Файл: Методические указания и индивидуальные задания для студентов, обучающихся по направлению 20. 03. 01 Техносферная безопасность Составитель.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.03.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 6

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
. (5)

При смешанном соединении применяются различные схемы соединений, например, «два из трех», при которой система остается работоспособной, благодаря исправному состоянию любых двух элементов (рис. 3)

P(t)=p3(t)+3p2(t)·q(t). (6)

Вероятность безотказной работы системы в течение всего временного интервала определяется выражением вида

P(t)=p1(t1)·p2(t2)·p3(t3)·… pn(tn), (7)

где t1; t2,..., tn− интервалы времени, соответствующие вероятностям отказов подсистем p1, p2, ..., pn.



Рис. 2. Параллельное соединение Рис. 3. Соединение два из трех

Пример.В соответствии с техническим заданием разработана конструкторская документация на изделие типа подвижного транспорта. Требуется рассчитать вероятность безотказной работы и коэффициент готовности для трех элементов и всей системы при экспоненциальном законе распределения для структурной схемы надежности ТС (рис. 4).



Рис. 4. Структурная схема надежности ТС

Данные для расчета:

  • элемент №1:

  • количество устраненных отказов n1=5;

  • количество циклов N1=5000;

  • длительность одного цикла работы tц=6 ч;

  • среднее время восстановления одного отказаTв1=20 ч;

  • элемент №2:

  • количество устраненных отказов n2=8;

  • количество циклов N2=4000;

  • длительность одного цикла работы tц=6 ч;

  • среднее время восстановления одного отказаTв2=10 ч.

  • элемент №3:

  • исходные данные сведены в таблицу (табл. 1);

  • среднее время восстановления одного отказаTв3=5 ч;

  • среднее время наработки на отказ Tо3=8000 ч;

  • структурная схема надежности электроавтоматики (рис. 5).

Таблица 1

Таблица интенсивности отказов

Элемент
на схеме
Интенсивность

отказов,

λ·106 ч-1
Коэффициент

условий

применения, Ку
Число
элементов
в системе, п
Суммарная
интенсивность отказов,
Λ=п·Ку·λ·10-6 ч-1

1.Резистор
87,0
1,0
5
435,00

2. Электромагнит
173,7
1,5
10
2605,50

3. Диод 2Д106А
208,0
1,5
1
312,00

4. Диод 2Д106А
208,0
1,5
1
312,00

5. Реле РЭС 47
43,4
1,2
1
52,08

6 Контактор
870,0
1,0
1
870,00

7.Датчик температуры ТС-37
608,0
1,0
1
608,00




Рис. 5. Структурная схема надежности электроавтоматики

Решение

Расчет надежности элемента 1

Вероятность безотказной работы P1(t):

.

Для определения коэффициента готовности необходимо найти среднюю наработку на отказ



Примем наработку за указанный период:

=N1·tц =5000·6=30000 ч.

Наработка на отказ:



Коэффициента готовности:



Расчет надежности элемента 2

Вероятность безотказной работы P2(t):

.

Примем наработку за указанный период:

=N2·tц =4000·6=24000 ч.

Наработка на отказ:



Коэффициента готовности:



Расчет надежности элемента 3

Для расчета надежности элемента 3 представим структурную схему в виде пяти ветвей I, II, III, IVи V (рис. 6).








а
б
в
г
д

Рис. 6. Ветви структурной схемы:

а – ветвь I (последовательное соединение); б – ветвь II (смешанное соединение – поканальное резервирование); в – ветвь III (соединение два из трех);
г, д – ветвь IV, V(параллельное соединение – поэлементное резервирование)

Ветвь I

Надежность найдем по формулам (1, 3)



Ветвь II

Найдем надежность последовательных соединений (1, 3)



Надежность ветви (5)

.

Ветвь III

Для расчета воспользуемся формулами (3, 6):





Ветви IV, V

Для расчета воспользуемся формулами (1–3):





;

.

Надежность системы электроавтоматики (5)



Коэффициент готовности:



Надежность всей системы (рис. 5.)



Коэффициент готовности всей системы



Задание

Рассчитать вероятность безотказной работы и коэффициент готовности для трех элементов и всей системы электроавтоматики при экспоненциальном законе распределения для структурной схемы надежности ТС (рис. 7).

Данные для расчета элементов №1 и №2 представлены в таблице 4. Среднее время восстановления одного отказа составилоTв3=10 ч, среднее время наработки на отказ Tо3=10000 ч. Данные по интенсивности отказов сведены в таблицу (табл. 5).

Таблица 4

Данные по элементам №1 и №2

Показатели
Вариант

1/11
2/12
3/13
4/14
5/15
6/16
7/17
8/18
9/19
10/20

Элемент №1

Количество устраненных отказов n1
6/7
7/8
8/9
9/10
10/11
4/5
5/6
6/7
7/8
8/9

Количество циклов N1
4000
5000
6000
7000
8000
4000
5000
6000
7000
8000

Длительность одного цикла работы tц
8
9
10
11
12
5
6
7
8
9

Среднее время восстановления одного отказаTв1
40
50
60
70
80
30
40
50
60
70

Элемент №2

Количество устраненных отказов n1
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Количество циклов N1
5000
6000
7000
8000
9000
4000
5000
6000
7000
8000

Длительность одного цикла работы tц
6
7
8
9
10
5
6
7
8
9

Среднее время восстановления одного отказаTв2
20
30
40
50
60
10
20
30
40
50




Рис. 7. Структурная схема надежности электроавтоматики

Таблица 5

Таблица интенсивности отказов

Показатель
Элемент

на схеме
Интенсивность

отказов, λ·106 ч-1
Коэффициент

условий применения, Ку
Число элементов
в системе, п

Варианты

1,2,3,4,5
6,7,8,9,10
1,2,3,4,5
6,7,8,9,10
1,2,3,4,5
6,7,8,9,10

1.Резистор
97,0
57,0
1,5
1,5
10
5

2. Электромагнит
153,6
158,6
1,5
1,0
5
10

3. Диод
108,0
110,0
1,0
1,5
1
1

4. Диод
108,0
110,0
1,5
1,0
1
2

5. Реле

53,4
63,4
1,2
1,2
2
1

6 Контактор
970,0
680,0
1,0
1,3
1
1

5. Промежуточный КОНТРОЛЬ

После завершения изучения дисциплины студенты сдают экзамен.


5.1. Темы для подготовки к экзамену

  1. Надежность технических систем: общие сведения

  2. Показатели надежности технических систем

  3. Методы обеспечения надежности технически систем

  4. Методы анализа надежности технически систем

5.2. Образец содержания билет для студентов,
обучающихся по классической заочной форме

  1. Дайте определения понятиям: «Надежность» и «Предельное состояние»

  2. Дайте краткую характеристику метода анализа надежности «дерево отказов».

  3. Решите задачу

Известно, что интенсивность отказов λ = 0,05 ч–1, а среднее время восстановления tв=20 ч. Требуется вычислить коэффициент готовности и функцию готовности изделия. Закон распределения экспоненциальный.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Литература обязательная

  1. Курс лекций по дисциплине «Надежность технических систем» (презентации) (электронный ресурс) // URL: http://portal.tpu.ru:7777/SHARED/m/MBB/uchebnaya_rabota/NTSTR/Tab (дата обращения 10.10.2018).

  2. Чулков, Николай Александрович. Надежность технических систем и техногенный риск: учебное пособие [Электронный ресурс] / Н. А. Чулков, А. Н. Деренок; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт неразрушающего контроля (ИНК), Кафедра экологии и безопасности жизнедеятельности (ЭБЖ). — 1 компьютерный файл (pdf; 2.3 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2012. — Заглавие с титульного экрана. — Доступ из корпоративной сети ТПУ. — Системные требования: Adobe Reader.

Схема доступа: http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m339.pdf

  1. Барботько, Анатолий Иванович. Надежность технических систем и техногенный риск : учебное пособие для вузов / А. И. Барботько, В. А. Кудинов. — Старый Оскол: ТНТ, 2014. — 256 с.

http://catalog.lib.tpu.ru/catalogue/advanced/document/RU%5CTPU%5Cbook%5C299865

  1. Барботько, Анатолий Иванович. Надежность технических систем и техногенный риск : практикум для вузов / А. И. Барботько, В. А. Кудинов. — Старый Оскол: ТНТ, 2014. — 203 с. http://catalog.lib.tpu.ru/catalogue/advanced/document/RU%5CTPU%5Cbook%5C299867

  2. Рыков, В. В.. Надежность технических систем и техногенный риск : учебное пособие / В. В. Рыков, В. Ю. Иткин; Российский государственный университет нефти и газа им. И. М. Губкина (РГУ Нефти и Газа). — Москва: Инфра-М, 2016. — 192 с. http://catalog.lib.tpu.ru/catalogue/advanced/document/RU%5CTPU%5Cbook%5C338950

6.2. Литература дополнительная

Смотрите также файлы