Надежность конструкции ЭА

Надежность — свойство ЭА выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, при соблюдении режимов эксплуатации, правил техниче­ского обслуживания, хранения и транспортирования.

Ресурс — продолжительность работы ЭА до предельного состояния, установленного в нормативно-технической документации.

Случайное событие, приводящее к полной или частичной утрате рабо­тоспособности ЭА, называется отказом.

Отказы по характеру изменения параметров аппаратуры до момента их возникновения подразделяют на внезапные (катастрофические) и по­степенные. Постепенные отказы характеризуются временным изменением одного или нескольких параметров, внезапные — скачкообразно изменяю­щимися.

По взаимосвязи между собой различают отказы независимые, не свя­занные с другими отказами, и зависимые.

По повторяемости возникновения отказы бывают одноразовые (сбои) и перемежающиеся. Сбой — однократно возникающий самоустраняющийся отказ, перемежающийся — многократно возникающий сбой одного и того же характера.

По наличию внешних признаков различают отказы явные, т. е. имею­щие внешние признаки после их появления, и неявные (скрытые), для обна­ружения которых требуется провести соответствующие действия.

По причине возникновения отказы подразделяют на конструкцион­ные, производственные и эксплуатационные, вызванные нарушением уста­новленных норм и правил при конструировании, производстве и эксплуата­ции ЭА.

По характеру устранения отказы делятся на устойчивые и самоустра­няющиеся. Устойчивый отказ устраняется заменой отказавшего элемента (модуля), а самоустраняющийся исчезает сам, но может повториться. Само­устраняющийся отказ может проявиться в виде сбоя или в форме переме­жающегося отказа.

Возникновение отказов происходит как из-за внутренних свойств аппаратуры, так и из-за внешних воздействий и носит случайный харак­тер. Для количественной оценки отказов используют вероятностные ме­тоды.

Безотказность — способность ЭА непрерывно сохранять заданные функции в течение установленного в технической документации времени — характеризуется вероятностью безотказной работы P(t), частотой отказов f(t), интенсивностью отказов l(t), средней наработкой на отказ (продолжи­тельность работы изделия до появления отказа) T_ср. В некоторых случаях надежность ЭА удобно оценивать вероятностью отказа q(t) = 1 - P(t).

Вероятность безотказной работы и частоту отказов можно найти ста­тистически по данным об отказах эксплуатируемых изделий

где N — число изделий в начале испытаний; п — число изделий, отказавших за время испытаний t (при значительном числе изделий вероятность Р сов­падает с вероятностью P(t), а частота отказов— с it)). Функцию частоты отказов можно записать в виде

При ∆t® 0 вероятность отказа q(t) можно определить интегрирова­нием функции частоты отказов

За время t вероятность безотказной работы

(4.7)

Продифференцировав (4.7), получим dP(t)/dt=-f(t) или f(t)= -dP(t)/dt=-P'(t). Таким образом, функция f(t) характеризует скорость снижения надежности во времени.

Критерием, более полно определяющим надежность неремонтируемой ЭА и ее модулей, является интенсивность отказов λ(t) — число отказов в еди­ницу времени, отнесенное к среднему числу изделий, безотказно функциони­рующих в указанный промежуток времени. Этот показатель характеризует на­дежность ЭА в любой момент времени и рассчитывается по формуле

где ∆n_i = N_i - N_i+1 — число отказов; N_ср = (N_i - N_i+1) / 2 — среднее число ра­ботоспособных изделий; N_i и N_i+1 — количество работоспособных изделий в начале и конце промежутка времени ∆t_i.

Вероятность безотказной работы P(t) связана с интенсивностью отка­зов λ(t)

зависимостью

Если ЭА содержит N последовательно соединенных однотипных эле­ментов, то

Средняя наработка на отказ Т_ср и вероятность безотказной работы P(t) связаны зависимостью

По статистическим данным

где ∆n_i — количество отказавших изделий за интервал времени ∆t_i = t_i+1 —t_i, t_t, t_M — соответственно время в начале и конце интервала испытаний (t₁ = 0);

t — интервал времени, за который отказали все изделия; т — число времен­ных интервалов испытаний.

Пример. Из 15 неремонтируемых изделий в первый год эксплуатации отка­зало 10, во второй — 5. Определить вероятность безотказной работы, частоту отка­зов, интенсивность отказов в первый год эксплуатации, а также среднюю наработку до первого отказа.

Решение:

Дата добавления: 2014-01-04