Методы теории надёжности
Сущность, основные показатели и понятия надежности. Коэффициенты надежности и методика их расчета. Расчёт количественных характеристик надёжности интегральных микросхем, среднего времени восстановления и коэффициента готовности системы автоматики.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.04.2011 |
| Размер файла | 66,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Контрольная работа по дисциплине
Надежность устройств автоматики и телемеханики
Тема: Методы теории надёжности
Введение
Теория надёжности отражает общие закономерности, свойственные элементам и системам автоматики и телемеханики, которые необходимо учитывать при проектировании, изготовлении, испытаниях, приёмке и эксплуатации, чтобы достигнуть максимальной эффективности их использования. Повышение надёжности работы устройств автоматики и телемеханики является одной из важных задач обеспечения высокого качества технологического процесса и повышения безопасности движения поездов.
Методы теории надёжности позволяют:
1. выяснить характер действия окружающей среды и режимов работы на качество функционирования элементов и устройств,
2. разрабатывать способы анализа надёжности, необходимые для конструирования, проектирования и изготовления элементов, систем, прогнозирования неисправностей, их устранения, определения количества запасных деталей, приборов, механизмов и т.д.,
3. организовывать сбор, учет и анализ статистических сведений о работе элементов и эксплуатации,
4. определять наилучшие показатели надёжности,
5. определять способы лабораторных испытаний на надёжность и долговечность,
6. устанавливать наилучшие режимы профилактических работ и способы контроля качества работы элементов.
Формулировка понятий
Надёжность элементов (систем) - совокупность их свойств, определяющих степень возможности этих элементов (систем) работать по назначению в течение заданного времени.
Безотказность в работе - способность элемента (системы) сохранять работоспособность (не иметь отказов) в течение заданного времени в определённых условиях эксплуатации.
Долговечность элементов (систем) - способность к длительной эксплуатации в заданных условиях (при необходимом техническом обслуживании) вплоть до полного разрушения или другого предельного состояния.
Ремонтопригодность - свойство приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению неисправностей или к восстановлению после появления отказа.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять заданные функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Ресурсный отказ - отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния.
Независимый отказ - отказ, не обусловленный другими отказами.
Зависимый отказ - Отказ, обусловленный другими отказами (ГОСТ 27.002 - 89). Зависимый отказ наступает при отказе других элементов, входящих в данную систему или влияющих на отказавший элемент, или отказе собственных составных частей изделия.
Срок службы - календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации объекта или её возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.
Наработка до отказа - наработка объекта от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.
Показатели надёжности
Вероятность безотказной работы - отношение числа элементов, оставшихся исправными в конце рассматриваемого интервала времени, к начальному числу элементов, поставленных на испытание:
;
где:
N0 - число изделий до начала эксплуатации
n(t) - число изделий, отказавших за промежуток времени
Физический смысл этой величины - способность элемента или системы выполнять заданные функции, сохранять параметры в определённых пределах в течение заданного промежутка времени и при определённых условиях эксплуатации.
Вероятность отказа - обратное событие, то есть вероятность того, что при определённых условиях и в заданном интервале времени наступит хотя бы один отказ:
Частота отказов - отношение числа изделий, отказавших за определённый промежуток времени, к общему числу элементов системы:
Интенсивность отказов - отношение числа изделий, отказавших за определённый промежуток времени, к среднему числу изделий, работающих исправно в данный промежуток времени:
;
где:
Ncр - число исправно работающих изделий за время Дt
;
надежность автоматика микросхема
где:
Ni , Ni+1 - число изделий, исправно работающих в начале и в конце интервала времени Дt
Наработка на отказ - среднее число часов работы между двумя соседними отказами:
;
Тр - суммарное время работы за определённый календарный срок.
;
где: ti - время исправной работы между и отказами
Среднее время восстановления - отношение времени, затраченного на обнаружение и устранение отказов, к числу восстановлений (оно же число отказов).
;
где: фi - время от обнаружения до устранения отказа (время восстановления).
Коэффициент готовности - вероятность того, что восстанавливаемое изделие будет работоспособно в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, например, профилактика.
или ;
где: числитель - время исправной работы между отказами,
знаменатель - время исправной работы между отказами и время восстановления.
Коэффициент технического использования характеризует долю времени нахождения объекта в работоспособном состоянии относительно общей продолжительности эксплуатации.
;
Коэффициент простоя характеризует долю времени нахождения объекта в неисправном состоянии относительно общей продолжительности эксплуатации.
;
Коэффициент ремонтопригодности - доля времени восстановления относительно общей продолжительности эксплуатации.
;
Коэффициент стоимости эксплуатации определяется как отношение среднего суммарного эффекта за время эксплуатации к средним суммарным затратам.
Средний суммарный эффект Э складывается из эффекта от эксплуатации устройства, умноженного на показатель надёжности устройства и время эксплуатации.
Средние суммарные затраты определяются как функция от суммарных затрат на техническое обслуживание, функция от суммарного ущерба вследствие отказа устройства и функция от произведения показателя надёжности на время эксплуатации.
Задача № 1 Расчёт критериев надёжности
Определить критерии надёжности P(t), И(t), л(t), a(t), среднее время работы Тср работающего устройства, содержащего 1600 элементов (трансформаторы, реле, резисторы, конденсаторы и т.д.), если фиксировались отказы через каждые Дt = 100 часов работы. Построить соответствующие графики. Данные по варианту № 08 об отказах сведены в таблицу №1
Таблица №1
|
Дti , ч |
0 100 |
100 200 |
200 300 |
300 400 |
400 500 |
500 600 |
600 700 |
700 800 |
|
|
N(Дti) |
53 |
48 |
43 |
40 |
36 |
33 |
28 |
25 |
|
|
Дti , ч |
800 900 |
900 1000 |
1000 1100 |
1100 1200 |
1200 1300 |
1300 1400 |
1400 1500 |
1500 1600 |
|
|
N(Дti) |
24 |
24 |
23 |
22 |
23 |
21 |
22 |
21 |
Заполнение таблицы :
Первые два столбца заполняются на основании Таблицы № 2 из литературы «Надёжность устройств автоматики и телемеханики Учебное пособие и методические указания ». Вносим в исходные данные в строку Последняя цифра шифра № 8, в строку Число изделий до начала испытаний № 1600.
Третий столбец n(t) - число всех отказавших элементов за рассматриваемый промежуток времени, рассчитывается по формуле :
;
Например, за 1100 часов от начала работы число отказавших элементов составит: n(t) = n(1100) = n(100) + n(200) +n(300) + n(400) + n(500) + n(600) + n(700) + n(800) + n(900) + n(1000) + n(1100) = 53+48+43+40+36+33+28+25+24+24+23+22 = 399
Четвертый столбец Р(t) - вероятность безотказной работы системы
;
где: N0 - первоначальное число элементов, N0 =1600
Например: через 1100 часов после начала работы определим вероятность безотказной работы системы:
;
Пятый столбец И(t) - вероятность отказа, рассчитывается по формуле:
;
Для времени t=1100 часов получаем: ; , если провести округление до четвёртого знака после запятой получаем .
Шестой столбец : Nср- среднее число изделий, исправно работающих в данный промежуток времени, находим по формуле:
;
где: Ni - число элементов, исправно работающих в начале заданного интервала времени.
Ni+1 - число элементов, исправно работающих в конце заданного интервала времени.
Например: , ,
, , .
Седьмой столбец : л(t) - интенсивность отказа, определяемая по формуле:
;
Например: ,
Восьмой столбец : a(t) - параметр потока отказов, определяемый по формуле:
;
где: N - первоначальное число элементов,
n(Дt) - число отказавших элементов в интервале времени Дt (100ч).
Например: n(Дt)=53; N=1600; Дt=100
;
n(Дt)=22; N=1600; Дt=100
.
Проверка:
;
Среднее время безотказной работы . Статистическая оценка для среднего времени наработки до отказа даётся формулой:
:
фi - наработка до первого отказа каждого из объектов.
где: N -число работоспособных объектов при t = 0;
Вывод: В процессе эксплуатации интенсивность отказов л(t) снижалась и в конце установленного периода времени изменялась незначительно. Это говорит о том, что система приработалась и в данный момент находится в периоде нормальной эксплуатации. Система обладает достаточно высокой эксплуатационной надёжностью, среднее время безотказной работы составило 1298,9 ч,
Задача № 2 Расчёт количественных характеристик надёжности ИМС
Определить количественные характеристики надёжности Р(t), л(t), a(t), Tср элементов системы (интегральных микросхем - ИМС), для времени их работы t = 500, 1000, 1500, 2000, 2500 часов, если время работы ИМС до отказа подчиняется закону распределения Релея. Данные о величине дисперсии у выбираем из таблицы №4 литературы «Надёжность устройств автоматики и телемеханики Учебное пособие и методические указания ».В строку у = вводим 1200 часов.
|
P (t) |
И(t) |
л (t) |
a(t) |
||
|
500 |
0.916855 |
0.083145 |
0.000347 |
0.000318 |
|
|
100 |
0.706648 |
0.293352 |
0.000694 |
0.000491 |
|
|
1500 |
0.457833 |
0.542167 |
0.001042 |
0.000477 |
|
|
2000 |
0.249352 |
0.0750648 |
0.001389 |
0.000346 |
|
|
2500 |
0.114162 |
0.885838 |
0.001736 |
0.000198 |
Первый столбец : t - время работы элементов системы;
Второй столбец: Р(t) - вероятность безотказной работы, рассчитывается по формуле:
;
при t=500 P(t) =e-0.086805=0.916855355
при t=2000 P(t) =e-1.388888=0.249352208
Третий столбец : И(t) - вероятность отказа, рассчитывается по формуле:
;
при t=500 И(t)=1 - 0,916855355 = 0,083144645
при t=2000 И(t)=1 - 0,249352208 = 0,750647792
Четвёртый столбец : л(t) - интенсивность отказа, рассчитывается по формуле :
;
при t=500 л(t) = 0.00034722222
при t=2000 л(t) = 0.00138888888
Пятый столбец : а(t)- плотность распределения отказов или параметр потока отказов, рассчитывается по формуле :
;
при t=500 а(t) = 0.916855355Ч0.00034722222=0.00031835255
при t=2000 а(t)= 0.249352208Ч0.00138888888=0.0003463225089
Вывод: Интенсивность отказов л(t) линейно увеличивается с увеличением времени эксплуатации. Вероятность безотказной работы значительно уменьшается с увеличением срока эксплуатации. Среднее время безотказной работы составляет 1503,976965 ч. Система требует комплекса мер для повышения эксплуатационной надёжности.
Задача № 3 Расчёт среднего времени восстановления и коэффициента готовности системы автоматики
Определить среднее время восстановления и коэффициент готовности системы автоматики, для которой было зафиксировано 20 отказов в течение 350 +УNш часов. Распределение отказов отдельных элементов системы и время на их устранение (время восстановления) взяты из таблицы №3 литературы «Надёжность устройств автоматики и телемеханики Учебное пособие и методические указания » cтр.8. Вносим в исходные данные в строку Последняя цифра шифра № 8, в строку Время эксплуатации Тэ вводим 358 .
Тэ =350+4+8=362 часа
Таблица №1
|
Элементы |
ni |
m |
tB |
ti |
|
|
Полупроводники |
53 |
0,25 |
318 |
1378 |
|
|
212 |
|||||
|
214 |
|||||
|
210 |
|||||
|
209 |
|||||
|
215 |
|||||
|
Реле |
50 |
0,235849 |
106 |
214 |
|
|
108 |
|||||
|
R, C |
58 |
0.273585 |
407 |
4070 |
|
|
Пайка |
51 |
0,2400566 |
426 |
426 |
|
|
Всего |
212 |
1 |
6088 |
N
ni -количество отказов,
m - вес отказов по группе,
tB - время восстановления в минутах,
ti - суммарное время восстановления
Заполнение таблицы :
1. третий столбец , для полупроводников: ; для реле: ; для R, C ; для пайки:.
2. пятый столбец - суммируется время tB каждого элемента по группам :
для полупроводников: ti =318+212+214+210+209+215=1378;
для реле: ti =106+108=214; для пайки: ti= tB*10 = 407*10 = 4070.
|
Группы |
Среднее время восстановления группы tB |
||
|
Полупроводники |
26 |
||
|
Реле |
4,28 |
||
|
R, C |
70,17241379 |
||
|
Пайка |
8,352941176 |
||
|
Среднее время восстановления системы tBС(мин) |
28,71698 |
||
|
Наработка на отказ То(мин) |
73,73585 |
||
|
Коэффициент готовности Кг |
0,719705 |
Заполнение таблицы :
1. Среднее время восстановления : tBI(мин), ;
Для полупроводников: ; для реле:; для R,C: ; для пайки: .
2. Среднее время восстановления системы (мин), рассчитываемое по формуле:
;
3. Наработка на отказ (мин), рассчитываемая по формуле:
;
где: N = 212;
6088мин.=101,466666 часов(101 час 28минут)
ТЭ=362 часа
Таким образом, получаем: ч =73,73585 минут
4. Коэффициент готовности рассчитываем по формуле:
;
Подставив числовые значения, получаем:
.
Вывод: В предлагаемой системе автоматики среднее время восстановления tвс= 28,71698 минут, коэффициент готовности КГ=0,719705. Таким образом, система обладает высокой надежностью, но есть резервы повышения надёжности, в частности, сокращение времени восстановления системы. Производится это за счёт сокращения среднего времени восстановления составных частей системы или групп элементов, входящих в заданную систему.
Литература
1. Ягудин Р.Ш. Надёжность устройств железнодорожной автоматики. М:.Транспорт, 1989
2. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. М., Высшая Школа, 1985
3. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения ГОСТ 27.002 - 89 М., Издательство стандартов, 1990
4. Надежность устройств автоматики и телемеханики. Учебное пособие и методические указания. Челябинск, 2003
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Теория надежности как научная дисциплина, предмет и методика его исследования, сферы применения. Количественные показатели надёжности изделий и способы их определения. Новые аспекты проблемы обеспечения надёжности и мероприятия по ее разрешению.
реферат [31,1 K], добавлен 17.12.2010Расчет количественных характеристик надежности невосстанавливаемых элементов, построение графика их зависимости от времени. Определение времени безотказной работы и восстановления системы после отказа. Расчет надежности триггера при заданных параметрах.
контрольная работа [438,5 K], добавлен 10.02.2013Условия безотказной работы при одинаковом времени. Определение среднего времени наработки до первого отказа, расчет коэффициента готовности. Построение графиков функций надежности. Состояние наборов, в котором изделие находится в безотказном состоянии.
курсовая работа [132,8 K], добавлен 24.02.2015Назначение и состав блока преобразования кодов, схема управления им. Основные определения теории надежности, понятие безотказности. Расчет количественных характеристик критерия надежности конкретного изделия. Расчеты надежности при проектировании РЭА.
реферат [28,6 K], добавлен 11.12.2010Основные понятия теории надежности. Состояние объекта, его эксплуатация, срок службы. Показатели безотказности, ремонтопригодности, долговечности, сохраняемости. Виды надежности. Характеристики отказов объекта, элемента, системы. Причины их возникновения.
презентация [16,5 K], добавлен 03.01.2014Показатели безотказности как способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Показатели долговечности, средний срок службы. Комплексные показатели надёжности. Задача на определение наработки до отказа системы.
контрольная работа [205,2 K], добавлен 27.12.2011Основные понятия в области технического обеспечения надежности. Теоретическое, экспериментальное и эмпирическое предсказания надежности. Показатели интенсивности отказов и среднего времени испытаний. Выборочный контроль и метод последовательного анализа.
реферат [28,4 K], добавлен 03.03.2011Определение количественных и качественных характеристик надежности устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Анализ вероятности безотказной работы устройств, частоты и интенсивности отказов. Расчет надежности электронных устройств.
курсовая работа [625,0 K], добавлен 16.02.2013Понятие надежности и его значение для проектирования и эксплуатации технических элементов. Основные понятия теории надежности. Резервы повышения надежности радиоэлектронных элементов и возможности их реализации. Расчет надежности типового устройства.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 25.01.2012Каналообразование волоконно-оптической системы связи по технологии Synhronical digital hierarchy. Показатели надежности функционирования каналов связи и оборудования линейного тракта. Среднее время наработки на отказ элементов оборудования ИКМ-1920.
контрольная работа [42,1 K], добавлен 05.05.2014
