Теоретические положения

Расчет надежности в технике

Цель работы: 1. Сформировать знания студентов по теме, добиться понимание вопросов, обеспечивать усвоение и закрепление в ходе занятия основных понятий темы. Применять знания в решении новых практических задач.

2. Уметь самостоятельно рассчитать вероятность безотказной работы, время исправной работы и параметры потока отказов.

3. Уметь различать такие понятия надежности как: исправность, работоспособность, отказ, восстанавливаемость, ресурс.

Ход работы:

1. Ознакомится с ГОСТ 27.002-2015 «Надежность в технике» https://internet-law.ru/gosts/gost/62713/

2.Изучить теоретические положения

3 Выполнить практические задания по вариантам. Выполнить расчеты в программе Ecxel.

4 Ответить на контрольные вопросы.

5 Оформить отчет

6 Готовое задание прислать на почту в срок до 28.05.2020

Теоретические положения

При изучении темы необходимо помнить, что показатели надежности являются важнейшими показателями качества продукции. Студенту необходимо изучить ГОСТ 27.002-2015 «Надежность в технике» и усвоить понятия: надежность, безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, зависимые и независимые, внезапные и постепенные отказы.

Надежность является важнейшей характеристикой качества изделия. Под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Основными понятиями, связанными с надежностью являются:

1. Исправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным как в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих удобства эксплуатации, внешний вид и т. п.

2. Неисправность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, характеризующих нормальное выполнение заданных функций.

3. Работоспособность – состояние изделия, при котором оно в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным в отношении основных параметров, характеризующих нормальное выполнение заданных функций.

4. Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной утрате изделием его работоспособности.

5. Полный отказ – отказ, до устранения которого использование изделия по назначению становится невозможным.

6. Частичный отказ – отказ до устранения которого остается возможность частичного использования изделия.

7. Надежность (в широком смысле) – свойство изделия, обусловленное безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью самого изделия и его частей и обеспечивающее сохранение эксплуатационных показателей изделия в заданных условиях.

8. Восстанавливаемость – свойство изделия восстанавливать начальные значения параметров в результате устранения отказов и неисправностей, а также восстанавливать технический ресурс в результате проведения ремонтов.

Причинами изготовления ненадежной продукции могут быть:

· отсутствие регулярной проверки соответствия стандартам;

· ошибки в применении материалов и неправильный контроль материалов в ходе производства;

· неправильный учет и отчетность по контролю, включая информацию об усовершенствовании технологии;

· не отвечающие стандартам схемы выборочного контроля;

· отсутствие испытаний материалов на их соответствие;

· невыполнение стандартов по приемочным испытаниям;

· отсутствие инструктивных материалов и указаний по проведению контроля;

· нерегулярное использование отчетов по контролю для усовершенствования технологического процесса.

Математические модели, применяемые для количественных оценок надежности, зависят от “типа” надежности. Современная теория выделяет три типа надежности:

1. “Надежность мгновенного действия”, например, плавких предохранителей.

2. Надежность при нормальной эксплуатационной долговечности. Например, вычислительной техники. В исследованиях нормальной эксплуатационной надежности в качестве единицы измерения используют “среднее время между отказами”. Рекомендуемый в практике диапазон от 100 до 2000 часов.

3. Чрезвычайно продолжительная эксплуатационная надежность. Например, космические корабли. Если требования к сроку службы свыше 10 лет, их относят к чрезвычайно продолжительной эксплуатационной надежности.

Надежность изделия обуславливается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей.

Безотказность – это свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Ремонтопригодностью называется свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Под сохраняемостью понимается свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации.

Одно из важных свойств изделий – долговечность, под которой понимается свойство сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов, причем предельное состояние изделия определяется невозможностью его дальнейшей эксплуатации или другими причинами, связанными с эффективностью, техникой безопасности и т.п.

Указанные выше свойства определяются соответствующими количественными характеристиками: вероятностью безотказной работы, интенсивностью отказов, ресурсом, параметром потока отказов, наработкой на отказ, различными коэффициентами надежности и др.

Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пределах определенного времени t не произойдет ни одного отказа. Она определяется соотношением:

P(t) = N(t)/N(0), где

N(0) - количество изделий, работавших в начале

промежутка времени;

N(t)

- количество исправных изделий в конце промежутка

времени. Интенсивностью отказов называется вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени отнесенная к среднему числу изделий, исправно

работающих в данный отрезок времени.

Интенсивность отказов λ (лямбда) определяется по формуле:

λ = n(∆t)/N_срt ,

где n(∆t) – число изделий, отказавших за время t;

N_ср – среднее число изделий, исправно работающих в начале и конце интервала ∆t;

∆t – промежуток времени, следующий после t, на котором определяется λ.

Средней наработкой до первого отказа Тср является среднее значение наработки изделий в партии до первого отказа. Она определяется по формуле:

Тср = ∑Ti/N(0),

i=1

где Ti -время работы i -го изделия до первого отказа;

N(0) - число испытываемых изделий.

Надежность ремонтируемых изделий определяется показателями безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

При определении показателей безотказности вводятся новые понятия: поток отказов и наработка между отказами.

Параметром потока отказов w(t) называется среднее количество отказов ремонтируемого изделия в единицу времени, взятое для рассматриваемого промежутка времени. Он определяется по формуле:

w(t) = n(∆t)/N(t)* t

n(∆t) - число отказов в интервале ∆t;

N(t) - количество работавших изделий в промежутке ∆t.

Наработка на отказ (Т) называется среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. Ее можно определить по формуле:

Т = ∑Tсрi/n,

i=1

где Tсрi – среднее значение наработки на отказ i –го изделия

n - число изделий в партии.

Показателями долговечности ремонтируемых изделий являются срок службы и ресурс. Надо научиться рассчитывать показатели надежности.

Сложные устройства, состоящие из большого число элементов, обычно подчиняются экспоненциальному закону надежности, при котором вероятность безотказной работы Р(t) определяется по формуле:

Р(t) = e-(λ1+λ2+ …+λn)t

Где е=2,72 – основание натурального логарифма;

λ1, λ2, …λn – интенсивность отказов комплектующих изделий.

Задача 1.

Практические задачи

Количество изделий, работавших в начале промежутка времени N(0). После того, как изделия наработали по времени t часов количество исправных изделий в конце промежутка времени составило N(t).