Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“ехнологическа€ надежность. ¬незапные отказы. ћодель экспоненциального распределени€ времени безотказной работы. ќсновное соединение элементов при расчете надежности »Ё—




- технологической надежности - , характеризующей достижимый на заданный период эксплуатации уровень веро€тности Ђфизическойї безотказности »Ё— (подсистем) в результате воздействи€ внутренних дефектов изготовлени€, внезапных внешних нагрузок или факторов постепенного износа.

¬незапные отказы, характеризующиес€ скачкообразным изменением значений одного или нескольких основных параметров системы (устройства, узла и т. п.).

Ёкспоненциальное распределение —¬ описывает схему возникновени€ внезапных, мгновенных повреждений устройств. ¬ этом случае отказ €вл€етс€ следствием внешних условий эксплуатации (ударных нагрузок, температурных условий и т.п.) и не зависит от состо€ни€ самого устройства.

Ћюбой элемент »Ё— имеет ограниченную Ђпрочностьї. ѕоэтому имеетс€ некотора€ предельна€ нагрузка Sпр, которую система способна выдержать без отказа. ≈сли же нагрузка S(t) превзойдет Sпр, то произойдет мгновенный отказ.

при экспоненциальном распределении времени безотказной работы нет смысла прибегать к профилактическим мерам типа предварительной замены элементов или их периодического ремонта.

≈динственный путь повышени€ надежности состоит в конструктивном улучшении системы (элемента) или в снижении действующих нагрузок.

 оличественно экспоненциальное распределение —¬ характеризуетс€:

- веро€тностью безотказной работы:

;

 

- интенсивностью возникновени€ отказов, 1/ч:

- текущее врем€

;

 

- матожиданием времени безотказной работы, ч:

,

 

где k, k0 Ц соответственно количество текущих и Ђбезотказныхї включений (циклов) объекта, шт; t Ц рассматриваемый период времени работы объекта, ч; n Ц число измерений (испытаний) объекта, шт.

 

8. “ехнологическа€ надежность. ѕостепенные отказы. ћодели γ распределени€, нормального и логнормального нормального распределени€ времени безотказной работы. ѕараметр смещени€.

- технологической надежности - , характеризующей достижимый на заданный период эксплуатации уровень веро€тности Ђфизическойї безотказности »Ё— (подсистем) в результате воздействи€ внутренних дефектов изготовлени€, внезапных внешних нагрузок или факторов постепенного износа.

 

√амма- распределение времени безотказной работы описывает схему непрерывного, постепенного износа, при котором отказ не наступает вследствие первого же повреждени€, а €вл€етс€ следствием накоплени€ повреждений.  аждое из этих повреждений происходит по схеме мгновенного повреждени€.

Ќормальное распределение веро€тности безотказной работы описывает схему длительного Ђестественногої старени€. ¬ этом случае отказы €вл€ютс€ следствием накоплени€ повреждений при посто€нной скорости износа и однородном начальном качестве объектов.

ѕри таких начальных услови€х больша€ часть отказов наблюдаетс€ в течение конечного периода работы объекта. ≈му подчин€ютс€ такие случайные величины, как погрешности измерени€, погрешности изготовлени€ и др. нормальное распределение базируетс€ на стандартной табулированной функции Ћапласа. »ногда считают, что износ любого вида (любое естественное старение) приводит к нормальному распределению времени безотказной работы.

 оличественно нормальное распределение —¬ описываетс€:

- веро€тностью безотказной работы:

; (4.9)

- матожиданием времени безотказной работы, ч;

; (4.10)

- среднеквадратичным отклонением времени безотказной работы, ч:

(4.11)

- плотность нормального распределени€.

 ривые плотности нормального распределени€ симметричны и имеют ветви, уход€щие в сторону “ = + и “ = - (рис. 4.4). “аким образом, нормальное распределение задано на всей временной шкале.

–ис. ѕлотность нормального распределени€.

 

Ћогнормальное распределение описывает по€вление усталостных отказов, отказов вследствие износа и широко примен€етс€ на практике. ƒл€ логнормального закона характерна асимметри€ (вершина кривой плотности лежит левее математического ожидани€), т.е. больша€ часть отказов к моменту средней наработки уже произойдет. «начит t > 0 и в отрицательной области не существует. јсимметри€ более ощутима при больших значени€х дисперсии s.

 оличественно логнормальное распределение —¬ описываетс€:

- веро€тностью безотказной работы:

; (4.12)

- матожиданием времени безотказной работы, ч:

; (4.13)

- среднеквадратичным отклонением времени безотказной работы, ч:

; (4.14)

- плотность логнормального распределени€ (рис. 4.6).

–ис. ѕлотность логнормального распределени€

 

9. ѕон€тие величины накоплени€ повреждений до отказа r. ”словие применимости различных законов распределени€ времени безотказной работы при расчете технологической надежности. ‘изический подход к определению технологической надежности »Ё—.

 

‘изический подход к определению технологической надежности »Ё—

¬ технике расчет надежности сложных систем производитс€ статистическим методом на основе классических или производных законов распределени€ при котором среднее врем€ безотказной работы (наработка на отказ) “, среднеквадратичное отклонение Ϭ определ€етс€ непосредственно обработкой статданных испытаний.

¬еличину накоплени€ повреждений до отказа определ€ют:

¬ случае »Ё— такой метод не применим, так как такие данные отсутствуют, те значени€ параметров, вход€щих в законы распределени€, нужно искать другим способом.

Ёто и составл€ет сущность физического подхода к расчету надежности.

—ведени€ об »Ё—

“ехнологическа€ схема

”слови€ эксплуатации

—правочные сведени€

ƒанные по отдельным элементам системы

ƒанные по эксплуатации вентил€ционных систем

ћатематическое описание

(законы распределени€ + граничные услови€)

ѕеречень физических факторов износа

–асчет –()

- выбор закона распределени€

- определение –(t)

- период жизненного цикла

ќсновной задачей, которую нужно решить дл€ полноценного использовани€ математического описани€ €вл€етс€ расчет величины дл€ характерных в случае эксплуатации »Ё— факторов износа (причин отказов).

 лассификаци€ факторов износа »Ё—

 оррозионный адгезионный абразивный усталостный

износ износ износ износ

коррози€ в газах коррози€ в растворах коррози€ в твердой фазе

 

газова€ коррози€ электрохимическа€ в грунтах

при повышенной коррози€ в каналах

температуре

 

атмосферна€ коррози€ при неравномерной аэрации

местна€ обща€ контактна€

 оррози€ Ц процесс окислени€ железа, привод€щий к возникновению сквозных отверстий.

 оррози€ в газах при повышенной температуре.

¬еличины накоплени€ повреждени€ до отказа r, равной:

r = M / y, (4.4)

где ћ - предельный уровень износа; у - приращение износа за каждое повреждение. ѕри оценке величины r размерности при ћ и у должны быть одинаковы.

ќценка r предполагает использование дискретной модели рассмотрени€ отказа. «начени€ r определ€ют опытным путем и, как правило, принимают в виде целых чисел.

»сследовани€ различных авторов показывают, что численные значени€ r при - распределении времени безотказной работы наход€тс€ в пределах:

1 < r < 12.

√амма- распределение —¬ количественно характеризуетс€:

- веро€тностью безотказной работы:

; (4.5)

- интенсивностью возникновени€ отказов, 1/ч:

; (4.6)

- матожиданием времени безотказной работы, ч:

; (4.7)

- среднеквадратичным отклонением времени безотказной работы, ч:

, (4.8)

- плотность.

 

10. “ехнологическа€ надежность. –аспределение ¬ейбулла- √неденко: область применени€, характеристика параметров.

- “ехнологической надежности - , характеризующей достижимый на заданный период эксплуатации уровень веро€тности Ђфизическойї безотказности »Ё— (подсистем) в результате воздействи€ внутренних дефектов изготовлени€, внезапных внешних нагрузок или факторов постепенного износа.

ƒанное распределение используетс€ дл€ описани€ времен жизни электронных устройств, механических систем и даже некоторых финансовых задач и учитывает не только закон распределени€ —¬, но и количество элементов в системе. ≈го целесообразно примен€ть при оценке надежности системы (подсистемы):

- при наличии в системе значительного числа одинаковых или близких по конструкции элементов;

- примерно одинаковых эксплуатационных услови€х, в которых наход€тс€ элементы, определ€ющие врем€ безотказной работы системы (например, лопатки рабочего колеса вентил€тора);

- параллельном действии и независимости причин, определ€ющих возможность отказа системы.

 

ѕереход от одной функции распределени€ —¬ к другой прежде всего характеризует параметр формы ¬ (рис. 4.7). “ак, в частности:

- при ¬ < 1 распределение —¬ имеет вид экспоненциального закона;

- при 1 < B < 2..3 распределение —¬ €вл€етс€ переходным, близким к - распределению;

- при ¬ = 5 распределение —¬ имеет вид нормального закона.

f(t)

–ис. ѕлотность распределени€ ¬ейбуллаЧ√неденко

 

ѕараметр положени€ (сдвига)— зависит от минимальной наработки, в течение которой в системе не будут наблюдатьс€ отказы. ѕоэтому параметр зависит от той фазы жизненного цикла технической системы, на этапе которой производитс€ оценка надежности ее работы, в частности:

- зона приработки аппроксимируетс€ распределением ¬ейбулла-√неденко с параметром положени€ c<1;

- зона установившегос€ нормального износа характеризуетс€ параметром положени€ c=1;

- зона катастрофического износа моделируетс€ распределением с параметром положени€ c>1.

¬ общем можно утверждать, что чем больше параметр , тем выше безотказность технической системы.

ѕараметр масштабај определ€етс€ из двухпараметрического (учитывающего только параметры ј и ¬) распределени€ ¬ейбулла-√неденко, в котором параметр положени€ (сдвига) прин€т равным — = 0.

ѕри построении дл€ такого распределени€ серии кривых, соответствующих разным значени€м параметра формы ¬, все кривые пересекаютс€ в одной точке, котора€ носит название характеристического времени жизни системы и определ€ет момент, когда отказало 63,2 % выборки. Ёта точка и будет равна соответствующему параметру масштаба ј.

ѕри этом веро€тность безотказной работы, соответствующа€ значению параметра масштаба ј, составл€ет:

–(t) = 1 - 0,632 = 0,368.

 

11. ќриентировочный расчет технологической надежности »Ё—: область применени€, исходные данные, последовательность расчета.

ќриентировочный расчет предполагает оценку и прогноз уровн€ надежности »Ё— и ее объектов на базе физического подхода при проведении научных исследований и проектировании технических решений »Ё—. ƒл€ его реализации достаточно знать структуру »Ё—, виды вход€щих в нее объектов и их количество. ѕри этом делают основные допущени€:

- все объекты »Ё— работают в номинальном (нормальном) режиме, предусмотренном техническими услови€ми;

- все объекты »Ё— работают одновременно;

- отказы объектов »Ё— €вл€ютс€ событи€ми случайными и независимыми;

- интенсивности возникновени€ отказов объектов »Ё— посто€нны в течение всего времени их работы.

¬ этом случае последовательность определени€ надежности »Ё— включает определение:

1) основного соединени€ элементов »Ё—: структуры системы, перечн€ ее подсистем, видов и количества вход€щих в них объектов. —тепень детализации объектов может быть различной и определ€етс€ услови€ми поставленной задачи. “ак, дл€ расчета и оценки надежности подсистем »Ё— по защите воздуха достаточным будет их представление в виде отдельных сборочных элементов: устройство, электродвигатель, вентил€тор, насос, воздуховод и т.п. ≈сли же поставленна€ задача предполагает оптимизацию конструкции отдельных элементов, то деление на объекты должно доходить до уровн€ отдельных сборочных единиц, узлов и деталей;

2) типов объектов, вход€щих в основное соединение элементов »Ё— и их числа;

3) видов надежности: технологической или санитарно-гигиенической;

4) периода времени, за который необходимо произвести оценку надежности работы »Ё—;

5) величины накоплени€ повреждений до отказа объектов различных типов, исход€ из основных физических предпосылок возникновени€ отказа;

6) величины интенсивности возникновени€ отказов объектов различных типов с учетом данных о продолжительности межремонтных периодов работы систем;

7) закона распределени€ случайной величины, который в рассматриваемый период жизненного цикла описывает надежность объектов различных типов;

8) численных значений веро€тности безотказной работы объектов в рамках каждого типа и расчетный уровень надежности по данному типу объектов в целом. ¬ случа€х, когда процесс износа начинаетс€ спуст€ некоторое врем€ с начала эксплуатации объекта, необходимо учесть - параметр смещени€ ();

9) численных значений веро€тностей безотказной работы подсистем »Ё— через расчетные уровни надежности составл€ющих их типов объектов;

10) численного значени€ веро€тности безотказной работы »Ё— в целом через расчетные уровни надежности составл€ющих ее подсистем.

“аким образом, ориентировочный расчет помимо определени€ надежности »Ё— позвол€ет определить рациональный состав ее объектов и наметить пути повышени€ ее надежности на стадии проектировани€.

 

12. ќкончательный расчет технологической надежности »Ё—: область применени€, исходные данные, последовательность расчета.

ќкончательный расчет надежности »Ё— выполн€етс€ тогда, когда известны реальные режимы работы объектов в рамках ќ— и статистически обработанные данные о времени их безотказной работы, полученные в результате лабораторных, промышленных испытаний или непосредственно при эксплуатации. ѕри этом необходимо учесть следующее:

- фактические режимы работы вход€щих в »Ё— объектов могут достаточно сильно отличатьс€ от номинальной величины. –ечь идет о внешних воздействи€х (окружающей температуре и скорости ее изменени€, влажности) и нагрузках (механических перегрузках, вызванных вибрацией, ударами и т.п.) на объекты »Ё—;

- в течение рассматриваемого интервала времени работы объектов величина интенсивности возникновени€ отказов может быть не посто€нной.

¬ыполнение окончательного расчета критериев надежности »Ё— возможно только при наличии данных о:

- коэффициентах нагрузки на отдельные объекты;

- зависимости интенсивности возникновени€ отказов (времени безотказной работы) отдельных объектов »Ё— от основных технологических параметров их работы. Ёти зависимости обычно привод€тс€ в виде поправочных коэффициентов к интенсивности возникновени€ отказов.

¬ этом случае последовательность расчета надежности »Ё— включает определение:

1) основного соединени€ элементов »Ё—, участвующего в расчете надежности с разбивкой его по режимам работы;

2) типов объектов (с учетом режимов работы), вход€щих в ќ— элементов »Ё— и их числа;

3) видов надежности: технологической или санитарно-гигиенической;

4) периода времени, за который необходимо произвести оценку надежности работы »Ё—;

5) величины накоплени€ повреждений до отказа объектов различных типов с использованием статистических данных о времени их безотказной работы;

6) величины интенсивности возникновени€ отказов объектов различных типов. ≈сли в течение рассматриваемого периода времени объект имел непосто€нную интенсивность отказов, но существовали четко выраженные временные интервалы, в течение которых интенсивность возникновени€ отказов была практически посто€нна, то значение номинальной интенсивности возникновени€ отказов равна средневзвешенной величине:

.

¬ общем случае интенсивность возникновени€ отказов объектов при их эксплуатации в реальных услови€х должна учитывать поправочные коэффициенты на внешние воздействи€ (температуру, влажность) - и внешние нагрузки, главным образом механические - :

; 7) закона распределени€ случайной величины, который в рассматриваемый период жизненного цикла описывает надежность объектов различных типов;

8) численных значений веро€тности безотказной работы объектов в рамках каждого типа и расчетный уровень надежности в рамках данного типа в целом;

9) численных значений веро€тностей безотказной работы подсистем »Ё— через расчетные уровни надежности составл€ющих их типов объектов;

10) численного значени€ веро€тности безотказной работы »Ё— в целом через расчетные уровни надежности составл€ющих ее подсистем.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-08; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1930 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќеосмысленна€ жизнь не стоит того, чтобы жить. © —ократ
==> читать все изречени€...

523 - | 457 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.064 с.