Розрахунок показників надійності складних технічних систем

І. Мета та завдання роботи

Мета роботи – засвоїти методику розрахунку показників надійності складних технічних систем.

Завдання роботи:

1. Ознайомитись з теоретичною частиною.

2. Виконати структурний аналіз та визначити ймовірність безвідмовної роботи системи з послідовним з’єднанням елементів.

3. Виконати структурний аналіз та визначити ймовірність безвідмовної роботи системи з паралельним з’єднанням елементів.

4. Виконати структурний аналіз та визначити ймовірність безвідмовної роботи системи з резервуванням елементів шляхом заміщення.

ІІ. Теоретичні відомості

Лісогосподарську машину чи комплекс машин можна розглядати, як складну технічну систему, кожний елемент якої має певний рівень надійності. Надійність об’єкта як системи, що складається з низки елементів, можна визначити за даними про надійність кожного складового елемента. Як правило, визначити показники надійності деталі або вузла простіше, ніж всієї системи в цілому.

Надійність машини як системи залежить від її структури. Більшість машин і агрегатів – це системи з послідовною структурою, коли відмова системи настає у разі відмови будь якого її елемента. Вигляд такої структури з трьох елементів зображено на рис. 10а. Це може бути, наприклад, ведучий міст трактора, в якому елемент 1 – це головна передача, елемент 2 – напівосі, елемент 3 – бортові редуктори. В цьому випадку говорять про послідовне з’єднання елементів в системі з точки зору надійності, а ймовірність безвідмовної роботи системи за незалежних відмов елементів визначають за формулою

, (51)

де - ймовірності безвідмовної роботи елементів.

Рис.10. Структурні схеми систем з трьох елементів: а – послідовне з’єднання; б – паралельне з’єднання (постійне резервування); в – резервування заміщенням

За недостатньої надійності будь-яких елементів надійність системи можна підвищити шляхом резервування, яке буває постійним (рис. 10б) або здійснюватися шляхом заміщення (рис. 10в). У першому випадку резервний елемент додатково навантажений, а у другому – включається до роботи тільки при відмові основного.

Постійним резервуванням називають паралельне з’єднання елементів. У разі незалежності відмов ймовірність безвідмовної роботи системи з паралельним з’єднанням трьох елементів (рис. 10б) визначають за формулою

, (52)

де - ймовірність безвідмовної роботи основного і резервних елементів.

У мобільних машинах постійне резервування використовується значно рідше, ніж резервування заміщенням. Отже, ймовірність безвідмовної роботи системи завжди менша від ймовірності безвідмовної роботи кожного складового елемента. Найпростіший шлях під­вищення надійності складних технічних систем поля­гає у підвищенні безвідмовності тих її елементів, відмови яких призводять до виходу із роботоздатного стану системи. Надійність системи в цілому визначає самий слабкий елемент, а тому його виявлення важлива задача теорії надійності.

Таблиця 16.

Варіанти резервування елементів в системі

ІІІ. Методика виконання роботи

1. Для заданих варіантів схем систем (табл. 16) виконати структурний аналіз, вказавши варіанти послідовного та паралельного з’єднань, а також проаналізувати варіант резервування заміщенням.

2. Використовуючи формули (51, 52), розрахувати величини ймовірності безвідмовної роботи системи, вважаючи, що резервні елементи утворюють паралельне з’єднання з основними (постійне резервування).

3. Порівнюючи альтернативні варіанти схем систем, вибрати остаточний варіант з найбільшою ймовірністю безвідмовної роботи з постійним резервуванням.

4. Проаналізувати надійність системи при миттєвій заміні елементів, що відмовили, на резервні.

IV. Звіт

У звіті про роботу необхідно вказати назву роботи, послідовність виконання, провести необхідні розрахунки, виконати порівняльний аналіз безвідмовної роботи систем, що складаються з елементів послідовного та паралельного з’єднань. Зробити висновки щодо використання резервування елементів шляхом заміщення.

Лабораторна робота №5 (2 год.)