Методы повышения надежности систем

 

Надежность изделия закладывается на этапе его проектирования, реализуется в процессе изготовления и поддерживается при эксплуатации. Исходя из этого, основными методами повышения надежности систем являются:

§ конструктивные;

§ технологические (на этапах проектирования и изготовления);

§ эксплуатационные.

 

К конструктивным методам относятся:

1) снижение количества элементов системы;

2) применение в системе элементов с высокой и приблизительно равновеликой надежностью;

3) выбор долговечных и прочных материалов, повышение запаса прочности элементов;

4) защита от разрушающих воздействий окружающей среды;

5) унификация и стандартизации применяемых элементов;

6) обеспечение контроле- и ремонтопригодности изделия;

7) обеспечение оптимального теплового и смазочного режимов работы изделия;

8)  применение эффективных устройств для очистки воздуха, топлива, масла и иных рабочих жидкостей;

9) конструктивное ограничение опасных последствий отказов элементов системы (гидрозамки, отсечные клапаны гидросистем, предохранители и т.д.);

10) защита от ошибочных действий оператора (водителя);

11) применение резервирования элементов системы (см. ниже).

К технологическим мероприятиям повышения надежности в процессе производства относятся:

1) подбор и текущий контроль качества материалов деталей;

2) упрочнение рабочих поверхностей деталей химико-термической обработкой или поверхностным пластическим деформированием;

3) нанесение специальных покрытий для повышения износо- и коррозионной стойкости деталей;

4) применение современных автоматизированных технологий, соблюдение технологий производства;

5) внедрение на предприятии системы обеспечения качества (например, ИСО 9000).

 

Эксплуатационные мероприятия повышения надежности включают в себя:

1) повышение квалификации персонала;

2) соблюдение требований нормативной эксплуатационной документации;

3) обеспечение нормальных режимов эксплуатации автомобиля;

4)  соблюдение правил технической эксплуатации, обслуживания, ремонта и хранения автомобиля;

5) оптимизация объема и периодичности диагностирования, ТО и ремонта.

 

 

Резервирование элементов системы

 

Как было указано выше, одним из методов конструктивного повышения надежности на этапе проектирования является метод резервирования -  создание дополнительных средств и возможностей для сохранения работоспособности системы при отказе одного или нескольких ее элементов (рис. 4.1 б, г, д).

Различают следующие методы резервирования:

§ прочностное;

§ структурное.

 

Прочностное резервирование предполагает использование принципа избыточности, при котором конструктивными методами на этапе проектирования умышленно завышается средний ресурс изделия над установленным технической документацией нормативным сроком его эксплуатации. Это достигается увеличением критичных размерных параметров деталей, применением более прочных материалов, увеличением жесткости конструкции, увеличением площадей сопрягаемых поверхностей и т.д.

Основным недостатком прочностного метода резервирования является увеличение стоимости и (или) массы изделия.

Примером применения прочностного метода резервирования в автомобилестроении является применение более толстых листов металла при изготовлении кузова.

 

Структурное резервирование заключается в введении в систему дублирующих элементов. При выходе из строя одного из элементов его функции частично или полностью переходят к дублирующему элементу, и изделие не прекращает своей работы.

Резервирование является структурной избыточностью, предполагающей наличие в системе дополнительных элементов, не являющихся функционально необходимыми при безотказной работе системы.

Применение резервирования позволяет существенно повысить вероятность безотказной работы машины. Например, двухконтурная система привода тормозов автомобиля, дублирование системы зажигания, запасное колесо и т.д. Последнее называется резервированием с замещением. Резервирование с замещением подразделяется на резервирование с ненагруженным резервом (холодное резервирование) и резервирование с нагруженным резервом (горячее резервирование) (рис. 4.1).

При резервировании с ненагруженным резервом резервные элементы в основном режиме эксплуатации находятся в отключенном состоянии и включаются только в случае отказа основного элемента. При резервировании с нагруженным резервом основной и резервный элементы работают одновременно в одинаковом режиме. При отказе одного из них вся нагрузка переходит на второй элемент.

 

а – последовательное соединение элементов: отказ любого из элементов приводит к отказу всей системы;

б – резервирование с замещением – ненагруженный резерв: в случае отказа основного элемента 1 включается резервный элемент 2. Отказавший элемент восстанавливается и ставится в резерв (например, запасное колесо автомобиля);

в – параллельная работа элементов - нагруженный резерв: в случае отказа элемента 1 функции обоих элементов выполняет элемент 2;

г, д – скользящий резерв: Аналогично случаю «б», но предусмотрена возможность нескольких вариантов замещения. В случае отказа основного элемента 1или 3 включается резервный элемент 2. Отказавший элемент восстанавливается и ставится в резерв.

 

Рис. 4.1. Схемы соединений элементов объекта

 

Контрольные вопросы

 

1. Понятие сложной системы. Виды соединений элементов сложной системы.

2. Вероятность безотказной работы сложной системы с последовательным соединением элементов.

3. Вероятность безотказной работы сложной системы с параллельным соединением элементов.

4. Вероятность безотказной работы сложной системы со смешанным соединением элементов.

5. Назовите три основных метода повышения надежности систем.

6. Методы прочностного и структурного резервирования.

 

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: