Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РЭС

Евстафьев В. В., Енгибарян И. А., Сахаров И. А.,

2.1. Краткие сведения из теории

Надежность – свойствo объекта (изделия, конструкции) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах в условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать:

– безотказность;

– долговечность;

– ремонтопригодность;

– сохраняемость

или определенные сочетания этих свойств.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Показатели безотказности:

– вероятность безотказной работы P(t);

– параметр потока отказов ω(t) – число отказов за единицу времени;

– средняя наработка на отказ .

P(t) – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает (вероятность того, что время безотказной работы t0 объекта больше некоторого заданного времени).

где N(0) – число исправных объектов в начале испытания; N(ti) – число объектов, не отказавших ни разу за время ti.

сходится по вероятности к P(t).

где Δni – число объектов, отказавших за время Δt; N – число объектов в начале испытания.

В сложном объекте (РЭС) результирующий поток отказов равен сумме отказов отдельных элементов:

Основным типом потока отказов РЭА в условиях эксплуатации является простейший, т.е. поток, удовлетворяющий условиям ординарности, стационарности, отсутствия последствия. При этом функция плотности и распределения вероятности описывается экспоненциальным законом:

f(t) = ωe–ωt;

P(t) = e–ωt;

ω(t) = ω = const,

где T0 – среднее число часов работы между двумя соседними отказами (наработка на отказ).

если использовались N однотипных объектов.

Для простейшего потока

Ремонтопригодность – свойство объекта (РЭС), заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Показатели ремонтопригодности:

– средняя продолжительность текущего ремонта Tт.р;

– интенсивность ремонта (восстановления) μр;

– средняя продолжительность технического обслуживания

как математическое ожидание времени восстановления работоспособности:

где n – количество отказов (ремонтов).

Долговечность – свойство объектов (РЭС) сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. В отличие от безотказности предполагает возможные перерывы в эксплуатации, не связанные с отказами.

Показатели долговечности:

– средний срок службы ;

– гамма – процентный срок службы γсл, %;

– ресурс.

Математическое ожидание срока службы от начала эксплуатации до наступления предельного состояния:

где γсл, % – календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект РЭС не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженная в процентах.

Если рассматриваются ремонтируемые объекты,  – промежуток времени до среднего (капитального) ремонта.

Ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации (или возобновления после среднего или капитального ремонта) до наступления предельного состояния).

Сохраняемость – свойство объекта (РЭС) сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Параметры сохраняемости:

– срок сохраняемости:

– гамма – процентный срок сохраняемости – срок сохраняемости, достигаемый объектом с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.

Комплексные показатели надежности в отличие от частных характеризуют одновременно несколько свойств, составляющих надежность.

Комплексными показателями надежности являются:

– коэффициент надежности;

– коэффициент оперативной готовности;

– коэффициент технического использования;

– коэффициент сохранения эффективности.

Коэффициент готовности Kг – вероятность того, что объект (РЭС) окажется работоспособным (а не на ремонте) в любой произвольный момент. Если после отказа сразу предусматривается восстановление, то

Коэффициент оперативной готовности Kог – вероятность того, что в любой произвольный момент времени объект (РЭС) окажется в работоспособном состоянии и в течение времени t не будет отказа

Kог = Kг∙P(t).

Коэффициент технического использования

где T0Σ – суммарная наработка всех объектов; TPΣ – суммарное время простоев из-за плановых и не плановых ремонтов; TOΣ – суммарное время простоев из-за планового и не планового технического обслуживания.

Коэффициент сохранения эффективности

В сложных технических объектах применяется комплексный подход к повышению и (или) поддержанию надежности.

В современных РЭС рост количества комплектующих элементов опережает рост их безотказности, что приводит к уменьшению среднего времени безотказной работы и к увеличению времени вынужденного простоя аппаратуры.

Проблема – как из элементов с малым P(t) собрать «надежную» РЭС.

Пути:

– резервирование;

– «повышать», улучшить ремонтопригодность;

– другие варианты

Безотказность ↔ размен ↔ ремонтоспособность

На рис. 2.1 показана линия уровня соответствующая значению коэффициента готовности 0,99. В каждой любой точке этой линии уровня коэффициент готовности равен 0,99 при соответствующих значениях средней наработки на отказ (ось ординат) и среднего времени текущего ремонта (ось абсцисс). Если, например, уменьшилась средняя наработка на отказ от 3000 до 2500 ч (ухудшилась безотказность), то для обеспечения коэффициента готовности равный 0,99 можно уменьшить значение среднего времени текущего ремонта от 2,00 до 1,75 ч.

Рис. 2.1. Коэффициент готовности