Вопрос 1. Модель функционирования. Лекция 1. Восстанавливаемые изделия АТ

Лекция 1. Восстанавливаемые изделия АТ

Конструктивно изделия делят на восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Восстанавливаемыми называют такие изделия, которые в процессе выполнения своих функций допускают ремонт. Большинство сложных технических систем с длительными сроками службы являются восстанавливаемыми, т.е. возникающие в процессе эксплуатации отказы систем устраняют при ремонте. Технически исправное состояние изделий в процессе эксплуатации поддерживают проведением профилактических и восстановительных работ.

На рис.112 представлена модель функционирования восстанавливаемых объектов. По оси абсцисс (ось ОХ) откладываются значения времени (наработки), по оси ординат – наблюдаемые объекты. Значком обозначаются отказы, после которых следует восстановление - , значком показан момент отказа, после которого объект заменяют.

Рис.112. Модель функционирования восстанавливаемых изделий

Испытания проходили 5 объектов. Первый объект до времени контроля отказал три раза, в ходе выполнения ремонтных работ была восстановлена работоспособность (исправность) после двух первых отказов, третий отказ не был устранен ввиду каких-либо объективных или субъективных причин (экономическая нецелесообразность, техническая невозможность, моральное старение изделия). Второй объект отказал один раз, был восстановлен и в момент времени являлся работоспособным. Анализ эксплуатации остальных изделий производится аналогично. Для определения количественных и качественных оценок надежности имеют значения количество отказов на промежутке определенного времени как одного элемента, так и суммарное количество отказов всех наблюдаемых изделий, время восстановления одного изделия, время простоя , значение времени работоспособного состояния , общее время службы изделия (рис.113).

(а)

(б)

Рис.113. Схема работы, отказов и восстановлений:

а – чередование времени работы, простоев и восстановления одного изделия;

б – суммарное время работы одного изделия

При учете календарного срока службы время восстановления и простоя учитывается: , а при учете наработки .

Вопрос 2. Количественные показатели безотказности и долговечности

К показателям надежности, присущим только восстанавливаемым элементам, следует отнести параметр потока отказов, среднюю наработку на отказ, коэффициент готовности, коэффициент технического использования, наработку между отказами, вероятность восстановления, среднее время восстановления.

К показателям безотказности и долговечности восстанавливаемых изделий относят параметр потока отказов, среднюю наработку на отказ, коэффициент готовности, коэффициент технического использования, наработку между отказами, ресурс и срок службы.

Параметр потока отказов ω(t) – это отношение числа отказавших изделий в единицу времени к числу испытываемых изделий при условии, что все вышедшие из строя изделия заменяются исправными (отремонтированными)

где – число отказавших изделий в интервале времени .

Выражение является статистическим определением параметра потока отказов. Статистическая оценка параметра обозначается «галочкой» над параметром.

Средняя наработка на отказ — наработка восстанавливаемого элемента, приходящаяся, в среднем, на один отказ в рассматриваемом интервале суммарной наработки или определенной продолжительности эксплуатации. Эта характеристика определяется по статистическим данным об отказах по формуле:

где – время исправной работы изделия между -м и - м отказами;

– число отказов за некоторый промежуток времени .

Из этой формулы следует, что наработка на отказ определяется по данным испытания одного изделия. Параметр потока отказов и наработка на отказ характеризуют надежность ремонтируемого изделия и не учитывают времени, потребного на его восстановление. Поэтому они не характеризуют готовности изделия к выполнению своих функций в нужное время. Для этой цели вводятся такой критерии, как коэффициент.

Коэффициентом готовности К_Г называется отношение времени исправной работы к сумме времен исправной работы и вынужденных простоев изделия, взятых за один и тот же календарный срок. Согласно определению

где – суммарное время исправной работы изделия; – суммарное время вынужденного простоя.

Времена и вычисляются по формулам

Выражение является статистическим определением коэффициента готовности. Для перехода к вероятностной трактовке величины и заменяются математическими ожиданиями времени между соседними отказами и времени восстановления соответственно. Тогда

где – наработка на отказ; – среднее время восстановления.

Установим зависимость между коэффициентом готовности системы и вероятностью застать её в исправном состоянии в любой момент времени t. При этом рассмотрим наиболее простой случай, когда интенсивность отказов и интенсивность восстановления есть величины постоянные. Полагая, что при t = 0 система находится в исправном состоянии, вероятность застать её в исправном состоянии определится из выражений

(1.36)

где ; .

Следовательно, при t → ∞, т.е. практически коэффициент готовности имеет смысл вероятности застать изделие в исправном состоянии при установившемся процессе эксплуатации.

Этот показатель является комплексным, так как он количественно характеризует одновременно два показателя: безотказность и ремонтопригодность.

Коэффициент технического использования характеризует долю времени нахождения элемента в работоспособном состоянии относительно рассматриваемой продолжительности эксплуатации. Период эксплуатации, для которого определяется коэффициент технического использования, должен содержать все виды технического обслуживания и ремонтов. Коэффициент технического использования учитывает затраты времени на плановые и неплановые ремонты, а также регламенты, и определяется по формуле

где — суммарная наработка (время службы) изделия в рассматриваемый промежуток времени; и — соответственно суммарное время, затраченное на восстановление и ремонт и техническое обслуживание изделия за тот же период времени.

Наработка между отказами определяется объемом работы элемента от i -гo отказа до (i + 1)-го, где i =1, 2,..., n.

С определением ресурса мы уже встречались на первых лекциях (см. лекцию 1).

Средний ресурс — математическое ожидание ресурса; для технических систем в качестве критерия долговечности используют технический ресурс;

Назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;

Гамма-процентный ресурс — суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.

Вопрос 3. Количественные показатели ремонтопригодности

Показатели ремонтопригодности – вероятность восстановления работоспособности , среднее время восстановления работоспособности .

Среднее время восстановления одного отказа в рассматриваемом интервале суммарной наработки или определенной продолжительности эксплуатации

где — время восстановления i -го отказа; — число отказов в рассматриваемом интервале суммарной наработки.

Вероятность восстановления работоспособности :

где - количество восстановлений работоспособного состояния за промежуток времени.

Литература

Когге

Кучер

Бурлаков

Лекция 1. Невосстанавливаемые изделия АТ

Невосстанавливаемым называют такой элемент, который после работы до первого отказа заменяют на такой же элемент, так как его восстановление в условиях эксплуатации невозможно. В качестве примеров невосстанавливаемых элементов можно назвать диоды, конденсаторы, триоды, микросхемы, гидроклапаны, пиропатроны и т.п.

Вопрос 1. Модель функционирования

Модель функционирования невосстанавливаемых изделий представлена на рис. 114. Крестик в кружке обозначает отказ, обозначение осей то же, что и у модели восстанавливаемых изделий. Как видим, данная модель значительно проще. В момент некоторой наработки деталь либо отказала и невосстанавливалась, либо работоспособна.

Рис.114. Модель функционирования невосстанавливаемых изделий

Вопрос 2. Количественные показатели безотказности

Основными нормируемыми показателями надежности невосстанавливаемых изделий являются:

- вероятность безотказной работы ;

- вероятность отказа ;

- плотность распределения отказа ;

- интенсивность отказа ;

- средняя наработка до первого отказа (до отказа) .

С некоторыми характеристиками надежности мы знакомы из прошлых лекций, некоторые разберем в контексте определения значения характеристики по статистическим данным.

Статистическая интенсивность отказовλ(t) равна отношению числа отказов, происшедших в единицу времени, к общему числу не отказавших элементов к этому моменту времени.

где - число отказавших изделий в интервале времени , - число работоспособных объектов к концу интервала времени .

Средняя наработка до отказа показывает, сколько часов в среднем изделие безотказно работает до первого отказа. При этом предполагается, что изделие до первого отказа в эксплуатации не восстанавливается и не заменяется на новое. Значение средней наработки до отказа можно оценить по формуле

Однако на практике пользоваться данным уравнением, как правило, не удается. Дело в том, что подавляющее большинство авиационных изделий обладают высокой надежностью и наработка их элементов до отказа составляет часто тысячи и тысячи часов. Поэтому, чтобы довести до отказа в процессе специальных испытаний или наблюдений хотя бы ограниченное число изделий, требуется громадное время и при этом непомерно возрастают затраты на такие испытания. Таким образом, ограничивают время испытания пределом, в 1,5…2 раза выше ресурса до первого отказа и среднюю наработку до отказа находят по формуле

где - наработка каждого отказавшего элемента, - продолжительность испытаний.

Литература

Когге

Ветошкин

Дата добавления: 2014-12-16