Надежность Технических Систем Курсовая
Надежность Технических Систем Курсовая
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
РЕФЕРАТЫ
Авиация
Астрономия
Биология
Ботаника
БЖД
Геология
Государство и право
ДКБ
Информатика
Искусство
История
Коммерция
Культурология
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нефть и газ
Педагогика
Производство
Приборы связь и коммуникации
Психология
Социология
Стандартизация и сертификация
Страхование
Строительство
Транспорт
Физика
Филология
Философия
Финансы и учет
Химия
Экономика
Электроника
Энергетика
Юриспруденция
Прочие
КУРСОВЫЕ
Авиация
Автомобильные дороги
Архитектура
Аудит
Банковское дело
Биология
Биомедицинская инженерия
БЖД
Бухгалтерский учет
Водные ресурсы
География
Геология
Государственное и муниципальное управление
Государство и право
Детали машин
Дизайн
ЖБК
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ
"Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Обнинский институт атомной энергетики –
филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
по дисциплине «Теоретические основы обеспечения надежности систем автоматизации и модулей мехатронных систем»
1.2 Показатели для оценки безотказности. 9
1.3 Показатели для оценки ремонтопригодности. 11
1.4 Показатели для оценки долговечности. 11
1.5 Показатели для оценки сохраняемости. 12
2 Выбор и обоснование методов расчета 12
3.1 Расчет надежности системы.. 14
4.1 Пути повышения надежности системы.. 21
4.2 Построение схемы с повышенной надежность. 23
Список использованной литературы.. 26
Вопросам надёжности технических систем, с каждым годом уделяется всё большее внимание. Важность проблемы надежности технических систем обусловлена их повсеместным распространением фактически во всех отраслях промышленности.
В нашей стране теория надежности начала интенсивно развиваться с 50-х годов, и к настоящему времени сформировалась в самостоятельную дисциплину, основными задачами которой являются:
Надежность - свойство системы сохранять во времени и в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность системы выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.[1] Надежность – важнейший показатель качества изделий, который должен обеспечиваться на всех стадиях жизненного цикла изделия (проектирование – изготовление – эксплуатация). От надежности зависят такие основные показатели, как качество, эффективность и безопасность. Техника может работать хорошо лишь при условии, что она достаточно надежна.
Надежность, в сущности, является характеристикой эффективности системы. Если для оценки качества автоматической системы достаточно характеризовать ее надежностью выполнения системой функций в различных состояниях, то надежность совпадает с эффективностью системы.
Надежность технического оборудования зависит от его проектирования и производства. Чтобы создать надежную техническую систему, нужно правильно рассчитать ее надежность в момент проектирования, знать методы и программы расчета и обеспечения высокой надежности. Необходимо также доказать на практике, что показатели полученной надежности технической системы не ниже заданных показателей. [2]
Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.
Актуальностью данной курсовой работы является важность расчета надежности, при котором могут быть использованы различные методы и средства, и достижение необходимой надежности. В курсовой работе рассмотрены методы расчета надежности технических систем, виды отказов, методы повышения надежности, а также причины, вызывающие отказы. [3]
Объектом исследования в данной курсовой работе являются электрические схемы.
Основной целью данной курсовой работы является разбор параметров заданной системы и требования, предъявляемые к ней, подбор нужных методов для расчета надежности системы, а так же обоснование этих методов.
Для реализации поставленной цели необходимо решить ряд задач:
Данная курсовая работа будет состоять из следующих частей:
1) Введение, в котором описывается цель и задачи работы
2) Теоретическая часть, в которой излагаются основные понятия, требования и методы расчета надежности.
3) Практическая часть, где происходит расчет надежности заданной системы.
4) Заключение, в котором содержатся выводы по данной работе
Степень значимости надежности различных технических систем в современном мире очень высока, поскольку современные технические объекты должны быть максимально надежны и безопасны.
Надежность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является сложным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетания безопасности, ремонтопригодности.
Для абсолютного большинства круглогодично применяемых технических устройств при оценке их надежности наиболее важными являются три свойства: безотказность, долговечность и ремонтопригодность.
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования. [2]
Ресурс (технический) - наработка изделия до достижения им предельного состояния, согласованного в технической документации. Ресурс может выражаться в годах, часах, километрах, гектарах, числе включений. Различают ресурс: полный — за весь срок службы до конца эксплуатации; доремонтный — от начала эксплуатации до капитального ремонта восстанавливаемого изделия; использованный — от начала эксплуатации или от предыдущего капитального ремонта изделия до рассматриваемого момента времени; остаточный — от рассматриваемого момента времени до отказа невосстанавливаемого изделия или его капитального ремонта, межремонтный.
Наработка - продолжительность функционирования изделия или объем выполняемой им работы за некоторый промежуток времени. Измеряется в циклах, единицах времени, объема, длины пробега и т.п. Различают суточную наработку, месячную наработку, наработку до первого отказа.
Наработка на отказ - критерий надежности, являющийся статической величиной, среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. Если наработка измеряется в единицах времени, то под наработкой на отказ понимается среднее время безотказной работы.
Перечисленные свойства надежности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость) обладают своими количественные показатели.
Так безотказность характеризуется шестью показателями, в том числе таким важным, как вероятность безотказной работы . Этот показатель широко применяется в народном хозяйстве для оценки самых различных видов технических средств: электронной аппаратуры, летательных аппаратов, деталей, узлов и агрегатов, транспортных средств, нагревательных элементов. Расчет этих показателей проводят на основе государственных стандартов.
Отказ - одно из основных определений надежности, состоящее в нарушении работоспособности изделия (один или несколько параметров изделия выходят за допускаемые пределы).
Отказы классифицируются по следующим признакам:
2) отказы как случайные события могут быть:
5) отказы по причинам возникновения:
Все объекты делят на ремонтируемые (восстанавливаемые) и неремонтируемые (невосстанавливаемые) в зависимости от способа устранения отказа.
Интенсивность отказа - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяется при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.
Вероятность безотказной работы - возможность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.
Долговечность также характеризуется шестью показателями, представляющие различные виды ресурса и срока службы. С точки зрения безопасности наибольший интерес представляет гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью g, выраженной в процентах
Показателем качества объекта является его надежность. Следовательно, чем выше надежность, тем выше качество объекта. В процессе эксплуатации объект может находиться в одном из следующих технических состояний (рис.1.1):
1) Исправное состояние – состояние объекта, в котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации.
2) Неисправное состояние – такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической документации.
3) Работоспособное состояние – состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.
4) Неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять определенные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации.
5) Предельное состояние – состояние, при котором дальнейшая эксплуатация объекта недопустима или нецелесообразна, либо восстановление работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Чтобы оценить безотказность применяют такие показатели как:
1) Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной наработки не возникает отказ объекта. Вероятность безотказной работы изменяется от 0 до 1 и рассчитывается по формуле:
, (1)
где – число работоспособных объектов в начальный момент времени, а – число объектов, отказавших на момент t от начала испытаний или эксплуатации.
2) Средняя наработка до отказа (или среднее время безотказной работы) и средняя наработка на отказ. Средняя наработка на отказ - математическое ожидание наработки объекта до первого отказа:
, (2)
где – наработка до отказа -го объекта, а – число объектов.
3) Плотность вероятности отказа (или частота отказов) – отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу, находящихся под наблюдением:
, (3)
где - число отказов в рассматриваемом интервале наработки;
− общее число изделий, находящихся под наблюдением;
− величина рассматриваемого интервала наработки.
4) Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник:
(4)
– число отказавших изделий за время от до ;
– расматриваемый интервал наработки;
– среднее число безотказно работающих изделий, которое определяется по следующей формуле:
(5)
где − число безотказно работающих изделий в начале рассматриваемого интервала наработки;
− число безотказно работающих изделий в конце интервала наработки.
Чтобы оценить ремонтопригодность применяют такие показатели как:
1) Среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления объекта, которое определяется по формуле:
(6)
где – время восстановления -го отказа объекта;
– число отказов за заданный срок испытаний или эксплуатации.
2) Вероятность восстановления работоспособного состояния - вероятность того, что время восстановления работоспособного состояния объекта не превысит заданное значение. Для большего количества объектов машиностроения вероятность восстановления определяется по экспоненциальному закону распределения:
(7)
где – интенсивность отказов (величина постоянная). [1]
Свойство долговечности может реализовываться как в течение некоторой наработки (тогда говорят о ресурсе), так и в течение календарного времени( тогда говорят о сроке службы). Некоторые основные показатели ресурса и срока службы:
1) Средний ресурс – математическое ожидание ресурса.
2) Гамма-процентный ресурс – суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью .
3) Средний срок службы – математическое ожидание срока службы.
4) Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигает предельного состояния с вероятностью .
5) Назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена не зависимо от его технического состояния.
6) Неназначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.
С позиции теории надежности естественно предположить, что объект ставится на хранение или начинает транспортироваться в исправном состоянии.
Свойство сохраняемости также реализуется в течение некоторого времени, которое называется сроком сохраняемости.
1) Срок сохраняемости — календарная продолжительность хранения и/или транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.
2) Средний срок сохраняемости – математическое ожидание срока сохраняемости объекта.
3) Гамма-процентный срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и/или транспортирования объекта, в продолжении которой показатели безотказности, ремонтопригодности и долговечности объекта не выйдут за установленные пределы с вероятностью .
Изучение надежности технических систем совершается на основе методов с данными об отказах и восстановлениях, полученных в результате использования систем и их элементов. В ходе работы обычно используются аналитические методы расчета надежности. Чаще всего, это логико – вероятностные методы, а так же методы, основанные на теории случайных процессов.
Время восстановления элементов систем обычно намного меньше времени между отказами. Этот факт позволяет использовать для расчета надежности асимптотические методы. Но исследование надежности с помощью этих методов является сложной задачей, так как формулы для описания надежности удается получить не всегда, и они сложны для практического использования.
Тем не менее, для анализа и расчета надежности систем применяются и другие методы. Это логико – вероятностные, графовые, эвристические, аналитико – статические и машинного моделирования.
В основе логико – вероятностных методов лежит непосредственное применение теорем и теорий вероятностей для анализа и расчета надежности технических систем.
Графовый метод является более общим для описания технической системы. Он учитывает влияние любых факторов, воздействующих на систему. Но недостатком этого метода является сложность ввода данных и определение характеристик надежности.
Суть эвристического метода оценки и расчета надежности заключается в объединении групп элементов системы в один общий элемент. Таким образом, происходит уменьшение числа элементов в системе. Этот метод применяется лишь для высоконадежных элементов без погрешности вычислений.
Методы машинного моделирования являются универсальными и допускают рассмотрение систем с большим количеством элементов. Но использование этого метода в качестве исследования надежности целесообразно лишь тогда, когда невозможно получить аналитическое решение. При анализе систем с высокой надежностью возникают проблемы, связанные с большими затратами машинного времени. Для увеличения скорости расчетов применяют аналитико – статический метод. Но такой метод не позволяет в полном объеме определять надежность системы, если учесть большое количество факторов, влияющих на её правильное функционирование.
В основе расчета заданной системы лежит метод экспоненциального распределения.
Выбран именно метод экспоненциального распределения, потому что он определяется одним параметром λ. Эта особенность экспоненциального распределения указывает на его преимущество по сравнению с распределениями, зависящими от большего числа параметров. Обычно параметры неизвестны и приходится находить приближенные значения. Проще оценить один параметр, чем два или три и т. д.
Рис. 1 – Структурная схема задачи 1
ВБР системы при последовательном соединении элементов:
ВБР системы при параллельном соединении элементов:
Расчет надежности электрической цепи:
Таблица 1 – Интенсивность отказов и средняя наработка до отказа :
Формула для расчета вероятности безотказной работы отдельного элемента:
Вероятность безотказной работы каждого элемента цепи:
Расчет надежности электрической цепи:
Среди методов повышения надежности оборудования можно выделить основные: • уменьшение интенсивности отказов элементов системы; • резервирование; • сокращение времени непрерывной работы; • уменьшение времени восстановления; • выбор рациональной периодичности и объема контроля систем. Указанные методы используются при проектировании, изготовлении и в процессе эксплуатации оборудования. Как уже было сказано, надежность систем закладывается при проектировании, конструировании и изготовлении. Именно от работы проектировщика и конструктора зависит, как будет работать оборудование в тех или иных условиях эксплуатации. Организация процесса эксплуатации также влияет на надежность объекта. При эксплуатации обслуживающий персонал может существенным образом изменить надежность систем как в сторону понижения, так и в сторону повышения. К конструктивным способам повышения надежности относятся: - применение высоконадежных элементов и оптимизация режимов их работы; - обеспечение ремонтопригодности; - создание оптимальных условий для работы обслуживающего персонала и т. п.; - рациональный выбор совокупности контролируемых параметров; - рациональный выбор допусков на изменение основных параметров элементов и систем; - защита элементов от вибраций и ударов; - унификация элементов и систем; - разработка эксплуатационной документации с учетом опыта применения подобного оборудования; - обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции; - применение встроенных контрольных устройств, автоматизация контроля и индикация неисправностей; - удобство подходов для обслуживания и ремонта. При производстве оборудования используют такие способы повышения надежности, как: - совершенствование технологии и организации производства, его автоматизация; - применение инструментальных методов контроля качества продукции при статистически обоснованных выборках; - тренировка элементов и систем. Названные способы повышения надежности должны применяться с учетом влияния каждого из них на работоспособность системы. Для повышения надежности систем в процессе их эксплуатации используются методы, основанные на изучении опыта эксплуатации. Большое значение для повышения надежности также имеет квалификация обслуживающего персонала.
Состояние системы определяется состоянием её элементов и зависит от её структуры. Для повышения надежности систем и элементов применяют резервирование: Резервирование – способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций. Резерв – совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования.
Существуют три способа включения резерва:
Структурная схема, которая нам дана :
Элементы 1 и 18 являются наиболее не надежными, поскольку при выходе из строя одного из них произойдет отказ всей системы.
Структурная схема повышенной надежности с применением резервирования замещением:
Рис. 6 – Структурная схема с повышенной надежностью
Резервирование замещением является более удобным видом повышения надёжности системы.
Недостатки этого вида резервирования заключаются в том, что:
В данной курсовой работе был проведен расчет вероятности безотказной работы сложной системы. На основе структурной схемы был построены дерево отказов и дерево событий. Также были рассмотрены методы повышения надежности и на основе резервирования была построена структурная схема с повышенной надежностью, проведен анализ достоинств и недостатков выбранного метода повышения надежности.
Скачать:
У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ
Надежность технических систем » Привет Студент!
Надежность технических систем
Надежность технических систем
Курсовая : " Надежность технических систем ", Производство...
Курсовая работа - Надежность технических систем (вариант 3)
Сочинение Использование Древесины В Современном Хозяйстве
Сочинение По Русскому На Свободную Тему
Современная Экология Реферат
Электрический Заряд Реферат
Алгоритм Написания Итогового Сочинения