Классификация отказов представлена на рис. 4, 5.
|
|
|
|
И |
|
|
|
Д |
|
Рис. 4. Классификация отказов |
||||
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 5. Виды отказов по ГОСТ Р 53480–2009
Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования [3, 6, 14].
6
Исходя из определения можно сделать вывод о том, что надежность есть совокупность ряда свойств технологической системы (см. рис. 6).
Рис. 6. Понятие надежности
|
И |
Д |
|
А |
|
Очевидно, что надежность системы находится в прямой зависимости от количества элементов, о разующих данную систему, и значений их
характеристик. Увел чен е ч сла |
элементов приводит к снижению |
|||
|
С |
|
|
|
безотказности работы с стемыбв целом, а число ее возможных состояний |
||||
резко возрастает, наче |
говоря |
энтропия |
технологической системы |
|
возрастает. |
и |
|
|
|
Выделяют |
единичные |
и комплексные |
показатели надежности. К |
|
единичным показателям надежности можно отнести, например средний ресурс. Комплексными показателями соответственно будет совокупность единичных показателей: сохраняемость или вероятность безотказной работы, средний ресурс и сохраняемость.
Единичные показатели надежности представлены на рис. 6.
1.Что понимается под надежностью?
2.Перечислить виды отказов.
3.Дать определение долговечности.
4.Назвать единичные показатели надежности.
5.Привести классификацию отказов.
7
Случайное событие – событие, которое в результате опыта может произойти или не произойти [10]. Случайные события (отказы, восстановления, повреждения) образуют случайные потоки и случайные процессы (см. рис. 7).
Поток событий – последовательность событий, происходящих одно за другим в определенные интервалы времени, например отказы восстанавливаемого устройства [10]. Под действием потока отказов и потока восстановлений техническое устройство может находиться в различных состояниях (полного отказа, частичного отказа, работоспособное).
Случайный процесс – переход устройства из одного состояния в
другое [10]. |
И |
В свою очередь мерой наступления случайного события является |
|
случайная величина. Случайная величина – величина, которая в результате опыта может принимать то или иное значение, причем заранее
неизвестно, какое именно. Она может быть дискретной (число отказов за |
|||
время t) и непрерывной (время наработки до отказа). |
|||
|
|
|
Д |
|
|
А |
|
|
б |
|
|
и |
|
|
|
С |
|
|
|
Рис. 7. Случайные события и процессы
Известны следующие случайные характеристики: вероятность, P, математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение, функция распределения случайной величины, корреляционные моменты различных порядков. За величину вероятности можно принять относительную частоту события, представляющую собой отношение числа испытаний, в которых событие появилось, к общему числу фактически произведенных испытаний [10]
8
P = mN ,
где N – общее количество опытов; m – количество положительных исходов.
Математическое ожидание (среднее значение) определяется по формуле [2, 3, 8, 10, 11, 13]
N |
N |
xi |
|
|
mx = ∑Pi xi ≈ x = ∑ |
, |
|||
N |
||||
1 |
1 |
|
||
где xi – значение случайной величины.
Математическое ожидание постоянной величины C равно самой постоянной [10]
mC = C .
Математическое ожидание произведения взаимно независимых случайных величин равно произведению математических ожиданий сомножителей [10]
случайной величины относительно своего математического ожидания.
mx x |
...x |
= mx |
mx |
2 |
...mx |
n |
. |
|
|
||||
|
1 2 |
|
n |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
Математическое ожидание суммы случайных величин равно сумме |
|||||||||||||
математических ожиданий слагаемых [10] |
|
|
И |
||||||||||
mx x |
|
|
= mx |
+mx |
|
|
|||||||
...x |
n |
2 |
|
+... +mx |
n |
. |
|||||||
1 2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Дисперсия случайной величины |
характеризует степень рассеяния |
||||||||||||
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||||
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Чем больше дисперсия, |
тем в олее широком диапазоне изменяется |
||||||||||||||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
значение случайной вел ч ны. Д сперсия определяется по формуле [10] |
|||||||||||||||||
|
|
1 |
N |
i |
|
2 |
|
|
N |
|
i |
|
x |
|
2 |
i . |
|
|
|
|
|
∑ |
|
|
|
|
∑ |
|
|
|
|
||||
|
D = |
б(x − x) |
|
= |
|
(x |
|
−m |
|
) |
|
P |
|||||
|
|
|
N −1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
Одним из свойств дисперсии является то, что дисперсия постоянной |
|||||||||||||||||
равна нулю. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Среднеквадратическое отклонение [10] |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
С |
|
|
|
|
S = |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
может |
|
|
D |
|
охарактеризован функцией |
||||||||||
Случайный процесс |
|
|
быть |
|
|||||||||||||
распределения. Функция (закон) распределения случайной величины, F(x), – это соотношение, устанавливающее связь между значениями случайной величины и их вероятностями [10].
Производная функции распределения по случайной величине, называется плотностью распределения [10]
.
Математические свойства плотности распределения [10]
9
.
Рассмотрим пример определения характеристик случайных процессов на примере мониторинга сброса солей никеля со сточными водами в поверхностный водный объект, который дал следующий ряд значений
концентрация, мг/л |
x1 |
|
x2 |
|
x3 |
x4 |
|
x5 |
x6 |
объем сточных вод, м3/с |
y1 |
|
y2 |
|
y3 |
y4 |
|
y5 |
y6 |
Норматив ПДС солей никеля установлен в размере 0,08 г/с. |
|||||||||
Выполним анализ результатов наблюдений. |
таблица t-распределения |
||||||||
Для решения задачи |
потребуется |
||||||||
Стьюдента (см. табл. 1). |
|
|
|
|
И |
q, |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величина массового |
сброса загрязняющего |
вещества |
г/с, со |
||||||
сточными водами определяется произведением значения концентрации загрязняющего вещества С, г/м3 (мг/л), на величину расхода сточных вод
W, м3/с |
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qNi = C |
. |
W, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где С – значение средней концентрации солей никеля, г/м (мг/л); W – |
|||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
значение среднего расхода сточных водД, м /с. |
|
|
|
|
|||||
Предположим, что случайные величины – результаты наблюдений в |
|||||||||
выборках – подчиняются нормальному распределению. |
|
|
|
|
|||||
Для получен я средн х значений необходимо |
|
подвергнуть |
|||||||
статистической обработке |
брезультаты наблюдений. На |
первом этапе |
|||||||
следует проверить, нет ли в данных выборках «промахов». |
|
|
|
||||||
Для полученной выборкиирассчитывается |
|
|
|
|
|||||
|
= 1 |
n |
|
|
|
|
|
|
|
а) среднее значение х |
∑хi ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
n |
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
( х − х)2 |
. |
|||
б) среднеквадратическое отклонение (СКО) s = ∑ |
i |
−1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
n |
|
|
|
10