Термины и понятия надёжности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Термины и понятия надёжности

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Надёжность - свойства объекта сохранять во времени в установленных пределах значения параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Система - объект, представляющий собой совокупность элементов, взаимодействующих в процессе выполнения определённого круга задач и взаимосвязанных функционально.

Элемент - объект, представляющий собой простейшую часть системы, не имеющую самостоятельного значения.

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём проведения технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения.

Неисправность - состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных технической документацией.

Работоспособность - состояние объекта, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, установленным технической документацией.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Характеристика отказов

Для анализа отказов в теории надёжности разработана широкая их классификация.

Они бывают: внезапные и постепенные, конструктивные и производственные, а также эксплуатационные.

Внезапный отказ - отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Постепенный отказ - отказ, характеризующийся постепенным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ

Надёжность является качественной характеристикой, отражающей внутреннее, объективно существующее свойство оборудования.

С количественной стороны надёжность оценивается рядом критериев, называемых показателями надёжности.

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

1.Частота отказов.

Прежде всего, определим статистически частоту отказов , которая имеет расчётное значение. Однако она имеет теоретическое значение, так как применяется в расчётах для связи с другими основными показателями надёжности (безотказности).

Из статистических данных, полученных в результате испытаний или опытной эксплуатации, частота отказов определяется по формуле:

, (1,1).

где - число отказавших приборов в рассматриваемый интервал времени испытаний , т.е. в период от до ;

- число приборов, первоначально взятых на испытание.

При использовании этой и другими формулами данного параграфа следует помнить, что отказавшие приборы при испытании не восстанавливаются и не заменяются новыми.

Пример. На испытание поставлено 1000 однотипных транзисторов.

Через каждые 1000 ч. работы учитывалось число отказавших приборов. Испытание продолжались до тех пор, пока не отказали все транзисторы.

Используя данные таблицы, рассчитаем частоту отказов для нескольких точек:



Кривая изменения частоты отказов объектов в соответствии с формулой (1.1) показана на рис.1.1.

На этой кривой отмечены три участка.

Первый участок (Й) характеризуется большими значениями частоты отказов. Здесь проявляются отказы, обусловленные грубыми ошибками в принципиальной схеме или в конструкции объектами и технологии его изготовления. Такие отказы обычно выявляются в процессе приработки изготовленных устройств и их испытаний в заводских условиях до ввода в эксплуатацию.

Поэтому первый период называется периодом приработки объектов (элементов или устройств).

Второй участок (II),характерен постоянным значением частоты отказов и называется периодом нормальной эксплуатации.

На третьем участке (III),частота отказов вначале возрастает за счет наступления старения и износа элементов или устройств, а затем падает до нуля. Этот период называется периодом старения.

Частота отказов не может характеризовать надёжность аппаратуры. Из рассмотренного примера следует, что частота отказов за первую и последнюю тысячу отказов отличается в 2,5 раза. За первую тысячу часов отказало 50 приборов из 1000, а за последнюю - 20 из 20.

Интенсивность отказов.

Интенсивность отказов из статистических данных определяется по формуле:

, (1.2)

где - среднее число приборов, продолжающих исправно работать в рассматриваемый интервал времени (рис.1.2).

Интенсивность отказов характеризует степень надежности элементов (схем) в каждый момент времени, поэтому является более полной и качественной (точной) характеристикой надёжности.

Подставляя в формулу (1.2) данные из табл. 1.2, получим:

Из данных по и следует, что в начале испытаний несколько выше , а в конце испытаний - существенно выше .

Кривая , так же как и , имеет три характерных участка.

Длительность I участка (период приработки) составляет величину порядка нескольких десятков - нескольких сотен часов в зависимости от сложности объектов.

Для большинства элементов (устройств) в период II нормальной эксплуатации изменяется весьма мало.

На III участке величина имеет существенный рост из-за старения и износа.

Интенсивность отказов, являясь одним из основных количественных показателей надёжности (безотказности) элементов, широко используется для определения других количественных показателей и при расчётах надёжности систем.

Вероятность безотказной работы.

Под вероятностью безотказной работы понимается вероятность того, что в заданном интервале или в пределах заданной наработки не возникает отказа.

Этот показатель можно определить как вероятность того, что время Т безотказной работы, являющееся случайной величиной, будет больше некоторого заданного времени t, т.е.

P (t) = P (T ? t).

На практике пользуются приближённой формулой:

(1.3)

При этом, чем больше , тем точнее можно определить вероятность безотказной работы по формуле (1.3).

Используя данные табл.1.2, определим вероятность безотказной работы системы за время t=2000 ч:

Функция вероятности безотказной работы является невозрастающей функцией времени и обладает следующими свойствами: 1) 0 ? ? 1; 2) Р (0) = 1; 3) Р (? ) = 0.

Изменение P(t) показано на рис.1.3.

Понятием вероятности отказа Q(t), т.е. события противоположного событию безотказной работы. По определению:

Q (t) = P ( T? t ) = 1 - P(t).

Очевидно, что P (t) + Q (t) = 1,как сумма вероятностей противоположных событий.

Функция Q(t) есть неубывающая функция времени. Она обладает следующими свойствами:

1)0? Q(t) ? 1; 2) Q(0) = 0; 3) Q(?) = 1.

Зависимость вероятности отказа от времени Q (t) изображена на рис. 1.3.

Вероятность безотказной работы является основным показателем надёжности. Чем больше P(t), тем выше её надёжность.

P(t) и Q(t) обозначать вероятности состояний к системам, а p(t) и q(t) - к элементам.

Средняя наработка до отказа.

Для уяснения сущности любого плана испытаний на надёжность изделий условимся строить физическую модель, подробно приведённой на рис.1.4.

В простейшем случае, когда за время испытаний отказали все изделия, средняя наработка до отказа определяется по формуле:

(1.4)

СТАТИСТИЧЕСКИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

Для восстанавливаемых систем необходимо ввести новые понятия критериев надёжности.

В теории надёжности в качестве удобной физической модели для описания потока отказов восстанавливаемых систем принят так называемый простейший поток.

Простейшим потоком отказов называется такой поток, который удовлетворяет условиям: стационарности, ординарности и отсутствию последействия.

Стационарность потока означает, что количество отказов за интервал времени не зависит от того, где располагается на оси времени этот интервал, а зависит от ширины (длительности) этого интервала.

Условия стационарности проиллюстрировано на рис.1.5

Условия стационарности на практике выполняется приближенно.

Ординарность означает, что за небольшой промежуток времени маловероятно возникновение двух и более отказов.

Условия ординарности математически записывается так:

Это означает, что ( вероятность более одного отказа на интервале ) есть величина высшего порядка малости, чем . Поэтому условие ординарности на практике в большинстве случаев выполняется.

Отсутствие последействия означает, что количество отказов после некоторого момента времени не зависит от того, сколько их было до этого момента. Этому условию поток отказов удовлетворяет не полностью, например:



При рассмотрении этих примеров нельзя считать, последействие отсутствует. В таких случаях говорят об ограниченном последействии.

Показатели надёжности для восстанавливаемых объектов РЭО определяются:

1.Параметром потока отказов.

Статистически параметр потока отказов определяется как отношение общего количества отказов к суммарной наработке всех эксплуатируемых объектов, т.е.:

(1.5)

В эту формулу значение надо подставлять довольно малое, чтобы условия выполнялось. Если условие выполняется, то выполняется и неравенство:

Параметр потока отказов ?(t) определяется:

(1.6)

? (t) = л (t). (1.7)

2.Наработка на отказ (средняя наработка на отказ).

Практически наработка на отказ определяется отношением суммарной наработки восстанавливаемых объектов за какое-то время испытаний. Из теоремы вытекает:

? = л = ,

поскольку ? =л = .

3.Вероятность безотказной работы.

Для экспоненциального распределения времени между отказами восстанавливаемых систем вероятность безотказной работы определяется формулой:

где параметр потока отказов системы определяется как суммарная её интенсивность, т.е.:

где - общее количество элементов в системе.

ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ И ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ НИМИ. ОСНОВНОЙ ЗАКОН НАДЁЖНОСТИ

Различные показатели безотказности являются количественной мерой одного общего свойства аппаратуры - надёжности.

1.Связь между f (t), P (t) и (или) Q (t).

Согласно формуле (1.1) частота отказов, определяемая статистически,

.

Если рассматривать как непрерывную функцию, то выражение можно записать в виде:

(1.12)

Продифференцируем формулу (1.3), то получим:

. (1.13)

Сравнивая выражения (1.12) и (1.13) получаем:

. (1.14)

Частоту отказов называют скоростью падения надёжности. Учитывая, что P (t) = 1 - Q (t), получим:

(1.15)

Свойства функции определяют как функцию распределения времени Т безотказной работы, называют интегральным законом распределения и обозначаемую F(t). Следовательно, Q(t)=F(t).

Уравнение (1.15) описывает плотность вероятности или плотность распределения вероятностей случайной величины - времени безотказной работы.

Если проинтегрировать уравнение (1.15) в пределах (от 0 до t) получим:

. (1.16)

Вероятность безотказной работы можно записать, как:

(1.17)

Выражение (1.17) является одним из основных в теории надёжности и его называют второй формой записи основного закона надёжности.

2.Связь между л(t), f(t),P(t),и Q(t).

Согласно выражению (1.2) имеем:

.

Если функция непрерывна и устремится , то:

. (1.19)

Но . (1.20)

Подставив значение (1.20) в формулу (1.19), получим:

. (1.21)

Сравнивая выражения (1.21) и (1.12) получим:

(1.22)

или

. (1.23)

Формула (1.22) встречается также:

3.Связь между и . Основной закон надёжности.

Подставив выражение (1.14) в формулу (1.22), получим:

(1.25)

Или (1.26)

Умножив выражение (1.26) на минус единицу, получим:

(1.27)

Проинтегрируем выражение (1.27) в пределах от 0 до какого-то значения t :

(1.28)

Интеграл от левой части равен натуральному логарифму подынтегральной функции. После подставки верхнего и нижнего пределов интегрирования в левую часть формулы (1.28) получим:

(1.29)

В этой формуле , поэтому

Тогда

откуда по определению натуральных логарифмов имеем:

(1.30)

Последнее выражение имеет огромное значение в теории надёжности и носит название основного (общего) закона надёжности (первая форма записи).

Второй формой записи основного закона надёжности является:

Под термином «надёжность», понимается вероятность безотказной работы.

4.Связь между и .

Наработка на отказ (являющаяся средней наработкой на отказ для восстанавливаемых изделий) определяется как математическое ожидание случайного времени Т безотказной работы.

Для непрерывной величины t имеем:

(1.31)

Применим к последнему равенству правило интегрирования по частям. Для этого произведём замену переменных:

t = u; dP(t) = dV, P(t) =V.

Правило интегрирования:

.

Тогда (1.32)

Первое слагаемое в выражении (1.32) при нижнем пределе интегрирования равно нулю, т.к. P(0)=1, a t=0; при верхнем тоже равно нулю, так как P(t) быстрее стремиться к нулю, чем t.

Тогда получим: . (1.33)

Формула (1.33) является общей для любого закона распределения. Физически наработка на отказ представляет собой площадь S, ограниченную функцией и осями координат.

5.Связь между одной (известной) из четырёх функций - P(t), Q(t), f(t), и остальными (неизвестными).

Если хотя бы один из основных показателей надёжности известен, то остальные могут быть определены по формулам, приведённым в табл.1.3:

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ ПРИ ОЦЕНКЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ

В теории надёжности встречаются различные законы распределения времени Т до наступления отказов или распределении законов. Основные из них только два: экспоненциальный и нормальный.

Экспоненциальное распределение.

Для практики представляет интерес основной II период эксплуатации (рис.1.1).

В этом случае допустимо принять

Формулу можно записать в виде:

(1.34)

Выражение (1.34) получило название экспоненциального закона надёжности.

График изменения для случая экспоненциального закона на рис. 1.12. Он определяет собой экспоненту с начальными условиями Р(0)=1; Р( и параметром .

Некоторые из критериев в случае экспоненциального закона надёжности.

Наработка на отказ ,являющаяся средней наработкой на отказ, определяется как математическое ожидание случайной величины времени Т безотказной работы.

Наработка на отказ при экспоненциальном законе надёжности является величиной, обратной интенсивности отказов:

(1.35)

Сам закон экспоненциальный закон надёжности можно записать в виде:

(1.36)

На основании выражения (1.36), что при экспоненциальном законе надёжности значение вероятности за время t = составит:

Таким образом, наработка на отказ равна времени, в течение которого значения уменьшится до величины, равной примерно 0,37.

Для частоты отказов. На основании выражения получим:

(1.37)

В случае экспоненциального закона надёжности частота отказов подчиняется также экспоненциальному закону.

Экспоненциальный закон надёжности нашёл широкое применение в решении практических задач. Основной особенностью или основным свойством этого закона является независимость вероятности безотказной работы аппаратуры в будущем от наработки до начала рассматриваемого интервала, т.е. вероятность не зависит от того, сколько уже система работала до этого момента времени.

Экспоненциальный закон надёжности справедлив только для внезапных отказов, т.е. предполагается, что старение, износ и раз регулировки отсутствуют, а моменты других отказов предугадать трудно, поэтому называются внезапными.

Иначе говоря, часть внезапных отказов, можно свести категории постепенных. Процессы развития части внезапных отказов закрыты от наблюдения, поэтому проявляются они как внезапные.

Нормальное распределение.

Нормальный закон распределения применяется для описания постепенных отказов или III периода эксплуатации объектов РЭО, когда наступает старение и износ (рис.1.1).

Этому закону подчиняют отказы, внезапные разрегулировки, ухода параметров аппаратуры за поле допусков и др.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЕМНТОПРИГОДНОСТИ, ДОЛГОВЕЧНОСТИ И СОХРАНЯЕМОСТИ ОБЪЕКТОВ. КОМПЛЕКСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ

1.Ремонтопригодность.

Важной характеристикой надёжности является ремонтопригодность.

Устранение отказа мгновенно не происходит, и реальная схема работы объекта выглядит так, как показано на рис.1.13, б.

Время восстановления зависит от многих факторов; характера отказа, условий его отыскания, квалификации специалистов. В него включают время, затрачиваемое на обнаружение, поиск причины и устранение отказа. Время и факторы могут быть различны.

Если показатель ремонтопригодность принять вероятность восстановления в заданное время , т.е. вероятность того, что случайное время будет не более какого-то , то вероятность по определению есть функция (закон) распределения времени выполнения восстановления.

В теории безотказности вероятность есть вероятность того, что отказ свершится, то в теории ремонтопригодности (восстановления), функция оказывается вероятностью того, что восстановление произойдёт.

Сравнение аналогичных показателей безотказности и ремонтопригодности в табл.1.4.

Закон распределения времени , при котором справедливо значение Этот закон часто используется в теории и практике восстановления.

2.Долговечность.

Основные показатели долговечности определяются в соответствии с государственным стандартом, следующим образом:

Назначенный ресурс - суммарная наработка объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.

Средний ресурс - между капитальными ремонтами (межремонтный) - средний ресурс между смежными капитальными (средними) ремонтами объекта.

Средний срок службы - математическое ожидание срока службы.

3.Сохраняемость.

Основным показателем сохраняемости является средний срок сохраняемости.

Средний срок сохраняемости - математическое ожидание срока сохраняемости. Сохраняемости объекта характеризуется его способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования объекта на его безотказность и долговечность.

Срок сохраняемости определяет календарную продолжительность хранения и транспортирования объекта в заданных условиях с учётом проведения необходимого технического обслуживания, установленного в технической документации на объект.

4.Комплексные показатели надёжности.

Комплексные показатели надёжности характеризуют: два и более свойств надёжности.

Основные показатели надёжности:

Коэффициент готовности - вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в производственный момент времени.

Для любых распределений времени работы между отказами и времени восстановления, имеющих конечные средние значения и в установившемся режиме эксплуатации (при t), можно записать:

(1.38)

или . (1.39)

Коэффициент простоя - вероятность нахождения объекта в состоянии отказа в произвольный момент времени, кроме периодов планового обслуживания.

(1.41)

Коэффициент технического использования - отношение математического ожидания интервалов, времени пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием, и ремонтов, за тот же период эксплуатации.

Статистически коэффициент технического использования определяется по формуле:

(1.42)

где - суммарная наработка всех объектов; - суммарное время простоев из-за плановых и внеплановых ремонтов всех объектов; - суммарное время простоев из-за планового и внепланового технических обслуживаний всех объектов.

Коэффициент оперативной готовности - характеризует надёжность объектов, необходимость применения которых возникает в произвольный момент времени, после которого требуется определённая безотказная работа.

До этого момента такие объекты могут находиться как в режиме дежурства, так и в режиме применения - для выполнения других рабочих функций.

ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ

Пути и методы повышения надёжности определяются локализацией тех или иных факторов и разделяются на два основных класса:

- первый класс - пути и методы повышения надёжности в процессе проектирования и производства;

- второй класс - пути и методы обеспечения надёжности в процессе эксплуатации.

Первый класс.

Существует целый ряд путей и методов, позволяющих получить высоконадёжную аппаратуру на этапе проектирования и производства.

1.Применение высоконадёжных элементов. Надёжность аппаратуры во многом зависит от надёжности составляющих её элементов. Чем надёжнее будут элементы, тем надёжнее будет и вся аппаратура.

2.Проектирование более простой аппаратуры. Чем меньше элементов в аппаратуре, тем более надёжной она будет. Но простота аппаратуры находится в противоречии со всеми возрастающими требованиями по её функциям.

3.Снижение коэффициентов электрической нагрузки элементов. Они должны быть по возможности низкими. Однако снижение коэффициентов нагрузки ведёт к увеличению габаритов и массы аппаратуры. Особенно важно обеспечить облегчённые электрические и тепловые режимы в переходные периоды включения и выключения аппаратуры.

4.Применение рациональных методов конструирования. При конструировании аппаратуры должны предусматриваться методы и средства защиты РЭО от внешних воздействий:

- влаги (герметизация, покрытие влагозащитным лаком, применение стёкол и др.);

- тепла (обдув, кондиционирование, отвод тепла);

- вибрация, ударов (амортизация);

- давления (герметизация, наддув сухого воздуха с некоторым избыточным давлением);

5.Применение различных методов резервирования, и в частности одного из основных - метода структурного резервирования.

Второй класс.

Охватывает следующие направления:

1.Проведение доработок РЭО.

2.Снижение коэффициента нагрузок в переходных режимах при включении и выключении.

3.Применение рациональных режимов использования РЭО.

4.Прогнозирование отказов.

5.Применение резервирования.

6.Выполнение плановых профилактических мероприятий.

7.Инструментальная проверка деталей и узлов, устанавливаемых в аппаратуру взамен вышедших из строя.

8.Хорошая инженерно - техническая подготовка.

9.Совершенствование форм и методов организации эксплуатации.

МЕТОД ПЛАВНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПИТАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ И ВЫКЛЮЧЕНИИ АППАРАТУРЫ

Метод плавного изменения питающих напряжений при включении и выключении аппаратуры в теории надёжности относится к методу снижения коэффициента нагрузки в переходных режимах.

Для восстанавливаемых систем в основной период эксплуатации справедлив экспоненциальный закон надёжности:

(1.44)

где ? - параметр потока отказов системы.

При выводе этой формулы мы исходили из предположения, что и не зависит от числа включений аппаратуры. На самом деле надёжность существенно зависит от числа циклов n включено - выключено.

Тогда где - частота включений; - наработка.

Экспериментальные исследования показывают, что зависимость аппроксимируется уравнением прямой (рис.1.14).

(1.45)

где составляющая параметра потока отказов непрерывно работающей аппаратуры, при ;

коэффициент, характеризующий наклон прямой, т.е. тангенс наклона.

Физически он означает число отказов, возникающих за счёт влияния переходных режимов, на один цикл, включено - выключено.

Зависимость Р(Т), при изменении частоты включений и фиксированной суммарной наработке t имеет вид, рис.1.15.

Если аппаратуру использовать в циклическом режиме, так что при включении - плавно увеличивать питающее напряжение и плавно - уменьшать при выключении, за счет этого можно повысить общую надёжность аппаратуры.

Для оценки эффективности этого метода необходимо построить график зависимости:

Из графика (рис.1.16.) следует, что выигрыш в надёжности зависит от рабочей частоты включений аппаратуры. Надёжность аппаратуры с плавным изменением питающих напряжений выше, чем надёжность такой же аппаратуры, работающей в обычном циклическом режиме.

Для реализации циклического плавного изменения режима питающих напряжений могу быть рекомендованы следующие средства:

- лабораторный автотрансформатор;

- термисторная пусковая схема и др.

МЕТОД ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНОГО РЕЖИМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ПО ЗАДАННОМУ ПЕРИОДУ ЕЁ ПРОСТОЯ И КОЭФФИЦИЕНТУ ЦИКЛИЧНОСТИ

Включение и выключение аппаратуры вызывает электротермические во всех деталях аппаратуры. Эти переходные процессы обуславливают снижение электрической прочности, так как приводят к механической или электрической усталости и являются причиной отказов.

Исследования показывают, что более 50% всех отказов возникают в начальный период, длительность которого составляет всего лишь 25% рабочего цикла.

Вот почему возникает и метод плавного изменения напряжения и другой метод, который отвечает на вопрос, как же надо использовать аппаратуру по назначению, чтобы надёжность была высокой, а число отказов небольшим.

Надёжность аппаратуры в непрерывном режиме работы выше, чем в циклическом. Непрерывная работа позволяет обеспечить повышенную надёжность в смысле большей наработки на отказ, но при этом может возникать необходимость устранения и большего числа отказов.

Таким образом, в основу выбора критерия для оценки режимов использования аппаратуры можно положить среднее число возникающих отказов, т.е.:

(1.48)

Тогда сущность метода выбора рационального режима использования аппаратуры, сводится к минимизации количества её отказов, при этом вероятность безотказной работы аппаратуры будет максимальной.

В качестве недостатков рассмотренного метода повышения надёжности РЭО можно отметить следующие:

- излишний расход электроэнергии и назначенного ресурса аппаратуры;

- необходимость знания коэффициента цикличности для данной аппаратуры.

Устранение последнего недостатка в теории надёжности особого труда не вызывает. Если зависимость считать линейной, а коэффициент цикличности - постоянной величиной, то значение может быть определено экспериментально одним из способов, рис.1.18, а и б.

В случае а, имеем откуда (1.53)

А для случая б получаем систему из двух уравнений:

(1.54)

(1.55)

С двумя неизвестными:.

Решение этой системы (путем деления второго уравнения на первое) дает результата:

(1.56)

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Резервирование радиоэлектронного оборудования (РЭО) является методом повышения надёжности систем. В его основе лежит применение дополнительных средств, в целях сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких элементов.

В радиоэлектронном оборудовании применяются следующие виды резервирования:

- структурное;

- временное;

- информационное;

- функциональное;

- нагрузочное.

Структурное (схемное, аппаратурное) резервирование - это применение резервных элементов в структуре технической системы для повышения её надёжности. Такими резервными элементами могут быть дополнительные устройства, блоки, агрегаты и другие элементы включаемые в процессе работы автоматически или вручную для поддержания системы в работоспособном состоянии. При этом операция замены отказавшей части оборудования не должна прерывать нормального функционирования всей системы.

Временное резервирование - метод повышения надёжности аппаратуры, предусматривающий использование резервного рабочего времени. Источниками резерва времени могут быть: увеличенное по сравнению с минимально необходимым для решения поставленных задач оперативное (рабочее) время, запас производительности объекта, накопление выходной информации объекта в запоминающих или записывающих устройствах. Резерв времени, позволяет в ряде случаев обнаружить и устранить отказ, без нарушения нормального функционирования всей системы.

Информационное резервирование - повышение надёжности объекта путём использования резервной информации. Такой вид резервирования находит применение в информационно - управляющих системах. Например: в пилотажно - навигационных комплексах при решении задач в БЦВМ подаётся информация одновременно от средств радионавигации и инерциальных систем, от барометрических и радиотехнических высотомеров.

Функциональное резервирование - повышение надёжности объекта за счёт возможности его элементов выполнять некоторые дополнительные функции. Примером может служить применение наземной приводной радиостанции совместно с бортовым автоматическим радиокомпасом.

Нагрузочное резервирование - повышение надёжности объекта, предусматривающее использование его способности воспринимать дополнительные нагрузки. В качестве источника резерва в этом случае служит запас мощности или электрической прочности в радиотехнических элементах или устройствах.

Наиболее предпочтительным является совместное применение двух или нескольких видов резервирования, которое может обеспечить наибольший эффект в повышении надёжности.

Особое место занимает структурное резервирование. Примером использования структурного резервирования, наличие на летательных аппаратах ручной системы управления в дополнение к автоматической является структурным резервированием.

При классификации методов резервирования используются несколько признаков.

По схеме включения резервных элементов различают общее и раздельное резервирование.

При общим резервировании взамен отказавшего объекта, состоящего из k элементов, применяется резервный. (рис.1.19).

При раздельном резервировании взамен отказавшего элемента подключается один из m резервных элементов, (рис.1.20)

Общее резервирование в конструктивном и эксплуатационном отношениях проще раздельного. Однако раздельное резервирование, обладает более высокой потенциальной надёжностью.

По способу включения резервных элементов применяют постоянное резервирование и резервирование замещением.

Постоянное резервирование означает, что резервные элементы включаются параллельно с основными на всё время работы.

В тех случаях, когда не представляется возможным использовать одновременную работу параллельно включенных рабочих и резервных устройств, применяют резервирование замещением, т.е. отключают повреждённую аппаратуру и замещают её резервной.

При резервировании замещением в схемы добавляют переключающие устройства, которые усложняют системы и снижают общую надёжность.

На практике раздельное резервирование замещением применяются редко, чаще применяется общее резервирование и то при постоянном включении резерва, например:

- параллельная работа самолётных генераторов;

- параллельная работа двух передающих устройств, работающих на одну общую нагрузку;

- параллельную работу двух курсовых радиомаяков с нагруженным резервом и т.п.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Павленко К.И. Основы эксплуатации радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов. М. Воен.изд. 1988 г.

Размещено на Allbest.ru

...