- •Теория надёжности
- •Содержание
- •1. Введение 7
- •2. Основные понятия и определения теории надёжности 8
- •3. Показатели надёжности 18
- •4. Расчёт надёжности по внезапным отказам 44
- •5. Надёжность резервированных систем 55
- •6. Испытания на надёжность 76
- •7. Статистические характеристики надёжности устройств в условиях эксплуатации 118
- •Введение
- •Основные понятия и определения теории надёжности
- •Свойства, характеризующие надёжность
- •Состояния объекта и их характеристики
- •Временные параметры, характеризующие надёжность
- •Основные сведения о расчёте надёжности
- •Показатели надёжности
- •Общие сведения о показателях надёжности для различных видов объектов
- •Показатели безотказности
- •Набор показателей безотказности для различных видов объектов
- •Вероятность безотказной работы, вероятность отказа и частота отказов
- •Интенсивность отказов
- •Средняя наработка до отказа
- •Гамма - процентная наработка до отказа
- •Средняя наработка на отказ
- •Параметр потока отказов и осреднённый параметр потока отказов
- •Показатели долговечности
- •Показатели сохраняемости
- •Показатели ремонтопригодности
- •Комплексные показатели надёжности
- •Распределение Пуассона
- •Нормальное распределение времени безотказной работы при постепенных отказах и учёт влияния этих отказов при расчёте надёжности
- •Распределениевремени безотказной работы по закону Релея
- •Распределениевременибезотказной работыпо закону Вейбулла
- •Законыраспределениявремениремонта
- •Выбор номенклатуры показателей надёжности и задание требований по надёжности
- •Выбор номенклатурыпоказателейнадёжности
- •Заданиетребованийпо надёжности
- •Расчёт надёжности по внезапным отказам
- •Нормирование значений величин вероятности безотказной работы и интенсивности отказов (ориентировочный расчёт надёжности)
- •Окончательный расчёт надёжности невосстанавливаемых объектов с учётом режимов работы элементов
- •Окончательный расчёт надёжности восстанавливаемых объектов с учётом режимов работы элементов
- •Разработка требований к надёжности составных частей объекта, исходя из заданной надёжности на объект
- •Надёжность резервированных систем
- •Методы и средства повышения надёжности рэо
- •Виды резервирования
- •Методы расчёта надёжности резервированных систем
- •Расчёт общего резервирования спостоянновключенным резервом и с целой кратностью m при отсутствии последействия
- •Расчёт раздельногорезервированияс постоянно включенным резервом и с целой кратностью при отсутствии последействия
- •Расчёт общего резервирования с дробной кратностью и с постоянно включенным резервом при отсутствии последействия
- •Расчёт резервирования замещениемдляслучаев облегченного резерва, ненагруженного резерва и общего нагруженного резервирования с последействием
- •Расчёт скользящегоненагруженногорезервирования замещением
- •Испытания на надёжность
- •Виды и планы испытаний нанадёжностьпри проектировании, производстве и эксплуатации изделий
- •Контрольные выборочные испытания на надёжность по методу однократной выборки
- •Контрольные выборочные последовательные испытания на надёжность
- •Контрольные и определительные испытания на ремонтопригодность
- •Определительные испытания на долговечность, на сохраняемость, на безотказность и для оценки комплексных показателей
- •Определительные ускоренные испытания на надёжность с использованием математических и физических методов прогнозирования Общие сведения о прогнозировании
- •Математические методы прогнозирования
- •Физические методы прогнозирования
- •Определительные ускоренные испытания на надёжность с использованием прогнозирования
- •Граничные испытания для оценки запаса параметрической надёжности
- •Статистические характеристики надёжности устройств в условиях эксплуатации
- •Общие положения
- •Доверительные вероятности, доверительные интервалы и методы исключения грубых ошибок измерения при определении статистических характеристик надёжности
- •Общие сведения о доверительной вероятности, доверительных интервалах и методах исключения грубых ошибок измерения
- •Определение доверительного интервала и минимального числа измерений при нормальном распределении времени безотказной работы
- •Доверительные интервалы при экспоненциальном распределении и распределении Пуассона
- •Критерии согласия между теоретической кривой и статистическим распределением
- •Критерий согласия Колмогорова
- •Критерий согласия χ2 Пирсона
- •Литература
- •Приложение а.Справочные данные для расчёта надёжностиРэСв курсовых и дипломных проектах
Расчёт надёжности по внезапным отказам
Нормирование значений величин вероятности безотказной работы и интенсивности отказов (ориентировочный расчёт надёжности)
Нормирование надёжности– это установление в нормативно-технической документации и (или) конструкторской (проектной) документации количественных и качественных требований к надёжности. Оно производится на стадиях составления технического задания и эскизного проектирования и включает:
выбор номенклатуры нормируемых показателей надёжности (см. раздел 3.8.1);
технико-экономическое обоснование значений показателей надёжности объекта и его составных частей (см. раздел 3.8.2);
задание требований к точности и достоверности исходных данных; формулирование критериев отказов, повреждений и предельных состояний; задание требований к методам контроля надёжности на всех этапах жизненного цикла объекта.
Типичными критериями отказовмогут быть [15]:
прекращение выполнения изделием заданных функций;
снижение качества функционирования (мощности, точности, чувствительности и других параметров) за пределы допустимого уровня;
искажения информации (неправильные решения) на выходе изделий, имеющих в своем составе ЭВМ или другие устройства дискретной техники, из-за сбоев (отказов сбойного характера);
внешние проявления, свидетельствующие о наступлении или предпосылках наступления неработоспособного состояния (шум, стук в механических частях изделий, вибрация, перегрев, выделение химических веществ и т. п.)·
Типичными критериями предельных состояний изделий могут быть [15]:
отказ одной или нескольких составных частей, восстановление или замена которых на месте эксплуатации не предусмотрена эксплуатационной документацией (должна выполняться в ремонтных органах);
механический износ ответственных деталей (узлов) или снижение физических, химических, электрических свойств материалов до предельно допустимого уровня;
снижение наработки на отказ (повышение интенсивности отказов) изделий ниже (выше) допустимого уровня;
превышение установленного уровня текущих (суммарных) затрат на техническое обслуживание и ремонты или другие признаки, определяющие экономическую нецелесообразность дальнейшей эксплуатации.
Нормируемый показатель надёжности- это показатель надёжности, значение которого регламентировано нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией на объект [14]. В качестве нормируемых показателей надёжности могут быть использованы один или несколько показателей, рассмотренных в разделе 3.
Мы рассмотрим здесь лишь нормирование значений величин вероятности безотказной работы и интенсивности отказов. Такое нормирование иногда называют ориентировочным расчётом надёжности. На стадии составления технического задания обоснованные нормы этих показателей надёжности можно задать, опираясь на информацию о достигнутых показателях надёжности у изделий-прототипов. Если прототипы не известны, то ориентировочно задают число узлов (блоков и т.п.) N, значения числа элементовniв узлах (блоках и т.п.), и интенсивности отказов элементовλJ. Вероятность безотказной работы изделия (системы) рассчитывают по формуле
(4.1)
где рi(t) - вероятность безотказной работы i–го узла (блока и т. п.) изделия, рассчитываемая по формуле (3.16), при подстановке которой в последнее выражение получаем
(4.2)
где λi- интенсивность отказовi–го узла, блока и т.п. с числом элементов расчета надежностиni, равная
(4.3)
а λС- интенсивность отказов изделия (системы)
(4.4)
Средняя наработка до отказа изделия согласно формуле (3.18) равна
(4.5)
Тогда
(4.6)
Условия эксплуатации учитывают с помощью поправочных коэффициентов
λJ=λJН kλ,(4.7)
где λJН- интенсивность отказов элементов в лабораторных условиях работы;
kλ = kλ1 kλ2 kλ3 (4.8)
Коэффициенты учитывают воздействие на РЭС: kλ1- ударов и вибраций;kλ2– температуры и влажности;kλ3– пониженного атмосферного давления. Их значения приведены втаблице 4.1.
В зависимости от назначения в РЭС используют или элементы малой стоимости c максимальными значениями интенсивности отказов λJmaxили элементы большой стоимости c минимальными значениями интенсивности отказов λJmin. ИногдаλJmaxиλJminотличаются в 2…3 раза (например, у полупроводниковых ИС λJmax= 0,0310-61/ч иλJmin= 0,0110-61/ч), а иногда и в 10…20 раз (например, у танталовых электролитических конденсаторовλJmax= 1,93410-61/ч иλJmin= 0,10810-61/ч). ПомимоλJmaxиλJminв литературе по надёжности [1, 8, 19] и в приложенииАнастоящего пособия приводят средние значения интенсивности отказов λJ. Поэтому вероятность безотказной работы изделия (системы)Рc(t) можно рассчитывать по формуле (4.7), для трёх значений интенсивности отказов:λJ,λJmaxиλJmin. По этим значениям и по формуле (4.5) находят среднюю наработку до отказа изделияТ1С,Т1СminиТ1Сmax . Разработка требований к надёжности составных частей объекта, исходя из заданной надёжности на объект, которую также можно считать нормированием надёжности, рассмотрена в разделе 4.4.
Таблица 4.1 - Поправочные коэффициенты kλ1, kλ2 и kλ3 для расчёта интенсивности отказов [1, 8]
Условия эксплуатации |
kλ1 |
Влажность, % |
Температура, 0С |
kλ2 |
Высота, км |
kλ3 | ||||||
Лабораторные |
1,00 |
60 - 70 |
20 - 40 |
1,0 |
0 - 2 |
1,0 - 1,05 | ||||||
Стационарные |
1,07 |
2 - 5 |
1,1 - 1,14 | |||||||||
Корабельные |
1,37 |
90 - 98 |
20 - 25 |
2,0 |
5 - 8 |
1,16 - 1,2 | ||||||
Автофургонные |
1,46 |
8 - 15 |
1,25 - 1,3 | |||||||||
Железнодорожные |
1,54 |
90 - 98 |
30 - 40 |
2,5 |
15 - 25 |
1,35 - 1,38 | ||||||
Самолётные |
1,65 |
25 - 40 |
1,4 - 1,45 |