Выбор и обоснование показателей надежности

При проектировании ТС необходимо осуществлять ряд мероприятий по обеспечению надежности. Основными из них являются следующие:

1. Выбор и обоснование принципов техобслуживания.

2. Выбор основного показателя надежности.

3. Назначение норм надежности.

4. Распределение норм надежности системы по элементам.

1. Выбор и обоснование принципов техобслуживания

Существуют следующие три основных вида технического обслуживания и

ремонта:

1. По календарным срокам независимо от наработки объекта.

2. По выработке установленных заранее межремонтных ресурсов.

3. По техническому состоянию.

Техобслуживание и ремонт по календарным срокам приводят к неоправданным материальным затратам, т.к. не учитывают использовался объект или нет.

Техобслуживание и ремонт по выработке ресурса незначительно усложняет конструкцию объекта (за счет измерителя наработки). Организация техобслуживания остается здесь сравнительно простой. Однако экономия средств используется не полностью.

При техобслуживании по техническому состоянию периодически контролируется определяющий параметр. Решение о замене, ремонте и техобслуживании принимается по результатам контроля, когда определяющий параметр характеризует приближение системы к отказу или к границе допуска. При этом значительно сокращаются затраты на обслуживание, на дорогостоящие элементы и повышается надежность.

2. Принципы выбора показателей надежности

При сравнении объектов по надежности оказывается, что показатели надежности (ПН) неравнозначны.******

В качестве примера рассмотрим две модификации объекта, имеющие разные функции надежности 1 и 2 (рис. 4.1).

В течение технического ресурса t_p вероятность безотказной работы равна

P₁(t) > P₂(t). Однако значение средней наработки на отказ

(равное площади под кривой P(t)) для первой модификации меньше, чем для

второй, т.е. T_ср1 < T_ср1.

Поэтому, если принять во внимание вероятность безотказной работы (БР) в течение ресурса, то предпочтительнее будет первая модификация. Если же принять во внимание среднюю наработку на отказ, то предпочтительней будет вторая модификация.

Отсюда вытекает необходимость разработки методики выбора нормируемых показателей надежности. В настоящее время часто используют более общую методику выбора показателей надежности, которая состоит в следующем:

1. Собирают сведения о системе, в которую входит рассматриваемый объект, и последовательно анализируют факторы, влияющие на выбор показателей надежности.

2. Устанавливают назначение объекта. При этом все объекты делятся на три группы:

а) объекты, предназначенные для работы в системах, эффективность которых может быть оценена экономическими показателями;

б) объекты, функционирование которых может быть связано с обеспечением безопасности;

в) объекты, для которых нельзя указать назначение систем, в которых они будут использованы.

Рассмотрим объекты первого типа.

Большинство применяемых показателей экономической эффективности являются функциями от математического ожидания ξ и η, где:

ξ – выходной полезный эффект,

η – затраты на техобслуживание и эксплуатацию.

Величины ξ и η зависят от случайных величин: наработки до отказа T, времени (наработки) между отказами , времени восстановления Tв.

Для восстанавливаемых объектов, у которых допустимы перерывы в работе, основными показателями надежности являются T_ср и T_срв или комплексный показатель K_г, который зависит от этих двух показателей.

Для восстанавливаемых объектов, у которых перерывы в работе не допустимы, имеем релейную зависимость функции φ, т.е. полезный эффект может быть получен лишь при безотказной работе в течение заданного времени (t_j, t_j+1). Поэтому для таких систем выбирается интервальный показатель надежности – вероятность БР в течение заданного интервала времени.

При назначении показателей надежности систем второго типа (из условий безопасности) необходимо выделить основные факторы, влияющие на безопасность. Соответствующие математические модели должны учитывать случайные процессы, протекающие в системе после появления отказов.

Для третьей группы объектов, для которых нельзя указать тип системы, целесообразно назначать одну любую полную характеристику надежности:

1) Для неремонтируемых изделий – функция надежности P(t) или плотность распределения наработки до отказа ω (t), или интенсивности отказов λ (t).

2) Для ремонтируемых изделий невосстанавливаемых в процессе применения вычисляются либо вероятность БР P(t₁, t₂) на интервале времени (t₁, t₂), либо параметр потоков отказов Ω (t).

3) Для ремонтируемых восстанавливаемых в процессе применения изделий показатели надежности вычисляются в календарном времени. Для изделий, перерывы в работе которых допустимы, в качестве ПН используется функция готовности G(t).

Для изделий, перерывы в работе которых недопустимы, в качестве ПН используется вероятность БР P(t₁, t₂). На практике, если известен или предполагается определенный тип закона распределения времени БР (наработки до отказа), то целесообразно задавать:

1. При показательном распределении один из следующих показателей:

а) интенсивность отказов λ _i;

б) среднюю наработку до отказа T_ср;

в) вероятность БР P(Δ t₃) на заданном интервале времени Δ t₃.

2. При двухпараметрическом законе распределения наработки до отказа или между отказами используются два показателя (например, при нормальном распределении):

а) T_ср;

б) σ _Т;

в) г) P(t ₁ ), P(t ₂ ) – значения вероятности БР при двух значениях интервала времени работы (0, t₁) и (0, t₂).

3. Если тип закона неизвестен, то рекомендуется задавать значения:

- P(t) или λ (t);

- или Ω (t) – параметр потока отказов;

- или другие показатели надежности не менее чем при трех значениях заданной наработки (времени).