3.2. Последовательность расчета надежности объектов

Последовательность расчета надежности объектов во многом определяется выбранным методом расчета, однако во всех случаях целесообразно придерживаться такой последовательности расчета:

1. Определяются признаки отказа объекта и его функциональных блоков.

2. Составляются структурная и структурно-логическая схемы надежности объекта.

3. Рассчитываются показатели надежности функциональных блоков.

4. Рассчитываются показатели надежности объекта.

3.2.1. Определение признаков отказа объекта и его функциональных блоков

Прежде чем приступить к численной оценке показателей надежности объекта, необходимо четко и однозначно установить признаки отказа, т.е. определить, что следует понимать под отказом объекта. Для определения признаков отказа рассматривают количественные значения параметров, характеризующих работу объекта, и их допустимые пределы изменения. Работа в пределах допуска считается отвечающей требованиям, предъявляемым к объекту (объект работоспособен), а работа вне пределов этих допусков – не отвечающей требованиям к объекту (объект неработоспособен). Признаки отказа объекта следует определять на основе строгой формулировки задачи, которую объект должен выполнять. Аналогично определяются признаки отказа функциональных блоков объекта. Для этого рассматриваются основные характеристики блока (выходные параметры) и степень их допустимых отклонений от номинальных значений. Уход параметров за допустимые пределы считается отказом.

3.2.2.Составление структурной и структурно-логической схем надежности объекта

При расчете надежности исследуемый объект представляют в виде или структурной схемы надежности (ССН), или структурно-логической схемы надежности (СЛСН).

Структурная схема надежности – это наглядное представление (графическое или в виде логических уравнений) условий, при которых работает или не работает исследуемый объект.

На структурных схемах применяют два способа соединения элементов в объекте, которые с точки зрения надежности определяются влиянием отказа элемента на отказ объекта, – это последовательное или параллельное соединение элементов.

Соединение элементов называют последовательным, если отказ хотя бы одного элемента объекта приводит к отказу всего объекта, т.е. система последовательно соединенных элементов работоспособна тогда и только тогда, когда работоспособны все ее элементы. Отказ системы происходит при отказе элемента с минимальным временем исправной работы. При этом остальные элементы прекращают работу.

Структурная схема на­деж­ности объекта из после­до­ва­тельно соединенных эле­мен­тов представлена на рис. 3.1. Такое соединение в теории надежности называется основным.

Соединение элементов называют параллельным, если отказ объекта происходит тогда и только тогда, когда откажут все элементы объекта. Иначе говоря, система параллельно соединенных элементов работоспособна, если работоспособен хотя бы один ее элемент. Параллельное соединение называют резервным.

Структурная схема надежности объ­екта из параллельно соединенных элементов представлена на рис. 3.2.

Объект может состоять из блоков, со­сто­ящих из различного числа последо­ва­тель­но и параллельно соединенных эле­мен­тов. Пример такого смешанного соединения элементов показан на рис. 3.3,а. Однако на практике встречаются и такие объекты, структуры которых не могут быть при­ве­дены к смешанному последовательно – параллельному соединению элементов, напри­мер, мостиковая структура (рис. 3.3,б).

Следует иметь в виду, что конструктивное оформление элементов, их последовательное или параллельное соединение в конструкции или электрической схеме еще не означает аналогичного изображения их в структурной схеме надежности.

Различия между конструктивной (монтажной) и структурной схемами надежности показаны на рис. 3.4, 3.5. На рис. 3.4. представлены конструктивные и структурные схемы надежности соединения двух фильтров гидросистемы, которые в целях повышения надежности работы системы могут быть установлены последовательно или параллельно. Отказ фильтра может произойти по двум основным причинам – при засорении сетки и при ее разрыве. В случае засорения сетки структурная схема надежности соответствует конструктивной. Последовательное соединение фильтров в этом

случае только снизит надежность системы, так как отказ любого из фильтров приводит к отказу системы (необходимый поток жидкости не будет проходить через фильтр).

Конструктивная	Структурная схема	надежности
схема	Засорение сетки	Разрыв сетки

Рис. 3.4. Конструктивные и структурные схемы соединения фильтров

при различных типах отказов

При отказе фильтра из-за разрыва сетки структурная схема надежности противоположна конструктивной. При параллельном конструктивном исполнении отказ любого фильтра будет означать отказ системы, так как при разрыве сетки поток жидкости пойдет через данный фильтр, и ее очистка происходить не будет. Поэтому структурная схема надежности изображена в виде последовательного соединения элементов.

При последовательном конструктивном включении фильтров разрыв сетки одного из них не будет означать отказ системы, поскольку дублирующий фильтр продолжает выполнять свои функции. Поэтому структурная схема надежности изображена в виде параллельного соединения.

На рис. 3.5 представлены электрические и структурные схемы надежности соединений двух диодов и двух конденсаторов. Последовательное электрическое соединение диодов и конденсаторов по отношению к отказам типа короткого замыкания соответствует параллельному соединению элементов в структурной схеме надежности, а по отношению к отказам типа обрыва – последовательному соединению. Параллельное электрическое соединение указанных элементов по отношению к отказам типа короткого замыкания представляется последовательным соединением в структурной схеме надежности, а по отношению к отказам типа обрыва – параллельным.

Расчет надежности при наличии параллельно-последовательных структур отличается наибольшей простотой и наглядностью. К сожалению, условие работоспособности объекта не всегда удается представить в таком простом виде. Иногда структура приобретает достаточно сложный вид. В таких случаях (особенно при наличии в объекте сложных логических связей) структурная схема надежности заменяется структурно-логической схемой надежности,

Электрическая	Структурная схема	надежности
схема	Обрыв	Короткое замыкание

Рис. 3.5. Электрические и структурные схемы соединения элементов

при различных типах отказов

которая, в отличие от первой, включает в себя информацию о логике соединения элементов и влиянии отказа конкретного элемента на работоспособность отдельных частей или всего объекта в целом. При этом для анализа и расчета надежности объекта используют либо логические функции, либо графы или ветвящиеся структуры, по которым составляются системы уравнений работоспособности.