- •Введение
- •Задачи дисциплины.
- •1.Основные понятия и определения теории надежности
- •1.1.Основные понятия и определения
- •1.2.2. Вероятность отказа элементов.
- •1.2.3 Функция надежности и функция распределения.
- •1.2.4.Вероятность безотказной работы системы.
- •1.2.5.Вероятность отказа системы q(t)
- •1.2.7.Частота отказов.
- •1.2.6.Условная вероятность безотказной работы в произвольный промежуток времени.
- •1.2.8.Средняя частота отказа (параметр потоотказов)
- •1.2.9.Интесивность отказов
- •1.2.10.Среднее время безотказной работы.
- •1.3. Критерий восстанавливаемости
- •1.3.1 Вероятность восстановления
- •1.3.3.Интесивность восстановления (параметр потока восстановления)
- •Например
- •1.5.2.Коэффициент готовности.
- •1.5.3.Коэфициент простоя.
- •1.5.4.Коэффициент стоимости эксплуатации.
- •С0 Покупная стоимость аппаратуры
- •2.Методы расчета надежности нерезервируемой аппаратуры.
- •2.1.Основные соотношения
- •2.1.1.Сушность расчета надежности.
- •2.1.2.Формула надежности при произвольном законе распределения времени исправной работы.
- •2.1.3 Экспоненциальный закон надежности.
- •2.2.Приближенные расчеты надежности.
- •2.2.1 Расчет надежности по среднегрупповым интенсивностям отказов элементов.
- •Учитывая большой разброс табличных данных идут по одному из путей
- •2.2.2.Расчет надежности с испытанием данных из опыта эксплуатации.
- •Достоинства метода Простота
- •Недостатки
- •2.2.3 Расчет надежности по интенсивностям отказа элементов испытанием коэффициента перерасчета.
- •2.3 Расчет надежности при подборе типов элементов.
- •2.4.Влиянеи режимов работы эксплуатации на надежность элементов.
- •2.5.Надежность типовых элементов.
- •2.5.1.Надежность резисторов.
- •2.5.2.Надежность конденсаторов
- •Причины отказов
- •Рекомендации по обеспечению надежности. С
- •2.5.3.Надежность реле.
- •2.5.4.Надежность полупроводниковых приборов.
- •Рф фактическая рассеиваемость на мощности на коллекторе
- •2.6.Уточненные расчеты надежности.
- •При этом препятствует что
- •Для расчета необходимо знать
- •2.7.Рачет надежности с учетом старения.
- •3.Обработка статистических данных и определение количественных характеристик надежности.
- •3.1.Построени графиков вероятности безотказной работы.
- •Определения числа отказов по теоретическому закону
- •Затем определить вероятность
- •3.2.Определения параметров распределения при экспоненциальном законе.
- •3.3.Определения численных характеристик для износовых отказов.
- •3.4.Определение доверительных интервалов.
- •Данная задача может решаться в двух вариантах
- •4.Контрольные испытания на надежность.
- •4.Идеальная оперативная характеристика
- •4.2.Реальная оперативная характеристика.
- •4.3.Контроль надежности по одному уровню.
- •4.4.Конторольная надежность по двум уровням.
- •4.5.Контроль надежности по методу последовательного анализа.
- •Рассмотрим условия приемки
- •По этим двум уравнениям строятся линии на графике
- •5.Резервирование.
- •5.1.Классификация систем резервирования.
- •Пример общего резервирования
- •Пример раздельного резервирования
- •Резервное решающим органом
- •5.2.Каличественные характеристики резервирования.
- •5.2.1.Нагруженный резерв.
- •5.3.Влияние системы обслуживания на эффективность резервирования.
- •5.4.Влияние времени безотказной работы на эффективность резервирования.
- •6.Элементы теория Марковских случайный процесс.
- •6.1.Вывод уравнения Колмогорова.
- •Предельные вероятности состояния.
- •Составим уравнение, левые части которых прировняем к нулю
Достоинства метода Простота
Не надо знать λi; Ni
Недостатки
Ограниченность применения так как не всегда удается аппаратуру аналог , удовлетворяющий приведенным выше требованиям .
2.2.3 Расчет надежности по интенсивностям отказа элементов испытанием коэффициента перерасчета.
Суть метода : рассчитать по табличным значениям интенсивности отказов элементов λi; критерий надежности проектируемой системы приводятся к гео/ условиям эксплуатации по средствам коэффициента перерасчета исходные данные для расчета :
1) Интенсивность отказов всех элементов λi из справочников или паспортов
2) Число элементов Nai и Nпi
3) Взятая из статистических данных, наработана отказ Тао
В отличии от предыдущего метода требования к аппаратуре аналога снижется ,снимается ограничения Ni к N
Порядок расчета:
1) Определяется расчетная наработка на отказ аппаратуры аналога
к Тора = 1/ ∑ Nai λi i=1
|
(2.12) |
где
к число групп в аппаратуре аналога
λi паспортная величина элемента.
2) Из статистических данных берется наработка на отказ и определяется коэффициент перерасчета.
η = Тоа / Тора
3) Рассчитывается наработка на отказ проектируемой системы при тех табличных данных, но для другого значения количества элементов.
к Торп = 1 / ∑Nпiλi i=1
|
(2.13) |
4).определяется на отказ проектируемой систем.
к Топ =η*Торп =η/∑Nпiλi i=1
|
(2.14) |
2.3 Расчет надежности при подборе типов элементов.
Мы рассмотрим ориентируемые методы расчета надежности, которые проводятся на этапе эскизного проектирования. После этого переходят к этапу технического проектирования, на этом этапе известны требуемые значения параметров элементов, требуется выбрать их типы. Выбор типа элемента производится не толь по надежности но и по стоимости, весу , объему, степени доступности (дефицит.)
Поэтому желательно знать, как будет влиять на надежность выборного или иного элемента того или иного элемент.
Расчет производится так же , но число групп значительно увеличивается. Рассмотрим не просто резисторы а резисторы определенного типа и мощности.
Вс-0.5 – λ0 =1.5*106 1/ч
0.5 номинальная рассеиваемая мощность.
Вс – 1.0 - λ0= 1.3*106 1/ч
Млт -1 - λ 0 =8*106 1/ч
Млт -2 - λ0 =0.3 *106 1/ч
У всех конденсаторов. разная интенсивность отказов. Производится расчет для периода нормальной эксплуатации но иногда и с учетом Иносовых отказов.
2.4.Влиянеи режимов работы эксплуатации на надежность элементов.
Аппаратура работает в различных условиях, так например , по температуре(наивысший зафиксированный температура 55˚С – в Ливии)
Низшая температура в России = - 71˚С , в мире = - 88˚С на ст.Восток в Антарктиде.
По влажности от 10٪- в пустыне и до 99 – 100 ٪ в субтропиках
Величина нагрузки от доли ٪ до 100٪
Аппаратура может работать в условиях вибрации, пониженного или повышенного атмосферного давления , запыленность загрязнения , воздушных агрессивных сред – соль .
Все эти условия не могут не сказаться на надежности элементов.
Пример влияния усиленной эксплуатации представлен в виде таблицы.
К= λ(y) / λ0
Условия применения |
Значения коэффициента К |
Лабораторные |
1 |
Стационарные наземные |
16 |
Корабельные ( в защитных отсеках) |
28 |
Автомобильные |
36 |
На ж.д. платформах |
50 |
на самолетах |
120-160 |
На управляемых снарядах |
280 |
На ракетах |
До 700 |
Поправочный коэффициент К определяется по эксплуатационным данным и показывает во сколько раз значение интенсивности отказа элементов, рабочих в данных условиях применяется больше интенсивности отказов этих же элементов, рабочих в лабораторных условиях.
Из таблицы следует, что надежность может изменятся зависимости от условий эксплуатации в несколько сот раз. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании аппаратуры. Рассмотрим влияние на надежность основных элементов то есть R, C, ламп, полупроводников, приборов так далее от условий эксплуатации.
Отказы простейших элементов можно разделить на 3 вида:
1) Уход основного параметра за приделы поля допуска.
2) Отказы, приводящие к обрыву электрической цепи.
3) Отказ типа короткого замыкания.
Если рассмотреть возникновение отказов во время, то есть поток отказов, то распределим отказов 1 вида – нормальными; 2,3 – экспоненциальными.
Ориентируемое число отказов по отдельным группам элементов имеет следующий вид.
Элементы |
Процент общего числа отказов |
λ i / λср |
Электровакуумные приборы |
50 |
5…………10 |
Резисторы |
10 |
0.2…….0.4 |
Конденсаторы |
7 |
0.1…….0.2 |
Трансформаторы – дроссели |
3 |
0.3…….0.7 |
Реле |
5 |
1…….3 |
Электродвигатели |
3 |
3……….7 |
Измерительные приборы |
2 |
4………..6 |
Данная таблица показывает какие элементы отказывают чаше всего.