Надежность технических систем

Определить риск травмирования в каждой подсистеме до внедрения мероприятий по улучшению условий труда на рабочем месте вальцовщика рези-

новых смесей:

R(В´) = (1 – R(1´)) · (1 – R(2´)) · (1 – R(3´)) · (1 – R(4´)) = = (1 – 0,494) · (1 – 0,519) · (1 – 0,346) · (1 – 0,691) = 0,05;

R(Г´) = (1 – R(5´)) · (1 – R(6´)) = (1 – 0,494) ·(1 – 0,494) = 0,26;

R(Д´) = (1 – R(Г´)) ·(1 – R(7´)) = (1 – 0,26) · (1 – 0,309) = 0,51;

R(Е´) = (1 – R(8´)) · (1 – R(9´)) = (1 – 0,259) · (1 – 0,222) = 0,59;

R(А´) = (1 – R(Б´)) · (1 – R(В´)) · (1 – R(Д´)) · (1 – R(Е´)) = = (1 – 0,123) · (1 – 0,05) · (1 – 0,51) · (1 – 0,59) = 0,17.

После внедрения мероприятий по улучшению условий труда на рабочем месте вальцовщика резиновых смесей исключатся следующие причины трав-

мирования:

2´ – недостатки в обучении безопасным приемам работы; 3´ – несовершенство эргономики;

4´ – несоответствие условий труда требованиям охраны труда (например,

недостаточное освещение); 6´ – использование ручного режущего инструмента.

Следовательно, риск травмирования изменится:

R(В´) = 1 – R(1´) = 1 – 0,494 = 0,506;

R(Г´) = 1 – R(5´) = 1 – 0,494 = 0,506;

R(Д´) = (1 – R(Г´)) · (1 – R(7´)) = (1 – 0,506) · (1 – 0,309) = 0,34;

R(Е´) = (1 – R(8´)) · (1 – R(9´)) = (1 – 0,259) · (1 – 0,222) = 0,59;

R(А´) = (1 – R(Б´)) · (1 – R(В´)) · (1 – R(Д´)) · (1 – R(Е´)) = = (1 – 0,123) · (1 – 0,506) · (1 – 0,34) · (1 – 0,59) = 0,12.

Был произведен расчет надежности методом «дерева неисправностей» для вальцов, а также расчет риска травмирования работающего методом по-

строения «дерева рисков». Как показали расчеты, система достаточно надежна. Риск при работе на вальцах резиносмесительных составляет R = 0,17. Однако после внедрения мероприятий по улучшению условий труда на рабочем месте вальцовщика резиновых смесей он уменьшился до R = 0,12, что позволяет от-

нести условия профессиональной деятельности к I классу – безопасные (R < 0,7 [9] или R < 10–4 [12]).

91

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

ИТЕХНОГЕННЫЙ РИСК»

3.1.Определение надежности объекта

Впериод нормальной эксплуатации постоянные отказы не проявляются,

инадёжность характеризуется внезапными отказами. Эти отказы вызываются неблагоприятным стечением многих обстоятельств и поэтому имеют постоян-

ную интенсивность, которая не зависит от возраста изделия:

λ(t) = λ = cоnst,

где λ = 1/mt; m t – средняя наработка до отказа (обычно в часах).

Здесь t – наработка до отказа i-го изделия; N – общее число наблюдений.

Тогда λ выражается числом отказов в час и, как правило, составляет малую ве-

личину.

Вероятность безотказной работы

Она подчиняется экспоненциальному закону распределения времени безотказной работы и одинакова в любых одинаковых промежутках времени в период нормальной эксплуатации.

Если работа изделия происходит при разных режимах, а следовательно, и

интенсивностях отказов λ j, то

P t exp n iti .

i 1

Задание 1

Определить в соответствии с вариантом (табл. 3.1) один из показателей надежности (вероятность безотказной работы P(t), время безотказной работы t

или интенсивность отказов λ в период нормальной эксплуатации).

92

5Определить P(t) концевого выключателя строгального станка при заданном времени безотказной работы в 5000 ч (λ = 3 · 10– 4 ч–1)

7Для транспортной машины задан гамма-процентный ресурс TГ = 99,95 %, который должен иметь место на протяжении 5 000 ч эксплуатации, определить соответствующую ему интенсивность отказов λ

93

3.2.Структурно-логический анализ технических систем. Расчет вероятности безотказной работы систем

Большинство технических объектов являются сложными системами, состоящими из отдельных узлов, деталей, агрегатов, устройств контроля, управления и т. д. Техническая система (ТС) – совокупность технических устройств (элементов), предназначенных для выполнения определенной функции или функций. При составлении структурной схемы придерживаются следующих правил:

1)элементы изображаются в виде прямоугольников и обозначаются номерами или индексами 1 (а);

2)одна сторона прямоугольника считается входом, другая – выходом для

сигнала;

3)элемент считается работоспособным, если сигнал со входа элемента проходит на выход;

4)отказ элемента делает невозможным прохождение сигнала;

5)линии, соединяющие элементы друг с другом, считаются абсолютно безотказными.

Выполняется деление объекта на элементы (системы):

1)по принципу действия (механическая часть, электрическая часть, гидравлическая часть и др.);

2)по характеру выполняемых работ;

3)по операциям, выполняемым машиной в течение цикла.

94

Степень деления может быть разной. Для расчета и оценки критериев на-

дежности подсистем достаточным будет их представление в виде отдельных сборочных единиц (корпус, вентилятор, воздуховод и т. п.).

Если же поставленная задача включает оптимизацию конструкции от-

дельных элементов, то деление должно быть более глубоким и доходить до уровня отдельных деталей.

Правила соединения элементов:

1) если отказ элемента приводит к отказу всего объекта, то элемент счи-

тается встроенным в структурную схему последовательно (рис. 3.1); 2) если отказ элемента не приводит к отказу всего объекта, то элемент

считается встроенным в структурную схему параллельно (рис. 3.2).

Работоспособность последовательной системы обеспечивается при усло-

вии, когда все n элементов системы находятся в работоспособном состоянии.

Безотказность работы i-го элемента зависит от безотказности других:

95

Отказ параллельной системы произойдёт при отказе всех элементов.

Задание 2

Зная значения надежности составных элементов, вычислить вероятность безотказной работы системы. Ответить на вопрос: надежна ли данная система.

Предложить мероприятия по увеличению надежности, рассчитать систему с ре-

зервным элементом.

Номер варианта и схемы

96

Номер варианта и схемы