Разработка структурной схемы и оценка её надёжности

Реальные технические устройства содержат большое число элементов. При этом увеличение числа элементов в системе в одних случаях приводит к уменьшению, а в других — к увеличению надёжности системы. Влияние числа элементов на надёжность проявляется в зависимости от того, как эти элементы соединены на структурной схеме (или модели) надёжности устройства.

Структурная схема или модель надёжности представляет собой логическую схему, составленную из символов элементов устройства исходя только из учёта влияния состояния элементов на работоспособность устройства.

В соответствии с этим различают схемы с последовательным и с параллельным соединениями.

Схема с последовательным соединением. Если отказ рассматриваемого элемента приводит к выходу из строя всего устройства, то на модели этот элемент включается последовательно.

Пусть, например, имеется гидравлическая цепь, (рис. 1, а) состоящая из трёх последовательно соединённых линий, вероятность безотказной работы которых р1, р2, р3. При отказе одного из трубопроводов системы происходит отказ всей системы. Поэтому структурная модель надежности цепи трубопроводов представляется последовательным соединением элементов (рис. 1, б).

Рис. 1. Структурная схема надёжности системы с последовательным соединением

Однако не всегда последовательное соединение на модели соответствует последовательному соединению на схеме. Например, при отказе гидрошланга к насосу НШ-39М (в гидросистеме вертолёта Ми-8) произойдет отказ всей гидросистемы, хотя данные элементы в системе соединены параллельно (рис. 2. а). Эти элементы на структурной модели соединяются последовательно (рис. 2. б).

Рис. 2. Структурная схема надёжности с последовательным соединением элементов при их параллельном соединении в реальной схеме

Рис. 3 Вероятности безотказной работы системы Рс последовательно соединенных элементов на схеме надежности (п = 1 .4 — число элементов в схеме; р — вероятность безотказной работы одного элемента)

Структурная схема надёжности, составленная из последовательного соединения минимально-необходимых для работы изделия элементов (то есть без резервирующих элементов), называется схемой основного соединения.

Общая интенсивность отказов последовательного соединения N элементов равна сумме их интенсивности отказов:

Вероятность безотказной работы изделия с последовательным соединением элементов равна произведению вероятностей их отказов:

В случае постоянства всех интенсивностей отказов:

Надёжность изделия с последовательным соединением элементов всегда ниже надёжности самого ненадёжного элемента из них.

Схема с параллельным соединением. На структурной модели надёжности какого-то изделия, на которой все п элементов соединены параллельно, система остается работоспособной при отказе одного, двух или любых сочетаний из n - 1 элементов.

Если система переходит в состояние отказа (теряет работоспособность) только после отказа всех её элементов, то на структурной модели надёжности эти элементы соединяются параллельно. Такое соединение элементов называют также резервирующим.

Информация по теме:

План перевозок грузов
Перевозки грузов автомобильным транспортом осуществляются на основе плана перевозок, который служит базой для расчёта парка подвижного состава, материально-технических средств, основных технико-эксплуатационных показателей работы автомобилей, численности работников и т. п. Он включает перечень осно ...

Обоснование размера производственной партии
В стадии проектирования технологических процессов величину (Х) производственной партии деталей можно определить ориентировано по следующей формуле: Где N – производственная программа изделий в год; n – число деталей в изделии, n = 1; t – необходимый запас деталей в днях для обеспечения непрерывност ...

Проход узкостями при заходе в порт
При следовании в порт Палермо с моря в точке с координатами φ=38º09,2'N λ=13º23,8’Е необходимо снизить ход до СПХ и лечь на курс 1800 и пройти им 2,1 мили до точки с координатами φ=38º07,3'N λ=13º23,0’Е в этой точке ожидаем лоцмана. Приняв лоцмана надлежит ле ...