Автор: Пользователь скрыл имя, 03 Апреля 2013 в 16:05, курсовая работа
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.
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……………………………….
Расчет вероятностей безотказной работы элементов и всей системы для повышенной наработки t=4,05∙104 ч:
Расчет показывает, что при Tγ=4,05∙104 ч для элементов окончательно преобразованной схемы p1=0,9799, pF=0,8512, pС=0,9390, pD=0,9385, pE=0,6276. Следовательно, из всех последовательно соединенных элементов минимальное значение вероятности безотказной работы имеет квазиэлемент (E) и именно увеличение его надежности даст максимальное увеличение надежности системы в целом.
Для того, чтобы при Tγ=4,05∙104 ч система в целом имела вероятность безотказной работы Рγ=0,65, необходимо, чтобы квазиэлемент (E) имел вероятность безотказной работы, исходя из формулы (11):
где необходимая вероятность безотказной работы квазиэлемента (E).
При этом значении квазиэлемент (E) станет более надежным.
Очевидно, полученное значение(
) является минимальным для выполнения
условия увеличения наработки не менее,
чем в полтора раза, при более высоких
значениях (
) увеличение
надежности системы будет большим. В состав
квазиэлемента (E) входят элементы
Для определения минимально необходимой вероятности безотказной работы этих элементов построим графики:
а) pE=f (p14);
б) pE=f (p15);
в) pE=f (p16);
г) pE=f (p17).
По графику, представленному на рисунке 11, при =0,8542 находим р14≈0,955.
По графику, представленному на рисунке 12, при =0,8542 находим р15≈0,97.
По графику, представленному на рисунке 13, при =0,8542 находим р16≈0,957.
По графику, представленному на рисунке 14, при =0,8542 находим р17≈0,94.
Рисунок 11 – График зависимости вероятности безотказной работы квазиэлемента E от вероятности безотказной работы его элементов
Рисунок 12 – График зависимости вероятности безотказной работы квазиэлемента E от вероятности безотказной работы его элементов
Рисунок 13 – График зависимости вероятности безотказной работы квазиэлемента E от вероятности безотказной работы его элементов
Рисунок 14 – График зависимости вероятности безотказной работы квазиэлемента E от вероятности безотказной работы его элементов
Так как по условиям задания все элементы работают в периоде нормальной эксплуатации и подчиняются экспоненциальному закону , то для элементов 14 ,15, 16 и 17 при Tγ=4,05∙104 ч находим:
Рассчитаем вероятности безотказной работы элементов (14, 15, 16, 17,), квазиэлемента (E), а также всей системы (РE').
При наработке t = 1·104 ч.:
При наработке t = 3·104 ч.:
При наработке t = 5 ·104 ч.:
При наработке t = 7·104 ч.:
При наработке t = 2,7·104 ч.:
При наработке t = 4,05·104 ч.:
Результаты расчетов для системы с увеличенной надежностью
элементов (14, 15, 16, 17) приведены в таблице А.1. Там же приведены расчетные значения вероятности безотказной работы для квазиэлемента (E) и системы в целом (P`). При Tγ=4,05∙104 ч вероятность безотказной работы системы , что соответствует условиям задания.
Для второго способа увеличения вероятности безотказной работы системы – структурного резервирования – по тем же соображениям выбираем квазиэлемент (E), вероятность безотказной работы которого после резервирования должна быть не ниже .
Для квазиэлемента (E) выбираем раздельное резервирование элементами с интенсивностью отказа такой же, как и у элемента (E).
Добавляем параллельно элементу (Е) элемент 18. Заменяем эти элементы квазиэлементом (G).
Вероятность безотказной работы квазиэлемента (G) рассчитывается по формуле:
где вероятность безотказной работы квазиэлемента G.
Таким образом, для повышения надежности до требуемого уровня необходимо в исходной схеме элемент (Е) достроить элементом (18). Резервирование квазиэлемента (Е) представлено на рисунке 15.
Рисунок 15 – Резервирование квазиэлемента (Е)
Преобразованная схема представлена на рисунке 16.
Рисунок 16 – Преобразованная схема после резервирования
Тогда, вероятность
При наработке t = 3·104 ч.:
При наработке t = 5·104 ч.:
При наработке t =7·104 ч.:
При наработке t = 2,7·104 ч.:
При наработке t = 4,05·104 ч.:
Результаты расчетов вероятностей безотказной работы элемента (G) и системы в целом (P``) представлены в таблице А.1.
Расчеты показывают, что при ч , что соответствует условию задания.
На рисунке 17 нанесены кривые зависимостей вероятности безотказной работы системы после повышения надежности элементов (14, 15, 16, 17) (кривая ) и после структурного резервирования (кривая ).
P
Р - исходная системы; Р` - система с повышенной надежностью;
Р`` - система со структурным резервированием.
Рисунок 17 - Изменение вероятности безотказной работы системы
Выводы:
а) на рисунке 10 представлена зависимость вероятности безотказной работы системы (кривая ). Из графика видно, что 65% - наработка исходной системы составляет часов;
б) для повышения надежности и увеличения 65% - наработки системы в 1.5 раза (до часов) предложены два способа:
- повышение надежности элементов (14, 15, 16 и 17) и уменьшение их отказов;
- раздельное резервирование элементом (18) основного элемента (Е) соответственно идентичным по надежности;
в) анализ зависимостей вероятности безотказной работы системы от времени (наработки) показывает, что второй способ повышения надежности
системы (структурное резервирование) предпочтительнее первого, так как в период наработки до часов вероятность безотказной работы системы при структурном резервировании (кривая ) выше, чем при увеличении
надежности элементов (кривая ).Однако, данный метод экономически не выгоден, так как требует больше материальных затрат чем первый метод. Следовательно, мы выбираем способ повышения надежности системы путем повышения надежности элементов (14, 15, 16 и 17) и уменьшеня их отказов.
Заключение
При выполнении
данной курсовой работы были выполнены
два задания. Первое задание связано
с построением структурной
Второе
задание - преобразование заданной, согласно
варианту, структурной схемы и
определение показателей
Анализ зависимостей вероятности безотказной работы системы от времени (наработки) на рисунке 17 показывает, что первый способ повышения надежности системы (повышение надежности элементов (14, 15, 16 и 17) и уменьшение их отказов) предпочтительнее второго, так как является более выгодным с точки зрения экономичности.
Список использованных источников
1 Маринин С. Ю. Методические указания к выполнению курсовых проектов по дисциплинам кафедры. Краснодар: КубГТУ, 2006. 29с.
2 Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем. М.: Сов. радио, 1977. 214 с.
3 Острейковский В.А. Теория надежности: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2003. 463 с.
4 Рябинин И.А. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. М.: Радио и связь, 1981. 216 с.
5 Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. М.: Высш. школа, 1970. 270 с.
6 Ушаков И.А. Надежность технических систем: Справочник. М.: Радио и связь, 1985. 608 с.
Приложение А
(информационное)
Расчет вероятности безотказной работы системы
Таблица А.1 – Расчет вероятности безотказной работы системы
|
Элемент |
λ , x10-6ч-1 |
Наработка t, x 104 ч | |||||
1 |
3 |
5 |
7 |
2,7 |
4,05 | ||
1 |
0,5 |
0,9950 |
0,9851 |
0,9753 |
0,9656 |
0,9866 |
0,9799 |
2-8 |
5 |
0,9512 |
0,8607 |
0,7788 |
0,7047 |
0,8737 |
0,8167 |
9,10 |
7 |
0,9324 |
0,8105 |
0,7047 |
0,6126 |
0,8278 |
0,7531 |
11-13 |
9 |
0,9139 |
0,7634 |
0,6376 |
0,5326 |
0,7843 |
0,6945 |
14 |
2,5 |
0,9753 |
0,9277 |
0,8824 |
0,8395 |
0,9347 |
0,9037 |
15 |
2 |
0,9802 |
0,9418 |
0,9048 |
0,8693 |
0,9474 |
0,9222 |
16 |
3 |
0,9704 |
0,9139 |
0,8607 |
0,8106 |
0,9222 |
0,8856 |
17 |
4 |
0,9608 |
0,8869 |
0,8187 |
0,7558 |
0,8976 |
0,8504 |
А,В |
- |
0,9048 |
0,7408 |
0,6065 |
0,4966 |
0,7633 |
0,6670 |
С |
- |
0,9954 |
0,9641 |
0,9128 |
0,8499 |
0,9703 |
0,9390 |
D |
- |
0,9994 |
0,9867 |
0,9524 |
0,8979 |
0,9899 |
0,9715 |
E |
- |
0,8913 |
0,7082 |
0,5626 |
0,4471 |
0,7330 |
0,6276 |
F |
- |
0,9487 |
0,9102 |
0,7020 |
0,6635 |
0,9255 |
0,8512 |
P |
- |
0,8370 |
0,6041 |
0,3778 |
0,2185 |
0,6428 |
0,4775 |
14׳ |
1,1 |
0,9891 |
9675 |
0,9465 |
0,9259 |
0,9702 |
0,9564 |
15׳ |
0,75 |
0,9925 |
0,9777 |
0,9632 |
0,9488 |
0,9799 |
0,9700 |
16׳ |
1,08 |
0,9893 |
0,9681 |
0,9474 |
0,9272 |
0,9713 |
0,9572 |
17׳ |
1,5 |
0,9851 |
0,9559 |
0,9277 |
0,9003 |
0,9603 |
0,9410 |
E' |
- |
0,9557 |
0,8754 |
0,8013 |
0,7333 |
0,8872 |
0,8356 |
P' |
- |
0,8975 |
0,7467 |
0,5381 |
0,3585 |
0,7781 |
0,6558 |
G |
- |
0,9882 |
0,9148 |
0,8087 |
0,6943 |
0,9287 |
0,8613 |
P'' |
- |
0,9280 |
0,7803 |
0,5430 |
0,3394 |
0,8145 |
0,6654 |