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:

Технико-экономические показатели ППР
Для оценки различных вариантов ППР, составов машинно-дорожных отрядов (МДО) используют технико-экономические показатели: себестоимость работ, удельную трудоемкость работ, сменную выработку, уровень механизации, механоемкость и энергоемкость работ, коэффициент использования машин (форма для заполнен ...

Железнодорожный транспорт
В соответствии с поручением президента Российской Федерации и на основе методических рекомендаций, утвержденных правительством, Министерство транспорта совместно с ОАО «Российские Железные Дороги», научными организациями и с другими заинтересованными организациями, разработали проект «Стратегия раз ...

Расчет основных параметров складов
Характеристики склада Площади на товарных складах (рис. 5) обычно делят на помещения основного производственного назначения и вспомогательные. Первые служат для выполнения основных технологических операций, в том числе для хранения товаров, экспедиции и переработки. Вспомогательные помещения предна ...