Анализ эксплуатационной надежности и моделирование работы указателя тахометра ИТЭ-1Т в среде LabVIEW 8.5

Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Курсовая работа

Анализ эксплуатационной надежности и моделирование работы указателя тахометра ИТЭ-1Т в среде LabVIEW 8.5

Содержание

Введение

1. Приборы контроля двигателя. Тахометр ИТЭ-1

2. Анализ эксплуатационной надежности

2.1 Количественный анализ эксплуатационной надёжности

2.2 Расчёт эмпирических параметров надёжности

2.2.1 Определение теоретического закона распределения отказов

2.2.2 Определение точности оценок параметров распределения.

2.2.3 Построение графиков теоретического распределения.

2.2.4 Определение фактической надежности

3. Моделирование работы ИТЭ-1Т в программной среде LabVIEW 8.5

3.1 Общее описание виртуального прибора

3.2 Работа виртуального прибора

Заключение

Список использованных источников

эксплуатация надежность прибор тахометр

Введение

Основными целями и задачами выполняемой курсовой работы являются:

- систематизация, закрепление и расширение теоретических знаний по технической эксплуатации и ремонту авиационных электрических систем и пилотажно-навигационных комплексов (АЭС и ПНК), полученных при изучении предшествующих специальных дисциплин;

- анализ принципа работы измерительной аппаратуры ИТЭ-1Т, реализованных в нём принципов измерения, входных и выходных сигналов, а также разработка виртуального аналога прибора с использованием программного комплекса LabVIEW 8.5.

Виртуальный аналог прибора позволяет поэтапно анализировать работу прибора с использованием реальных сигналов, а также получать визуальную информацию, соответствующую выдаваемой прибором при эксплуатации.

1. Приборы контроля двигателя. Тахометр ИТЭ-1

Тахометр предназначен для дистанционного измерения скорости вращения вала двигателя, выраженной в процентах от числа максимальных оборотов в минуту.

Принцип действия прибора основан на преобразовании скорости вращения вала двигателя в ЭДС с частотой, пропорциональной скорости вращения вала. В комплект тахометра входят указатели ИТЭ-1 датчик ДТЭ-6. Указатели устанавливаются на приборных досках, датчика на двигателе.

Рисунок 1. - Комплект дистанционного магнито-индукционного тахометра ИТЭ-1: а - указатель ИТЭ-2; б - датчик-генератор ДТЭ-1

Рисунок 2. - Электрическая схема тахометра ИТЭ-1

1-ротор датчика-генератора; 2-статорная обмотка генератора; 3-ротор электродвигателя указателя; 4-статорная обмотка электродвигателя указателя; 5 - гистерезисный диск; 6 - диск указателя; 7 - магнит чувствительного элемента; 8-пружина-волосок; 9- зубчатая передача; 10-шкала прибора; 11- оси стрелок; 12 - стрелка

Основные данные:

Диапазон измерения................................................ от 10% до 110%

Погрешность при +20°С........................................... ± 1%

Температурный интервал работы......................... от +500 до-60°С

Оцифровка………………………………………… от 0 до 100%

2. Анализ эксплуатационной надежности

Эксплуатационная надёжность - важнейшее свойство изделий, определяющее их способность нормально функционировать в заданных условиях эксплуатации. Задачи анализа надёжности решаются как на этапе создания новой техники, так и в процессе её эксплуатации. Они наиболее актуальны для сложных и ответственных технических устройств. Анализ эксплуатационной надёжности служит основой для обоснования мероприятий по совершенствованию технологических процессов ТОиР и конструкции объектов. Задачи анализа надёжности, решаемые при установлении причин возникновения отказов, раскрываются наиболее полно при рассмотрении находящихся в эксплуатации объектов в виде невосстанавливаемой системы.

В состав работ, выполняемых при анализе надёжности входят:

Качественный анализ надёжности.

Количественный анализ надёжности.

Исследование причин появления дефектов.

Разработка мероприятий по повышению надёжности.

По статистике отказов приборы системы контроля мощности отказывают 7 раз.

2.1 Количественный анализ эксплуатационной надёжности

Количественный анализ надёжности заключается в определении теоретического закона распределения наработки объекта до отказа и его параметров. Определяется фактическая надёжность объекта в пределах назначенного ресурса, а также необходимость проведения мероприятий направленных на повышение уровня надёжности.

Количественный анализ надёжности включает:

Расчёт эмпирических параметров надёжности.

Определение теоретического закона распределения наработки на отказ и его параметров.

Определение фактической надёжности КИ.

Разработку мероприятий, направленных на повышение надёжности КИ.

Исходными данными для проведения количественного анализа надёжности являются: t_a - общая продолжительность эксплуатации КИ (ресурс)_. N - общее число эксплуатируемых КИ. n - число отказавших КИ за время наблюдения. t₁ ,_, t₂ , t₃ , .... t_n - наработка КИ до отказа _.

Расчет произведён с помощью ЭВМ.

2.2 Расчёт эмпирических параметров надёжности

Расчёт эмпирических параметров надёжности производится с помощью следующих формул:

; ;

где N - общее число отказов; n_i - число отказов на интервале t_i;. n_i-1 -суммарное число отказов по интервалам, предшествующим рассматриваемому. Общее число испытуемых изделий - 168 штук. Время наблюдения 10000 часов. Ряд наработки до отказа: 3423, 4779, 1667, 9003, 2722, 7228,1998. Результаты расчёта и исходные данные занесены в таблицу 1.

Интервал наработки 0…10000 часов разбиваем на разряды по правилу Старджена :

;

Число разрядов принимаем равным 4 с величиной ч.

Таблица 1. Показатели надежности системы контроля мощности

N	ti ; ti+1	ti	ni	f(t)	(t)	P(t)
1	0-2500	2500	3	0,171	0,171	1
2	2500-5000	2500	2	0,114	0,200	0,57
3	5000-7500	2500	1	0,057	0,200	0,29
4	7500-10000	2500	1	0,057	0,400	0,14

2.2.1 Определение теоретического закона распределения отказов и его параметров

По данным таблицы 1 строим и анализируем гистограммы (рисунок 3)



Рисунок 3. - Графики статистического распределения параметров надежности системы контроля мощности.

По виду гистограмм можно выдвинуть гипотезу о том, что закон распределения отказов системы контроля мощности близок к экспоненциальному закону.

Для полного определения экспоненциального закона необходимо найти один параметр - интенсивность отказов л. В настоящем примере осуществлён план наблюдений [NUT], следовательно, параметр л можно вычислить с использованием метода максимума правдоподобия по выражению:

;

Отсюда среднее время наработки до отказа

Проверка правильности принятой гипотезы осуществляется с помощью критерия Пирсона , рассчитанного по выражению:

;

Где - теоретическая вероятность отказа в интервале При экспоненциальном распределении:

Число разрядов при расчёте критерия на единицу больше числа разрядов разбиения вариационного ряда k, так как добавляется интервал от до Результаты расчётов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчёт критерия Пирсона

№ инт	ti-1	ti	?ti	?ni	qi (t)	N·qi (t)	?ni - N·qi (t)	Ui2
1	0	2500	2500	3	0,010445067	1,6816559	1,3183441	1,0335238
2	2500	5000	2500	2	0,010335968	1,6640908	0,3359092	0,0678058
3	5000	7500	2500	1	0,010228008	1,6467093	-0,646709	0,253981
4	7500	10000	2500	1	0,010121176	1,6295093	-0,629509	0,243191
5	10000	-	2500	161	0,958869781	154,37803	6,6219653	0,2840458
U2= УUi2=	1,8825

Число степеней свободы r в случае пяти разрядов таблицы и двух параметров закона распределения равно:

r=k - s - 1= 5- 2 - 1=2.

Задавшись уровнем значимости по таблице в зависимости от и числа степеней свободы r=2 находим критическое значение . Подсчитанное значение U²=1,8825 не попадает в критическую область (9,21;), следовательно, принятая гипотеза об экспоненциальном законе распределения не противоречит статистическим данным.

2.2.2 Определение точности оценок параметров распределения

Верхнюю и нижнюю границы доверительного интервала для параметра л вычисляем по формулам:

;

;

Для доверительной вероятности и найдём значения т.е. значения соответствующие доверительной вероятности и соответственно и числу степеней свободы и

;

Подставив найденные значения, получим:

;

;

Таким образом, интервал () с доверительной вероятностью покрывает истинное значение параметра л.

2.2.3 Построение графиков теоретического распределения

Построение графиков распределения производим для диапазона 0<t<10000 часов (Рисунок 4). Расчётные данные сведены в таблицу 3.

Таблица 3. Расчёт теоретических характеристик

t, час	0	2500	5000	7500	10000
л(t)	0,00000514	0,00000514	0,00000514	0,00000514	0,00000514
f(t)	0,0000051	0,0000051	0,0000050	0,0000049	0,0000049
Pн(t)	1	0,99497914	0,989983493	0,985012927	0,980067317
P(t)	1	0,98723221	0,974627434	0,962183594	0,949898635
PВ(t)	1	0,98498523	0,970195909	0,955628644	0,941280103

Вычисления проводились по формулам:

;



Рисунок 4. - Графики теоретического распределения

2.2.4 Определение фактической надежности

Зададимся нормативной вероятностью безотказной работы [P(t)]=0,99 при наработке [t]=10000 часов. Подставив это значение вероятности в уравнения для и , находим t_Н и t_В:

;

;

На временной оси значения будут расположены:

Где t - среднее время наработки до отказа (в часах) t= часов.

Таким образом, делаем вывод, что система контроля мощности - это надёжная система.

3. Моделирование работы ИТЭ-1Т в программной среде LabVIEW 8.5

3.1 Общее описание виртуального прибора

Указатель ИТЭ-1Т сымитирован в среде LabVIEW 8.5. Его работа максимально приближена к работе реального указателя, установленного на самолете Ту-154М. На рисунке 5 изображена лицевая панель виртуального прибора.

Рисунок 5. - Лицевая панель виртуального прибора

Вся лицевая панель состоит из задатчика оборотов двигателя и области индикации, состоящей из стрелочного индикатора; Задатчик оборотов имитирует скорость вращения вала двигателя, задаются обороты вручную.

На рисунке 6 изображен виртуальный задатчик оборотов двигателя.

Рисунок 6. - Виртуальный задатчик оборотов двигателя

Индикация скорости вращения вала двигателя на стрелочном индикаторе аналогична указателю тахометра ИТЭ-1Т.

На рисунке 7 изображён стрелочный индикатор

Рисунок 7. - Стрелочный индикатор

На рисунке 9 показана блок диаграмма виртуального прибора

Рисунок 9. - Блок диаграмма виртуального прибора

В блок диаграмме отображено все, с помощью чего возможна имитация работы системы контроля оборотов двигателя.

Работа стрелочного прибора является имитацией следящей системы. Прибор отрабатывает значение в большую или меньшую сторону в зависимости от того какое значение оборотов выходного вала двигателя задано на задатчике, больше или меньше чем показано на приборе.

Если количество оборотов на задатчике меньше чем на указателе, то происходит непрерывное вычитание 0,005 с задержкой 5 мс, реализуемое через Case структуру, до тех пор, пока обороты не сравняются.

3.2 Работа виртуального прибора

Нажимаем кнопку пуск на панели управления , число оборотов двигателя равно нулю, показания индикатора так же равны нулю.

Рисунок 10. - Лицевая панель прибора в начале работы

Увеличивая значения оборотов вала двигателя, начинается отработка схемы и стрелка начинает перемещаться (рисунок 11), до тех пор, пока значения не выровняться (рисунок 12).



Рисунок 11. - Лицевая панель прибора при перемещении ползунка задатчика оборотов двигателя

Рисунок 12.- Лицевая панель прибора после отработки двигателя указателя

Аналогично происходит если обороты двигателя уменьшить (рисунок 13).

Рисунок 13. - Лицевая панель прибора при уменьшении оборотов

Заключение

Основываясь на сведениях о системе контроля мощности, которая используется на самолете Ту-154М, рассчитана на надежность данная система, а следовательно и указатель тахометра ИТЭ-1Т.

Также создан виртуальный прибор в программной среде LabVIEW 8.5, который имитирует скорость изменения оборотов двигателя Д-30КУ-154.

Список использованных источников

1. Анненков, Н. П. Приборное оборудование самолета Ту-154Б-2 и его летная эксплуатация. - М. : Возд. транспорт, 1984. - 159 с.

2. Техническая эксплуатация и ремонт авиационных электрических систем и пилотажно-навигационных комплексов [Электронный ресурс] : [метод. указания к курсовой работе] / Федер. агентство по образованию, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева ; [сост. В. Н. Писаренко]. - Электрон. дан. (1 файл : 940 Кбайт). - Самара : Изд-во СГАУ, 2010. - on-line.

3. Параллельные издания: электронный аналог - 1 эл. опт. диск (CD-ROM).

4. СТО СГАУ 02068410-004-2007. Общие требования к учебным текстовым документам [Текст]. - Взамен СТП СГАУ 6.1.4-97 ; Введ. с 2007-10-09. - Самара : СГАУ, 2007. - 29 с. - (Комплексная система управления качеством деятельности вуза).

5. Тревис Д. LabVIEW для всех [Текст] / Джеффри Тревис ; пер. [с англ.] Н. А. Клушина ; под ред. В. В. Шаркова, В. А. Гурьева. - М. : ПриборКомплект : ДМК-пресс, 2004. - 537 с. : ил + 1 эл. опт. диск (CD-ROM). - ISBN 5-94074-257-2.

Размещено на Allbest.ru