, приборов и устройств разрабатываемого изделия, но уже известны состав и структура изделия, разработана кинематическая, гидравлическая, принципиальная электрическая схемы, есть перечень элементов и связи между ними.
Расчет проводится при следующих допущениях:
а) отказы элементов являются событиями случайными и независимыми;
б) вероятность безотказной работы элементов изменяется в зависимости от времени наработки по экспоненциальному закону (интенсивность отказов (t) не зависит от времени наработки);
в) учет влияния условий эксплуатации по назначению изделия производится приближенно путем введения поправочных коэффициентов K;
г) параметрические отказы не учитываются;
д) все элементы работают одновременно;
е) все элементы одного типа равнонадежны, то есть величины интенсивности отказов (t) для этих элементов принимаются одинаковыми.
Для определения количественных показателей надежности изделия необходимо знать:
Выбор i0 для каждого типа элементов проводится по соответствующим таблицам [2, 3].
Значения поправочных коэффициентов K для различных условий эксплуатации по назначению изделия выбираются из соответствующих таблиц (Прилож., табл. № 1).
Как правило, до проведения ориентировочного расчета в разрабатываемом изделии не предусматривается использование специальных способов повышения надежности. Поэтому схема соединения элементов расчета надежности принимается последовательной, когда отказ любого элемента приводит к потере работоспособности изделия в целом.
Для последовательной схемы расчета надежности при экспоненциальном законе распределения вероятность безотказной работы Pc(t) и среднее время работы (наработка) на отказ Тс проектируемого изделия в течение времени наработки t с учетом принятых выше допущений определяется по формулам:
Pc(t) = P1(t) · P2(t) ·….· PN(t) = (1)
Pc(t) = exp (2)
При i(t) = const для i от 1 до N получим:
Pc(t) = (3)
где Pi(t) – вероятность безотказной работы i-го элемента схемы расчета надежности изделия;
λc = - величина интенсивности отказов изделия в целом;
i – величина интенсивности отказов i-го элемента схемы расчета надежности изделия в заданных условиях эксплуатации изделия по назначению ();
N – количество элементов в схеме расчета надежности изделия.
Если в состав проектируемой системы входит к типов элементов, а nj – число элементов j-го типа, а все элементы данного типа равнонадежны, то
λc = (4)
где j – величина интенсивности отказов элементов j-го типа схемы расчета надежности изделия.
Для вычислений exp[-t] рекомендуется использовать таблицы значений функций exp[-x].
Когда ct ≤ 0,1 – можно использовать следующее приближение:
Pc(t) = exp[-ct] ≈ 1 - ct (5)
При 0,1 ≤ ct ≤ 0,3 целесообразно пользоваться приближением
Pc(t) = exp[-λct] ≈ 1 – λct + (6)
Величина средней наработки на отказ Тс проектируемого изделия определяется при экспоненциальном законе распределения по формуле:
Tc = (7)
Ориентировочный расчет надежности системы на ранней стадии проектирования позволяет получить первоначальную оценку возможности выполнения требований по надежности, предъявляемых к изделию в техническом задании на проектирование, и (при необходимости) провести корректировку схемы с елью обеспечения выполнения ТЗ по показателям надежности.
2. ЗАДАНИЕ НА ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТЫ
Техническим заданием на проектирование изделия определены условия эксплуатации по назначению и необходимость обеспечения величины вероятности безотказной работы за время наработки t не менее заданной величины , выбираемой из табл. 1. по варианту задания в соответствии с таблицей 4.
Рс (t) Рс3(t) (8)
Пусть проектируемое изделие будет состоять из трех блоков:
Рис. 1 Схема соединений электрическая.
К моменту расчета разработана принципиальная электрическая схема основного по функциональному назначению и самого сложного блока – Бл.2. (варианты схем выдает преподаватель в соответствии с таблицей 4).
Рассчитать вероятность безотказной работы Рбл 2(t) и определить требования к минимальной величине вероятностей безотказной работы двух других блоков при их равнонадежности Рбл 1(t) = Рбл 3(t) , исходя из обеспечения неравенства (8). Рассчитать величины средней наработки на отказ Тбл 1 , Тбл 2 , Тбл 3 всех блоков и системы Тс в целом.
Вариант задания схемы, условий эксплуатации и интенсивности отказов выбирают по таблице №4.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
j = j0K , (9)
где j0 – номинальная (базовая) величина интенсивности отказов элементов j-го типа из таблиц п.2.1 [2] или 3.2 [3];
K - поправочный коэффициент для заданных (реальных) условий эксплуатации (табл.1).
Рбл 1.3(t) ;
λбл 1(t) = λбл 3(t) ≤ ;
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
Отчет по проведенной работе должен содержать:
5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
6. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
Приложение 1
Таблица 1 заданий Pc3(t) в различных условиях эксплуатации.
|
№ п/п |
Условия эксплуатации изделия |
Pc 3(t) |
t |
Kλ |
|
1. |
В стационарных наземных устройствах |
0,80 |
96 |
10 |
|
2. |
На кораблях при монтаже приборов в защищенных отсеках |
0,90 |
96 |
17 |
|
3. |
На автоприцепах и колесных подвижных объектах |
0,80 |
240 |
25 |
|
4. |
На железнодорожных платформах |
0,85 |
120 |
30 35 |
|
5. |
На гусеничных подвижных объектах |
0,95 |
96 |
45 |
|
6. |
В составе бортовой аппаратуры на самолетах |
0,98 |
24 |
100 120 |
Приложение 2
Таблица 2
|
Вариант №.......... |
Условия эксплуатации (тип объекта).......... |
Кλ =………. |
||||
|
№ п/п |
Наименование и тип элемента |
Обозначение по схеме |
Кол – во элементов |
Номинальная интенсивность отказов 10-6 1/час |
nj·Kλ·λj0·10-6 [1/час] |
Результаты расчета |
|
1. 2. . . . к |
λбл 2(t) = Pбл 2(t) = |
Приложение 3
Таблица 3
|
Вариант №………. |
Задание Pc3(t) ≥………. |
Условия эксплуатации (тип объекта)……………… |
|||
|
№ п/п |
Наименование |
Первый блок |
Второй блок |
Третий блок |
Система |
|
1. |
Интенсивность отказов 1/час |
||||
|
2. |
Вероятность безотказной работы ….…за …....час |
||||
|
3. |
Средняя наработка на отказ час |
Приложение 4
Таблица 4 вариантов заданий
|
λ |
λ0min |
|||||||||||||
|
№ Варианта (по списку) |
Вариант схемы |
№ 1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
№ 2 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
||
|
№ по таблице 1 заданий условий эксплуатации |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Примеры вариантов:
15.2.3 – № по списку – 15, № схемы 2, № по таблице 1 – 3, λ0max.
21.2.3 – № по списку – 21, № схемы 2, № по таблице 1 – 3, λ0min.
6.1.6 – № по списку – 6, № схемы 1, № по таблице 1 – 6, λ0max.