Основых тех.экспл. суд эл.об А5_
.pdf
|
Таблица 3.4. |
Параметры амортизаторов АКСС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
Размеры, мм |
|
|
|
|
кг |
||
|
|
|
|
|
Прогиб, |
|
|
|
|
|
|
|
Масса, |
|||
|
Тип |
Номинальная нагрузка Pz, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
кгс (Н) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
L |
B |
A |
H |
d |
d1 |
d2 |
h |
h1 |
h2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АКСС-10 |
|
10 (98) |
0,8 |
70 |
35 |
54 |
40 |
М 8 |
7 |
9 |
5 |
27 |
8 |
0,172 |
|
|
АКСС-15 |
|
15 |
(147) |
0,8 |
70 |
35 |
54 |
40 |
М 8 |
7 |
9 |
5 |
27 |
8 |
0,213 |
|
АКСС-25 |
|
25 |
(245) |
0,9 |
70 |
40 |
54 |
40 |
М 8 |
7 |
9 |
6 |
27 |
8 |
0,213 |
|
АКСС-40 |
|
40 |
(392) |
1,1 |
85 |
55 |
68 |
46 |
М 10 |
8 |
11 |
6 |
32 |
10 |
0,433 |
45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АКСС-60 |
|
60 |
(588) |
1,1 |
100 |
65 |
80 |
50 |
М 12 |
10 |
13 |
6 |
35 |
10 |
0,702 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АКСС-85 |
|
85 |
(834) |
1,4 |
120 |
70 |
100 |
60 |
М 14 |
11 |
15 |
8 |
42 |
11 |
1,155 |
|
АКСС-120 |
|
120 |
(1178) |
1,4 |
140 |
85 |
112 |
65 |
М 16 |
13 |
17 |
8 |
46 |
12 |
1,570 |
46
4. Эксплуатационная надежность средств автоматизации
4.1. Основные понятия и определения
Современное СЭО является сложным электротехническим комплексом, в состав которого входит большее число электрических устройств, приборов и блоков связанных между собой различного рода соединениями. Все основные элементы СЭО должны длительное время работать в специфических судовых условиях, сохранять свои технические показатели в заданных пределах. Выход из строя или отклонение выходных характеристик какого-либо прибора или устройства может привести к нарушениям работы основных элементов электрооборудования или к аварии.
Изучение надежности компонентов электрооборудования необходимо для получения информации о правильности выбора элементов и конструктивных мерах, которые следует реализовать для исключения нарушения их работоспособности.
Поэтому уже на самых ранних стадиях создания систем и средств автоматизации очень важно определить, насколько надежно будут работать выбранные схемы и конструкции, не будут ли выходить из строя составляющие их элементы, какие меры следует предпринять для обеспечения требуемых условий эксплуатации средств автоматизации.
Ответ на эти вопросы можно получить лишь после изучения надежности создаваемого изделия.
Надежностью называют свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени. Надежность любого изделия определяют применительно к тем условиям, в которых его будут эксплуатировать. Надежность как свойство изделия неразрывно связано с понятием отказа. Отказом называют событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Работоспособным считают изделие, способное выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Поэтому под отказом следует понимать не только полную утрату работоспособности изделия вследствие выхода из строя (пол-
48
ный отказ), но и отклонение параметров изделия от установленных пределов (частичный отказ). Например, снижение чувствительности или точности измерительного устройства какого-либо регулятора или датчика ниже допустимого предела является отказом, несмотря на то что устройство продолжает работать.
В зависимости от характера возникновения отказы подразделяют на внезапные и постепенные. Внезапные отказы возникают в результате резкого скачкообразного изменения основных параметров под воздействием многих случайных факторов, связанных с внутренними дефектами элементов, нарушением рабочих режимов, ошибками обслуживающего персонала и другими причинами.
Постепенные отказы – это следствие постепенных, плавных изменений характеристик элементов изделия, появляющихся в результате старения, скрытых изменений свойств материалов и т. д.
При рассмотрении вопросов надежности отказы в основном от-
носят к случайным, независимым событиям, появление которых точ-
но предсказать невозможно, так как они обусловлены совместным воздействием большого количества факторов и сложных процессов на выходные параметры изделия. Однако наряду с независимыми могут встречаться и зависимые отказы, возникающие вследствие действия других отказов. При анализе надежности элементов и соединений различают также отказы типов «обрыв», «короткое замыкание», ложное срабатывание.
Правильная формулировка понятия отказа имеет большое значение при определении надежности изделия.
От отказов следует отличать неисправности, под которыми подразумевают повреждения изделия, не вызывающие нарушения его работоспособности. К неисправностям относят, например, повреждения отдельных корпусных деталей аппаратуры, нарушение защитно-деко- ративных покрытий и др.
Для оценки надежности все изделия можно разделить на два основных вида: системы и элементы.
Системой называют совокупность двух или более совместно действующих изделий, предназначенных для самостоятельного выполнения заданных функций.
Элементом называют часть системы, выполняющую определенные ограниченные функции. Такое деление в достаточной мере
49
условно и зависит от того, на каком уровне рассматривается надежность изделия. В общем случае одно и то же изделие может быть представлено как в виде системы, так и в виде элемента. Например, блок электропитания системы управления при определении надежности всей системы можно рассматривать как элемент, а при определении надежности самого блока – как систему. Во втором случае в качестве элементов будут выступать входящие в состав блока усилители, трансформаторы, стабилизаторы и т. д. Простейшие элементы механических систем – детали, трубопроводы, соединения, а элементы электронных систем сопротивления, катушки, конденсаторы, реле, сельсины, электродвигатели, транзисторы, монтажные провода, пайки, контакты и т.д.
Элементы, входящие в состав системы, можно соединять между собой в различных сочетаниях. С точки зрения надежности различают три вида соединений элементов в системах: основное, параллельное и смешанное (рис. 4.1). Следует иметь в виду, что данные виды соединений могут не совпадать с принятыми в принципиальных схемах традиционными соединениями элементов (последовательным и
параллельным). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) |
|
|
|
б) |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э1 |
|
Э2 |
|
|
|
|
Э1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в) |
|
|
|
Э2 |
|
|
|
Э1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.1. Виды соединений элементов в системах: а – основное, б –параллельное, в – смешанное
Изделия могут быть ремонтируемыми и неремонтируемыми. Ремонтируемые изделия после возникновения отказа подверга-
ются ремонту и продолжают выполнять свои функции. Неремонти-
50
руемые изделия после отказа не восстанавливаются и подлежат замене.
Практически все системы управления являются ремонтируемыми изделиями. К неремонтируемым изделиям относят простейшие элементы, а также те блоки и узлы, ремонт которых в судовых условиях невозможен или нецелесообразен.
Надежность – весьма важный обобщающий показатель качества изделия. Надежное изделие должно обладать такими свойствами, как безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность.
Безотказность – свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени без вынужденных перерывов.
Ремонтопригодность – приспособленность изделия к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость – свойство изделия сохранять заданные эксплуатационные показатели в течение установленного срока хранения и транспортировки.
Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта.
Предельное состояние изделия определяют невозможностью его дальнейшей эксплуатации вследствие старения, износа, снижения безопасности обслуживания и т. д.
Приведенные выше определения и понятия позволяют только качественно охарактеризовать надежность изделия. Между тем для выполнения расчетов надежности, проведения сравнительной оценки изделий по надежности и выбора обоснованных требований к надежности необходимы количественные характеристики, определяющие надежность систем и элементов. К таким характеристикам, позволяющим достаточно полно оценить степень надежности большинства механических и электрических элементов, входящих в состав систем и устройств судовой автоматики, относят: интенсивность отказов ; вероятность безотказной работы в течение заданного времени p(t); наработку на отказ Тср; ресурс и срок службы.
При изучении и использовании указанных характеристик следует учитывать принятое ранее положение о том, что возникновение отказа есть случайное событие, заранее и достоверно предугадать появление которого невозможно. Вследствие этого большинство характери-
51
стик надежности имеет вероятностный характер, т. е. показывает степень объективно существующей возможности свершения рассматриваемого события. Рассмотрим указанные характеристики, способы их определения и существующие между ними зависимости. Интенсивность отказов λ.-характеристика, наиболее полно определяющая надежность элементов. Интенсивность отказов какого-либо элемента равна вероятности отказа этого элемента в единицу времени. Численное значение интенсивности отказов обычно определяют по результатам проведения специальных испытаний большого количества таких элементов на надежность или из опыта их эксплуатации. При этом если отказавшие элементы заменяют новыми и общее количество испытываемых элементов не меняется, интенсивность отказов находят как отношение числа отказавших за период испытаний или эксплуатации элементов п к произведению общего количества элементов No и времени испытаний или эксплуатации t:
(t) |
n |
(4.1) |
|
N0t |
|||
|
|
Из выражения (4.1) следует, что интенсивность отказов зависит от времени и имеет размерность
(t) |
1 |
|
|
1 |
ч 1 |
(4.2) |
|
[t] |
ч |
||||||
|
|
|
|
||||
Опыт эксплуатации изделий судовой автоматики показывает, что для большинства из них характер зависимости интенсивности отказов от времени имеет вид, представленных на рис. 4.2. Кривая изменения интенсивности отказов имеет три достаточно четко выраженных характерных участка. Участок I является периодом приработки элементов. В этот период наблюдается повышенное число отказов вследствие недостатков изготовления и монтажа, а также в связи с выходом из строя слабых элементов со скрытыми дефектами. По мере замены этих элементов новыми интенсивность отказов уменьшается.
52
p(t) 0
Рис. 4.2 Типичная зависимость интенсивности отказов от времени
Длительность периода приработки для сложных изделий нередко составляет сотни часов. Участок II соответствует периоду нормальной эксплуатации. В этот период интенсивность эксплуатации сохраняется примерно на одном уровне (λ≈const), а отказы носят в основном внезапный характер. Продолжительность этого периода обычно достигает несколько тысяч часов и зависит от среднего сока службы элементов и условий эксплуатации. На участке III интенсивность отказов быстро увеличивается вследствие износа и старения основной массы элементов. По достижении времени t2 эксплуатация должна быть прекращена
Интенсивность отказов в значительной мере зависит от условий эксплуатации (рис. 4.3). Особенно чувствительны к изменениям условий эксплуатации электронные элементы, у которых с повышением электрической нагрузки, а также температуры окружающей среды интенсивность отказов резко возрастает, а продолжительность периода нормальной эксплуатации сокращается. Численные значения интенсивностей отказов некоторых типов элементов приведены в литературе.
Вероятность безотказной работы за определенный период времени p{t) служит наиболее распространенной количественной характеристикой надежности элементов и систем.
Вероятность безотказной работы определяет вероятность того, что в заданном интервале времени tx-t2 при работе элемента или системы не произойдет ни одного отказа.
53
.
Рис. 4.3 Коэффициент изменения интенсивности отказов в зависимости от
назначения аппаратуры и условий ее эксплуатацииI – лабораторные условия, II – наземная тационарная аппаратура, IIIкорабельная аппаратура, IV – поездная аппаратура, V – самолетная аппаратура, VI – ракетная аппаратура
Для большинства изделий судовой автоматики зависимость вероятности безотказной работы от времени имеет вид, представленный на рис. 4.4. Как следует из характера кривой, вероятность безотказной работы обладает следующими свойствами:
0 p(t) 1 p(t) 1 при t 0
p(t) 0 при t
Рис. 4.4. Зависимость вероятности безотказной работы от врем ени
Численное значение вероятности безотказной работы за время t
54
может быть найдено по результатам испытаний данного типа элементов на надежность:
p(t) |
N0 |
n |
(4.2), |
|
N0 |
||||
|
|
|||
где Nb-начальное число испытуемых элементов; п-число элементов, отказавших за время t.
При наличии данных об интенсивности отказов элемента численное значение p(t) определяют по выражению
|
|
|
(t )dt |
|
|
p(t) e 0 |
exp( (t))dt , |
(4.3) |
0
где e = 2,718…-основание натуральных логарифмов; t- заданное время работы элемента.
Понятием обратным вероятности безотказной работы, является вероятность отказа q(t). Эти характеристики взаимно дополняют одна другую и связаны между собой следующими отношением:
p(t) q(t) 1 . |
(4.4) |
К количественным характеристикам надежности элементов и систем относят наработку на отказ, называемую так же средним временем безотказной работы и характеризующую среднее количество часов работы элемента между двумя соседними отказами. Если ряд элементов проработал за определенный календарный срок суммарное время Т и имел при этом n отказов, то среднюю наработку на отказ данного типа элементов определяют по выражению:
T |
T |
. |
(4.5) |
cp n
Наработка на отказ связана с вероятностью безотказной работы элемента соотношением
|
|
Tcp p(t)dt |
(4.6) |
0 |
|
Наработка на отказ является характеристикой, удобной для сравнения надежности однотипных изделий. Однако при ее использова-
55