Расчет надежности

Реферат

 

Курсовая работа содержит:  38 с., 17 рис., 1 табл., 6 источников,           1 приложение

      

СХЕМА, НАДЕЖНОСТЬ, ОТКАЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ, ОБРАЗЕЦ, БЕЗОТКАЗНОСТЬ, РЕМОНТОПРИГОДНОСТЬ, ИНТЕНСИВНОСТЬ ОТКАЗОВ, РЕЗЕРВИРОВАНИЕ.

 

 Цель курсовой работы заключается  в выполнении двух заданий.  Первое задание связано с построением структурной схемы надежности технологического процесса. Второе задание связано с преобразованием заданной согласно варианту структурной схемы и определением показателей надежности.

Объектом данной работы является оценка надежности технических систем. Решалась задача по повышению параметров надежности при заданной гамма-процентной наработке.

Составлена структурная схема  надежности технологического процесса. Произведен расчет единичных показателей  надежности элементов технического устройства. Выполнено построение графика  зависимости          Р = f(t).

В результате были разработаны предложения  по повышению параметров надежности при заданной  гамма-процентной наработке. Сделаны выводы по работе и методам повышения надежности технических процессов устройств.

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Нормативные ссылки……………………………………………………………..6

Термины и  определения…………………………………………………………7

Введение………………………………………………………………………….8

1 Основные показатели надежности……...……………………………………9

2 Расчётная часть………………………………………………………………...16

   2.1 Построение  структурной схемы надёжности……………………………16

2.2 Преобразование заданной структурной  схемы и определение 

       показателей надежности……………………………………….………….18                     

Заключение……………………………………………………………...………36

Список использованных источников……………………………….…………37

Приложение А (информационное) Расчет вероятности безотказной

работы системы………………………………...……........................….….….38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормативные ссылки

 

В данной курсовой работе использованы следующие  нормативные документы:

ГОСТ 7.1 – 2003 СИБИД. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие  требования и правила составления

ГОСТ 27.301 – 95 ССНТ. Расчет надежности. Основные положения

ГОСТ 27.310 – 95 ССНТ. Анализ видов, последствий  и критичности отказов. Основные положения

СТП КубГТУ 1.9.2 – 2003 СМК. Документирование системы менеджмента качества. Стандарт предприятия

СТП КубГТУ 4.2.6 – 2004 СМК. Учебно-организационная деятельность. Курсовое проектирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Термины и определения

 

В настоящей  курсовой работе применяются следующие термины с соответствующими определениями:

1 Надежность – это свойство системы или элемента выполнять заданные функции, обусловленное безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью.

2 Безотказность– это свойство системы или элемента непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении некоторого времени или некоторой наработки.

3 Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки отказ не возникает.

4 Элемент - составная часть системы.

5  Техническая система - совокупность технических устройств (элементов), предназначенных для выполнения определенной функции или функций.

 

 

Введение

 

В условиях перехода к рыночной экономики задача всемирного улучшения технического уровня и качества продукции приобретает первостепенное значение. Надежность и качество машин необходимо для повышения степени автоматизации, уменьшения огромных затрат на ремонт и убытков от простоя оборудования и техники, обеспечивающей безопасность людей и охрану окружающей среды. Расширение условий эксплуатации, повышение ответственности выполняемых техническими системами функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности изделий.

Надежность  является сложным свойством, и формируется  такими составляющими, как безотказность, долговечность, восстанавливаемость  и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности. Потому наиболее важным в обеспечении надежности технических систем является повышение их безотказности.

Особенностью  проблемы надежности является ее связь  со всеми этапами "жизненного цикла" технических систем от зарождения идеи создания до списания: при расчете  и проектировании изделия его  надежность закладывается в проект, при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации - реализуется. Поэтому  проблема надежности - комплексная  проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования изделия  определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности технических систем. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь – безотказности), в зависимости от структуры объекта и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта.

 

 

1 Основные показатели надежности

 

 

Надежность невосстанавливаемых  систем характеризуется следующими показателями: интенсивностью отказов (l(t)) , наработкой на отказ (Тср), вероятностью безотказной работы (P(t)). Для восстанавливаемых систем, кроме указанных показателей надежности, определяется коэффициент готовности (k_r).

Интенсивность отказов l(t) есть отношение числа отказов изделий (Dn(t)) за некоторый промежуток времени (Dt) к числу работоспособных изделий (N-n(t)) в начале этого промежутка.

                            l(t)= Dn(t)/( Dt*[N-n(t)])                                             (1)

где N – общее число изделий;

      n(t) – число отказавших изделий к началу рассматриваемого промежутка времени.

Расчет основных показателей надежности аппаратуры основан на следующих  допущениях:

а) отказ любого элемента влечет за собой отказ данного экземпляра аппаратуры;

б) отказы отдельных элементов являются случайными и независимыми событиями;

в) интенсивность отказов элементов  изделия определяется исключительно  режимами их работы и не зависит  от времени их использования (старение элементов отсутствует), т.е. l=сonst, что соответствует экспоненциальному закону распределения времени безотказной работы. Такие отказы принято называть внезапными. Они случайным образом проявляются при эксплуатации и принципиально не могут быть обнаружены профилактическим контролем или устранены тренировкой изделий.

Надежность элемента системы  характеризуется вероятностью

безотказной работы элемента в заданных режимах и условиях в течение требуемого времени. Надежность элементов схемы изменяется в  зависимости от режимов и условий  работы.

Режим работы элемента определяется характеров включения его (длительным, кратковременным, импульсным) и величиной нагрузки. Для характеристики нагрузки элемента обычно вводят понятие коэффициента нагрузки (k_н), под которым понимают отношение значения некоторого параметра, характеризующего работу элемента в реальном режиме, к его номинальному значению, предусмотренному техническими условиями. Например, у сопротивлений таким параметром является рассеиваемая мощность, у конденсаторов – приложенное напряжение.

Условиями работы элемента определяются параметрами окружающей среды: ее температурой, влажностью, давлением и т.д., а  также механическими, электрическими, магнитными и другими внешними воздействиями.

Конечной целью расчета надежности технических устройств является оптимизация конструктивных решений  и параметров, режимов эксплуатации, организация технического обслуживания и ремонтов. Поэтому уже на ранних стадиях проектирования важно оценить  надежность объекта, выявить наиболее ненадежные узлы и детали, определить наиболее эффективные меры повышения  показателей надежности. Решение  этих задач возможно после предварительного структурно - логического анализа  системы.

Большинство технических объектов являются сложными системами, состоящими из отдельных узлов, деталей, агрегатов, устройств контроля, управления и т.д.

Расчленение технической системы на элементы достаточно условно и зависит от постановки задачи расчета надежности. Например, при анализе работоспособности технологической линии ее элементами могут считаться отдельные установки и станки, транспортные и загрузочные устройства. В свою очередь станки и устройства также могут считаться техническими системами и при оценке их надежности должны быть разделены на элементы - узлы, блоки, которые, в свою очередь - на детали.

При определении структуры технической системы в первую очередь необходимо оценить влияние каждого элемента и его работоспособности на работоспособность системы в целом. С этой точки зрения целесообразно разделить все элементы на четыре группы:

а) элементы, отказ которых  практически не влияет на  работоспособность системы (например, деформация кожуха, изменение окраски поверхности и т.п.);

б) элементы, работоспособность которых за время эксплуатации практически не изменяется и вероятность безотказной работы близка к единице (корпусные детали, малонагруженные элементы с большим запасом прочности);

в) элементы, ремонт или регулировка которых возможна при работе изделия или во время планового  технического обслуживания (наладка или замена  технологического инструмента оборудования, настройка частоты селективных цепей ТС и т.д.);

г) элементы, отказ которых сам по себе или в сочетании с отказами других элементов приводит к отказу системы.

Очевидно, при анализе надежности технической системы имеет смысл включать в рассмотрение только элементы последней группы.

Для расчетов параметров надежности удобно использовать структурно - логические схемы надежности технической системы, которые графически отображают взаимосвязь элементов и их влияние на работоспособность системы в целом. Структурно - логическая схема представляет собой совокупность ранее выделенных элементов, соединенных друг с другом последовательно или параллельно. Критерием для определения вида соединения элементов (последовательного или параллельного) при построении схемы является влияние их отказа на работоспособность технической системы.

Системой с последовательным соединением  элементов называется система, в  которой отказ любого элемента приводит к отказу всей системы. Такое соединение элементов в технике встречается  наиболее часто, поэтому его называют основным соединением.

В системе с последовательным соединением  для безотказной работы в течении некоторой наработки t необходимо и достаточно, чтобы каждый из ее n элементов работал безотказно в течении этой наработки. Считая отказы элементов независимыми, вероятность одновременной безотказной работы n элементов определяется по теореме умножения вероятностей: вероятность совместного появления независимых событий равна произведению вероятностей этих событий:           

    

                (2)

 

Соответственно, вероятность отказа такой ТС 

           

                 

                                     (3)

 

Если система состоит из равнонадёжных элементов ( ), то

         

      

                                                      (4)

 

Если все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации и имеет место простейший поток отказов, наработки элементов и системы подчиняются экспоненциальному распределению и на основании (2) можно записать

                         (5)

где,                                       (6)

 

есть  интенсивность отказов системы. Таким образом, интенсивность отказов  системы при последовательном соединении элементов и простейшем потоке отказов  равна сумме интенсивностей отказов  элементов.

Системой с параллельным соединением  элементов называется система, отказ которой происходит только в случае отказа всех ее элементов. Такие схемы надежности характерны для ТС, в которых элементы дублируются или резервируются, т.е. параллельное соединение используется как метод повышения надежности. Однако такие системы встречаются и самостоятельно  (например, системы двигателей четырехмоторного самолета или параллельное включение диодов в мощных выпрямителях).

Для отказа системы с параллельным соединением элементов в течение  наработки t необходимо и достаточно, чтобы все ее элементы отказали в

 течение  этой наработки. Так что отказ  системы заключается в совместном  отказе всех элементов, вероятность  чего (при допущении независимости  отказов) может быть найдена  по теореме умножения вероятностей  как произведение вероятностей отказа элементов:

 

            

                                         (7)

 

Соответственно, вероятность безотказной  работы