Измерительное устройство

сравнит. уст-во заданная

величина

воздействие вых.

ЭТУ юстировщик

(вх. вел.) (погреш.)

юстировочное

устройство

Рисунок 6 – схема юстировки изделия

Юстировка позволяет компенсировать влияние только внутренних возмущающих воздействий и проводится во время или после сборки изделия.

3.компенсации, т.е. постоянного уровновешивания действующих на ЭТУ внутренних или внешних возмущений. Компенсатор выполняется либо в виде замкнутого (регулирование), либо разомкнутого (управление) контура.

Инвариантность НТС может быть обеспечено только по отношению к какому-то одному, как правило, домирующему воздействию. Реализация инвариантной системы может быть обеспечено различными способами. Один из наиболее общих – принцип двухканальности, при реализации которого реакция двух каналов на воздействие взаимно компенсируется. Для ЭТУ широкое распространение получила настройка на период Шулера.

Лекция 5. Надежность технических систем

1. Надежность.

2. Параметры надежности.

3. Отказы элементов и систем.

4. Повышение надёжности.

5. Повышение надёжности.

Надежность и точность большинства ЭТУ, используемых на ЛА, взаимосвязаны: изделие считается надежным, если его точностная характеристика отвечает требованиям ТЗ.

В отношении цели надежности различают два случая:

1.В течение всего времени эксплуатации должна поддерживаться очень высокая вероятность функционирования изделия. Основное требование в этом случае – безотказность работы (для большинства ЭТУ).

2.Изделие в эксплуатации должно быть оптимальным по потребительской стоимости (для ЭТУ общего назначения – производственные, лабораторные и т.п.). Потребительская стоимость определяется большим числом объективных качественных параметров: мощностью, размерами, массой, расходом материала, точностью, влиянием возмущений, затратами на ремонт, внешним оформлением, качеством защиты, стандартизацией, соответствием санитарно-гигиеническим требованиям. Эти параметры имеют различный вес и постоянно изменяются в соответствии с техническим прогрессом. Однако единых определений качества нет. С одной стороны, качество – совокупность свойств ЭТУ, которые без учета вида его применения позволяют только выделять это изделие в ряду других; с другой стороны, качество–совокупность свойств, которые удовлетворяют требованиям, предъявляемым к изделию. Таким образом, качество может быть, и абсолютным, и относительным.

Качество определяется как параметрами изделия, которое характеризует его состояние к определенному моменту времени, чаще всего к моменту выпуска, так и параметрами, используемыми для описания свойств изделия в течение длительного периода времени. К первой группе относят:

-параметры характеризующие назначение изделия (мощность, производительность, затраты);

-параметры, характеризующие воздействие окружающей среды и параметры характеризующие условия труда (СРТ антропометрия, психология, физиология);

-показатели эстетичности;

-показатели стандартизации;

-показатели заняты

Ко второй группе относятся все параметры описывающие изменения свойств ЭТУ во времени. Они и определяются надежностью, т.е. способностью изделия отвечать цели своего применения в течении определенного периода времени.

Итак надежность – свойство изделия, описывающее изменение его качества с учетом выхода из строя, ремонта и технического обслуживания Параметры надежности могут быть получены только для нескольких изделий или при наблюдении за одним изделием в течении длительного времени. Поэтому они имеют вид прогноза с определенной вероятностью. Этим и определяется различие между параметрами обеих групп: первые даются определенно (с определенным допуском), вторые – по вероятностным оценкам.

Техническая надежность – свойство, характеризующее выполнение изделием заданных функций в определенном временном интервале при сохранении значений установленных параметров в определенных пределах, соответствующих заданным режимам работы, условиям эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортирования (см. схему на рис.6).

1.В течение всего времени эксплуатации должна поддерживаться очень высокая вероятность функционирования.

техническая надежность

структура ЭТУ условия

элементы: расположение: изготовление: использование:

-изготовление -удобство -документация -упаковка

-назначение обслуживания -освоение -хранение

размеров, до- -ремонтнопри- -технология -транспорт

пусков годность производства -установка

-выбор -резервирование -организация - эксплуатация

материала производства -ТО

-контроль -уход

качества -нагрузки

Рисунок 7 – факторы, определяющие техническую надежность изделия

Анализ приведенных на схеме факторов позволяет сделать вывод о том, что параметры надежности характеризуются различными единицами и не суммируются, а, следовательно, надежность можно повысить различными способами.

Техническая надежность связана с отказом, который наступает тогда, когда изделие перестает выполнять свою функцию. Отказы подразделяются на:

-полный, когда функционирование системы невозможно;

-частичный, т.е. функционирование возможно при выходе за допустимые пределы какого – либо параметра;

-катастрофический – неожиданный;

-внезапный – за очень короткое время;

-постепенный – в результате плавного изменения параметров изделия;

-перемежающий – в результате многократно возникающих, зависящих от нагрузки, изменений параметров;

-независимый – из-за собственного отказа какого – либо элемента;

-зависимый – из-за отказа другого элемента;

-приработочный, возникающий на фазе приработки;

-случайный – возникает при нормальной эксплуатации в результате статистического взаимодействия большого числа не зависящих друг от друга факторов, характеризуется постоянством интенсивности отказов;

-отказ в результате старения – возникает в конце периода эксплуатации из-за износа, усталости и т.п.;

-систематический – от известной взаимосвязи влияющих факторов, к определенному моменту времени интенсивность отказов меняется;

-конструкционный;

-производственный;

-эксплуатационный.

Параметры надежности.

1.Вероятность отказа:

F(t)=p(Tt),

которая показывает, что срок службы изделия Т меньше (или равен) заданному времени работы t с вероятностью р.

2.Вероятность безотказной работы:

R(t)=l-F(t)=1-p(T>t),

показывающая, что срок службы изделия Т, превышающий заданный t, определяется с вероятностью (1-р).

Очевидно, что

R(t)+F(t)=1

Вероятность безотказной работы характеризует срок службы до отказа. Поэтому она используется для оценки надежности неремонтируемых изделий.

Определим указанные параметры для приведенного ниже графика отказов за срок службы T=t₀+t:

N0

N(t)

N(t+t) NA(t)

t0 t t1

Рисунок 8 – график отказов

Здесь обозначено:

No – общее число изделий к моменту времени to;

N(t) – число исправных изделий

N_а(t) – число изделии, вышедших из строя

t₁=t₀+t.

Очевидно, что при tt₀ и t0, N(t)=N₀

Тогда

3.Плотность вероятности отказов характеризует скорость наступления отказов и определяется в виде

или

4.Интенсивность отказов

при t0

Следовательно, интенсивность отказов является функцией «возраста» изделия. Интенсивность имеет размерность [число отказов/час] и зависит от условий эксплуатации изделия (функциональные нагрузки) и условий окружающей среды.

Взаимосвязь между вероятностью безотказной работы и интенсивности определяется последней формулой, которая может быть записана в виде:

В частности при (t) – const

5.Средняя наработка на отказ определяется средним значением функции плотности вероятности:

После интегрирования по частям с учетом

отсюда получим:

В частности при  - const:

т.е. средняя наработка на отказ обратна интенсивности отказов.

Для невосстанавливаемых изделий значения  характеризует среднее время до наработки до отказа, а для восстанавливаемых – время между двумя отказами.

R(t)

1,0

0,9 R(t)=

0,37

/10 /20  t

Рисунок 9 – график интенсивности отказов

При известной наработки на отказ или интенсивности отказов можно рассчитать вероятность сохранения ЭТУ исправного состояния в течение определенного времени (см. рис.8).

Из графика следует, что t=0 вероятность безотказной работы R=37%, а при /10-R=90%. Таким образом, если =100час, то изделие остается работоспособным в течении этого времени с вероятностью 37%, в течении 10час – 90% и т.д.

При расчетах надежности требуется значение функциональной зависимости от времени всех перечисленных параметров. Поэтому эмпирически найденные характеристики надежности для удобства аппроксимируют известными законами распределения.