III. Расчет показателей надежности и номенклатуры запасных частей проектируемых систем

1. Выбор и обоснование показателей надежности проектируемых систем

2. Распределение нормируемых показателей надежности

3. Структурные модели надежности

4. Расчетные зависимости для оценки надежности узлов металлоконструкций и механических узлов

5. Общие зависимости для расчета вероятности безотказной работы по заданному критерию

6. Расчет надежности деталей механических узлов в процессе проектирования

7. Выбор номенклатуры состава запасных частей

1. Выбор и обоснование показателей надежности проектируемых систем

Одной из важнейших задач на этапе проектирования является пра­вильный выбор номенклатуры нормируемых показателей надежности. Необоснованный выбор показателей надежности из широкой номен­клатуры имеющихся показателей может привести к неправильным ре­шениям при проектировании системы. Поэтому при выборе показате­лей надежности необходимо учитывать назначение системы, условия и режимы ее работы, а также ее ремонтопригодность.

Информация о назначении системы дает возможность опреде­лить область и интенсивность применения системы по назначению. Сведения об условиях и режимах работы системы используют для оценки влияния факторов окружающей среды на работоспобность проектируемой системы, а также влияния действующих внешних и внутренних нагрузок на несущую способность элементов системы. Количественные значения этих оценок являются исходными данны­ми для расчета прочности и устойчивости элементов и узлов метал­локонструкций.

Если по условиям применения систему предполагается ремонти­ровать в условиях эксплуатации, то в качестве одного из основных показателей надежности следует выбирать коэффициент готовности К_Г или коэффициент технического использования К_И.

В случае, если отказ системы или отдельных ее элементов приво­дит к невыполнению важной задачи или нарушает безопасность ра­боты обслуживающего персонала, а также вызывает угрозу для здо­ровья и жизни людей, находящихся в зоне действия системы, то для таких систем основным показателем надежности является безотказ­ность, выражающаяся в виде наработки на отказ или вероятности безотказной работы.

Если в результате простоя системы после отказа возникают большие материальные затраты, то такая система должна иметь хо­рошую ремонтопригодность и высокие показатели безотказности.

Если система по условиям эксплуатации подлежит длительному хранению (ожиданию работы) или она должна транспортироваться на специальных транспортных средствах, то такая система должна обладать высокими показателями сохраняемости в соответствую­щих условиях хранения и транспортирования.

Все показатели надежности проектируемой системы должны обеспечивать нормальное ее функционирование в течение заданного «рока эксплуатации.

2. Распределение нормируемых показателей надежности

Распределение норм надежности проводят на этапах эскизного и рабочего проектирования технической системы. Предполагается, что на любом из этих этапов конструирования систему можно раз­бить на некоторое число подсистем в виде отдельных сборочных единиц и исходить из начальной надежности каждой подсистемы, полученной расчетом или по результатам испытаний подсистем.

Пусть р₁,р₂,…,р_n означают надежность подсистем. Предполо­жим, что отказ любой подсистемы приводит к отказу системы в це­лом, тогда надежность системы на основании теоремы умножения вероятностей имеет вид;

. (3.1)

Пусть Р^тр — требуемая надежность системы, причем значение надежности должно удовлетворял» условию Р^тр≥Р. Задача состоит в том, чтобы повысить хотя бы одно из значений р_i, на столько, что­бы Р≥Р^тр. Для повышения надежности необходимо произвести до­полнительные затраты, связанные либо с введением резервирования в этой системе, либо с введением в систему более надежных элемен­тов.

Методика повышения надежности Р до требуемого значения Р^тр сводится к следующему. Надежности p₁,p₂,…p_n располагают в не­убывающей последовательности:

. (3.2)

Каждую из надежностей р₁,р₂,…,р_к увеличивают до одного и того же значения , а надежности, начиная с р_к+1,…,р_n, остаются неизменяемыми. Номер к выбирают из максимального значения j, для которого

, (3.3)

где p_n+1 =1 по определению.

Значение определяют из соотношения

. (3.4)

Очевидно, что надежность системы после определения будет удовлетворять заданному требованию, поскольку новая надежность равна:

. (3.5)