РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-АРТИЛЛЕРИЙСКОГО ВООРУЖЕНИЯ Баринов С.А.,Цехмистров А.В.

Военная Академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева


Номер: 12-2
Год: 2015
Страницы: 19-23
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

ракетно-артиллерийское вооружение, надежность, ремонт, безотказная работа, rocket-artillery armament, reliability, repair, trouble-free operation

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье проводятся обоснования расчетов основных показателей надежности элементов и систем изделий ракетно-артиллерийского вооружения.

Текст научной статьи

Под объектом в настоящей статье понимается изделие ракетно-артиллерийского вооружения определенного целевого назначения, рассматриваемое в период проектирования, производства, эксплуатации, ремонта, изучения, исследований и испытаний на надежность. Это могут быть как элементы, так и системы. Надежность изделия ракетно-артиллерийского вооружения можно определить как, совокупность свойств объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта и транспортирования. В состав надежности изделия ракетно-артиллерийского вооружения входят: безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение времени t; долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при заданной системе технического обслуживания и ремонта; ремонтопригодность - приспособленность объекта к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем технического обслуживания и ремонтов; контролепригодность - приспособленность объекта к контролю за параметрами его работы. Работоспособность изделия ракетно-артиллерийского вооружения есть состояние данного изделия (объекта), при котором значения всех параметров соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Предельное состояние изделия ракетно-артиллерийского вооружения - это состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно. Отказ можно определить как событие, состоящее в нарушении работоспособности изделия. Субъективно отказы можно разделить на внезапные и постепенные, зависимые и независимые, катастрофические и параметрические, полные и частичные. Для внезапных отказов характерно скачкообразное изменение параметров функционирования. Отказ узла относится к независимым, если он не является следствием других отказов. Отказы типа пробоя изоляции, заклинивания подшипников, разрушения вала, короткого замыкания - катастрофические. Параметрические отказы характерны для сложных изделий и выражаются в ухудшении качества функционирования. Кроме того, различают конструкционные, производственные и эксплуатационные отказы. Наработка есть продолжительность или объем работы объекта. Под наработкой до отказа понимается продолжительность или объем работы изделия (объекта) до возникновения первого отказа с момента начала его эксплуатации. Срок службы объекта - это календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние. Показатель надежности можно определить как количественную характеристику одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта. Показатели надежности можно разбить на две группы, характеризующие невосстанавливаемые (обмотки ротора и статора, щетки, подшипники) и восстанавливаемые (коллекторно-щеточный узел, подшипниковый узел, пускорегулирующая аппаратура) объекты. Для описания надежности невосстанавливаемых объектов используют: Вероятность безотказной работы P(t) - вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени не произойдет ни одного отказа. На основе статистических данных: , где N0 -число объектов в начале испытаний, n(t) - число отказавших объектов за время t. Вероятность отказа Q(t) - событие, противоположное и несовместное с безотказной работой: Частота отказов a(t) - отношение числа отказавших объектов в единицу времени к первоначальному их числу: Интенсивность отказов λ(t) - отношение числа отказавших объектов в единицу времени к их среднему числу на заданном промежутке времени: На рисунке 1 в качестве примера приведена кривая интенсивности отказов Рис. 1. Интенсивность отказов λ в зависимости от времени t Средняя наработка до отказа Тср - это математическое ожидание времени безотказной работы. По статистическим данным об отказах вычисляется Для восстанавливаемых объектов вводят дополнительные показатели, среди которых важными являются коэффициент готовности (Kg) и вынужденного простоя (Кр): где tpi - время работы между (i-1) и i-м отказами; tci - время простоя после i-гo отказа; n - число отказов. Число объектов, отказавших в момент времени t, интервалы времени между наступлением отказов можно рассматривать как случайные величины, значения которых определяются не только тем, что они по природе своей случайны, но и промежутком времени, на котором они рассматриваются. Объекты такого типа в математике называют случайными процессами. Надежность невосстанавливаемых элементов: Элементами называют составные части системы, которые рассматриваются как единое целое и не подвергаются дальнейшему расчленению. Надежность элемента нельзя изменить подобно изменению надежности системы за счет изменения ее структуры. Элементы можно разделить на две группы: А - неремонтопригодные (работают до первого отказа без последующего ремонта, так как это невозможно или невыгодно); В - ремонтопригодные, их срок службы состоит из чередующихся периодов работы и ремонта. Важнейшим показателем является срок службы Т, являющийся случайной величиной с функцией распределения вероятности: Плотность распределения вероятности времени безотказной работы Надежность - это вероятность того, что элемент будет выполнять свои функции в течение некоторого промежутка времени в заданных условиях эксплуатации. Срок службы элемента заканчивается: в тот момент, когда его рабочие характеристики уже не могут считаться удовлетворительными. Таким образом, мы различаем функцию надежности N(t) и функцию отказов R(t) Интенсивность отказов λ(t). Для малых отрезков времени λ(t) • Δt - это вероятность того, что элемент, прослуживший до момента it, выйдет из строя на промежутке Δt. Отсюда: Интенсивность отказов может быть найдена как Средний наработок на отказ (математическое ожидание времени безотказной работы) Надежность восстанавливаемых элементов. Если элементы могут быть восстановлены вследствие ремонта, то возможны следующие ситуации: 1. Элементы восстанавливаются в условиях идеального ремонта. 2. Наряду с восстановительными идеальными ремонтами, применяют и предупредительные ремонты. 3. Элементы восстанавливаются в условиях реального ремонта. Идеальный ремонт. Рассмотрим идеальный ремонт - ремонт, выполняемый мгновенно, элемент после ремонта можно считать новым (на практике - замена на новый). Основное отличие от предупредительного ремонта - там были фиксированные промежутки времени между ремонтами, здесь они - случайные, следующие за отказами. Установим связь между интенсивностью отказов и плотностью распределения сроков службы для идеально ремонтируемых элементов. Пусть f1(t) - плотность до первого отказа, которая должна совпадать с общей fT(t), f2(t) - до второго отказа и т.д. Чтобы найти f2(t), предположим, что отказ произошел в окрестности некоторого времени τ˂t и, следовательно, длительность второго срока службы, между первым и вторым отказами, равна t - τ. Вероятность того, что второй отказ произойдет на промежутке [t, t+Δt], для каждого данного τ равна и для всех τ < t Аналогично можно выразить плотность для k-го отказа: Поскольку все плотности выражаются через первую, которая в свою очередь совпадает с плотностью сроков службы элемента, можно найти интенсивность отказов. Полная вероятность отказа на [t, t + Δt] равна сумме вероятностей того, что в этом промежутке произойдет первый отказ, второй отказ и т.д.: ПРИМЕР. Рассмотрим элементы с экспоненциальным распределением сроков службы λ=1 и построим график Рис. 4. Изменение плотности распределения времени безотказной работы восстанавливаемых элементов при идеальных аварийных ремонтах (первом, втором, третьем и четвертом) , , Таким образом, идеальный аварийный ремонт увеличивает вытянутость распределения вдоль оси времени. При этом вероятность до первого отказа за время t = 1 составляет 0.632. С такой же вероятностью второй отказ может наступить уже через 2.145, третий - 3.258 и т.д. единиц времени. Выражения для плотностей распределения времени f2(t), f3(t) и т.д. в приведенном выше примере найдены непосредственным интегрированием, которое для исходного экспоненциального распределения легко выполняется с помощью символьного процессора пакета MathCad: Несложно обнаружить закономерность: Для других используемых в теории надежности распределений времени безотказной работы получить аналитическое решение не представляется возможным. В то же время для решения практических задач можно создать программу численного поиска послеремонтных плотностей распределения.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.