3 Оцінка показників надійності еа з урахуванням відмов та відновлення

3.1 Мета заняття

Вивчення методики розрахунку показників надійності ЕА з урахуванням відмов та відновлення конструктивних елементів.

3.2 Методичні вказівки з організації самостійної роботи студентів

Надійність ЕА характеризується чотирма складовими: безвідмовністю, довговічністю, придатністю до зберігання та ремонтопридатністю. Такі вимоги до показників надійності висуваються ще на стадії розробки ТЗ.

Вже на початковому етапі технічного проектування на основі аналізу експлуатаційних характеристик елементної бази та заданих умов експлуатації, а також прийнятих наступних конструкторських вирішень про типові елементи заміни (ТЕЗ), конструктор оцінює показники безвідмовності та відновлення конструктивних елементів (вузлів, з яких компонується блок). Для всього ЕА розраховуються такі показники, як: середній час напрацювання на відмову, ймовірність безвідмовної роботи за заданий час, коефіцієнт готовності та деякі інші. Безпосередньо розрахункам цих показників і присвячене це заняття.

Готуючись до практичного заняття за даною темою, необхідно вивчити теоретичний матеріал попередніх лекцій і матеріал, викладений в основній [3, с. 252–262; 8, c. 105–110] та додатковій [7, c. 25–32] літературі.

3.2.1 Рекомендації з підготовки початкових даних

Перед початком вирішення даної задачі необхідно з’ясувати:

- загальну кількість модулів, які можливо відновити, та їх склад;

- інтенсивності відмов елементів, що входять до модулів, з урахуванням коефіцієнтів електричного навантаження та впливу кліматичних і механічних факторів середовища експлуатації (можливо скористатися даними таблиці [9] «Експлуатаційні характеристики ЕРЕ» за результатами лабораторної роботи №1);

- необхідний час відновлення кожного з модулів;

- допустимий час відновлення.

Зверніть увагу, що підготовка перерахованих даних відбувається в зазначеному нижче порядку:

- виконується попереднє виділення зі схеми електричної принципової модулів нижчих рівнів за критеріями: функціональної закінченості, забезпечення електромагнітної, теплової, механічної сумісності, технологічності та ремонтопридатності конструкції (що виконується у лабораторній роботі №3);

- для кожного з таких модулів розраховується сумарна інтенсивність відмов (наприклад, скориставшись даними додатка Б) за формулою:

, (3.1)

де – середнє значення інтенсивності відмов j-го елемента, що міститься в i-му модулі;

– кількість елементів даного типу, що входять до складу i-го модуля;

– коефіцієнти навантажень, які враховують електричні, кліматичні та механічні фактори експлуатації елементів [6, табл. 4.2–4.6].

Далі розраховується час відновлення кожного з вузлів за формулою:

, (3.2)

де – час, необхідний для встановлення факту несправності, год.;

– час, необхідний для локалізації несправності, тобто встановлення, який з модулів вийшов з ладу, год.;

– час для демонтажу зламаного модуля, год.;

– час для встановлення та електромонтажу справного модуля, год.;

– час, необхідний для можливого регулювання ЕА після встановлення справного модуля, год.

Потім за результатами розрахунків (3.1) і (3.2) складається і заповнюються таблиця, приклад якої наведено нижче.

Таблиця 3.1 – Інтенсивності відмов і час відновлення модулів нижчого рівня

Найменування вузла, що компонується	Сумарна інтенсивність відмов елементів , год.	Час відновлення вузла, год.
Модуль підсилювача
Модуль індикації
...	...	...
Передня панель
Для усього ЕА

Встановлюють допустимий час відновлення t_д всіх вузлів, виходячи з їх конструкторських особливостей. У деяких випадках t_д вибирається рівним максимальному часу з даних, наведених в останній колонці (табл. 3.1).

3.2.2 Розрахунок показників безвідмовності та ремонтопридатності ЕА

За початковими даними проводять розрахунок надійності.

1. Сумарна інтенсивність відмов усіх модулів, 1/год.:

та середнє напрацювання до першої відмови без урахування відновлення, год.:

. (3.3)

2. Ймовірність безвідмовної роботи без урахування відновлення за час t:

. (3.4)

3. Середній час відновлення модулів, год.:

.

4. Ймовірність відновлення ЕА за допустимий час знаходиться, як:

, (3.5)

вважаючи, що моменти відновлення підкоряються розподілу Ерланга.

5. Середнє напрацювання на відмову з урахуванням відновлення, год.:

.

6. Ймовірність безвідмовної роботи з урахуванням попередніх відмов та відновлення за будь-який час t:

. (3.6)

На занятті розрахунок необхідно проводити для двох величин часу t₁=1000 год. та t₂ =Т_с (де Т_с. – заданий за ТЗ час напрацювання на відмову ЕА, що проектується). У такому випадку оцінка середнього напрацювання на відмову та ймовірність безвідмовної роботи може бути використано для порівняння.

Отримані за результатами розрахунку характеристики безвідмовності та ремонтопридатності відповідають одному варіанту виділення модулів нижчих рівнів з електричної схеми. Якщо розглянутий варіант відповідає заданим вимогам Т3 до надійності, то він приймається за основу. В іншому випадку може бути поставлена задача визначення оптимального варіанта виділення вузлів (що приймаються як ТЕЗ) за критерієм забезпечення заданого показника надійності (задача синтезу). Наприклад, якщо основним показником надійності вибрана величина для , то за формулою (3.6) визначається необхідна ймовірність відновлення , а за її значенням з трансцендентного рівняння (3.5) знаходять необхідне відношення . Далі методом послідовних наближень розглядають варіанти виділення зі схеми модулів, які містять меншу кількість елементів, ніж у попередньому варіанті (для них час буде меншим). Такий послідовний ітеративний процес надає можливість найти оптимальний варіант.

3.2.3 Порядок виконання роботи

1. Проаналізувати варіант виділення модулів нижчих рівнів зі схеми електричної принципової, виконаний на лабораторній роботі №3, розрахувати для кожного з модулів сумарну інтенсивність відмов за формулою (3.1).

2. Визначити необхідний час відновлення кожного з модулів за формулою (3.2) та розрахувати середній час відновлення усього ЕА.

3. За результатами розрахунків заповнити табл. 3.1 та вибрати допустимий час відновлення, керуючись рекомендаціями п. 3.2.1.

4. Розрахувати показники безвідмовності без урахування відновлення , за формулами (3.3), (3.4) для t₁ =1000 год. та t₂=Т_с.

5. Розрахувати показники безвідмовності з урахуванням відновлення , для t₁ =1000 год. та t₂=Т_с.

6. Порівняти показники безвідмовності для розглянутих випадків. Зробити висновок про якість компонування за отриманими показниками надійності.