Расчет надежности блоков БМРЦ

Московский государственный университет

путей сообщения (МИИТ)

Кафедра: «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине

«Основы теории надежности»

                                                Расчет надежности блоков  БМРЦ

 

 

 

                                                                                         Выполнил: ст. гр. ТУС-362

                                                                                                                Ананьев С.В.

 

Проверил: Табунщиков А.К.

 

 

 

 

 

Москва 2014

 

                                              Группа  ТУС -                  Студент 

 

Исходные данные к  курсовой работе по ОТН:

 

Интенсивность отказов реле: λ0=1.1*10-6

Коэффициент нагрузки реле=0.2

Температура=200 С

Количество реле группы СП-69=

Число паек блока СП-69=

Число проводов СП-69=

Число контактов СП-69=

Число реле блока НПМ=

Число проводов НПМ=

Число контактов НПМ=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Выдал                                  Табунщиков А.К.

 

 

 

Содержание

Введение                                                                                                                      4

1. Расчет надежности элементов БМРЦ       4 

2. Расчет надежности реле         6

3. Расчет надежности  блока исполнительной группы СП-69    8

4. Расчет надежности блока наборной группы НПМ     8

5. Расчет надежности наборной и исполнительной групп    9

6. Методы повышения надежности БМРЦ      10

Список используемой литературы        14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет надежности элементов БМРЦ

Надежность важнейший показатель качества изделия и, в общем случае, комплексное свойство, зависящее от других свойств изделия и разнообразных факторов.

Надежность  изделия - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, а также технического обслуживания.

Надежность системы  определяется надежностью входящих в неё элементов.

Вероятность безотказной работы  элемента имеет вид

P(t)=e-λt

 Общая надежность системы  Р , состоящей из n элементов , находится по формуле:

Р=Р1*Р2*…*Рn

Интенсивность отказов системы  λс равна сумме интенсивностей отказов, входящих в систему элементов:

       λc= λэ1+ λэ2+…+ λэn=1.1*10-6+1.1*10-6+1.1*10-6+1.1*10-6+

+1.1*10-6+1.1*10-6=6,6*10-6

В системе из одноименных элементов, работающих в одних условиях эксплуатации, интенсивность отказов равна:

λc=n1* λэ1+n2* λэ2+…

C учетом коммутационной части системы (провода, пайки):

λcо= λс+ λк

Количественным показателем надежности используется средняя наработка на отказ Тср (для восстанавливаемых систем):

Тср=1/ λcо

При расчете  надежности необходимо:

1. Провести анализ схем  и выявить элементы, определяющие работоспособность системы, т. е.  элементы, выход из строя которых  приводит схему к отказу.
2. Определить количественный  состав схемы по видам элементов.
3. Выбрать из [25] λ0 интенсивность отказа реле
4. Определить из таблицы 1 λ0 для сопротивлений типа МЛТ  при заданных коэффициентах нагрузки типа Кн  и температуре t0 С.
5. Определить  λc=n1* λэ1+n2* λэ2+…

 

Значения λ0 для сопротивлений типа МЛТ

Таблица 1

Температура t0 C	Значения λ0 при следующих значениях  коэффициента нагрузки Кн
	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1
20	0.15	0.20	0.26	0.35	0.42	0.5	0.6	0.72	0.84	1.0
40	0.21	0.27	0.34	0.43	0.51	0.62	0.75	0.88	1.07	1.26
50	0.27	0.33	0.42	0.51	0.6	0.76	0.94	1.11	1.38	1.71
60	0.34	0.4	0.50	0.59	0.71	0.92	1.17	1.38	1.76	2.22
30	0.4	0.47	0.57	0.67	0.82	1.08	1.43	1.7	1.87	2.81

 

6. Определить интенсивность  отказов всей системы λсо с учетом поправок на пайку, провода и контакты

λсо= λс+0.03*10-6*n1+0.01*10-6*n2+0.01*10-6*n3=6.6+0.03*10-6*320+0.01*10-6*160+0.01*10-6*80=18.6

где n1 - число паек,

n2 - число проводов,

n3  – число контактов.

7. Определить среднее время  Тср между двумя отказами

 

Тср=1/ λcо=1/18.6=0.0537

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчет надежности реле

Интенсивность отказов реле λр определяется по формуле:

        i=m

λр=( λ0∑αi+∆λ*m) αt , 1/ч

         i=1

где αi – поправочный коэффициент, учитывающий нагрузку на контакт (таблица 2);

        αt – поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры (таблица 3);

       ∆λ – дополнительная интенсивность отказов, зависящая от числа срабатываний реле n в рабочем  режиме в час и допустимого числа срабатываний N по  ТУ:

∆λ=n/N  ;

      m – число задействованных пар контактов.

 

 Коэффициент нагрузки реле Kн рассчитывается ро формуле

 

Kн=Iраб. max/ Iдоп. ТУ

Где Iраб. max  и  Iдоп. ТУ  - максимальный ток через контакт в рабочем и допустимый по ТУ соответственно.

Для  упрощения расчетов интенсивности рабочих отказов используется следующая формула:

λр= λ0*αi* αt

 

Значения  αi и αt для реле даны в таблицах 2 и 3

Таблица 2

Коэффициент нагрузки ,  Кн	Поправочный коэффициент, αi	Коэффициент нагрузки ,  Кн	Поправочный коэффициент, αi
0.1	0.1	0.6	0.78
0.2	0.2	0.7	0.98
0.3	0.32	0.8	1.25
0.4	0.41	0.9	1.55
0.5	0.6	1.0	2.0

 

Таблица 3

Температура t0 C	Поправочный коэффициент, αt	Температура t0 C	Поправочный коэффициент, αt
20	1	60	1.22
30	1.02	70	1.35
40	1.06	80	1.5
50	1.12	90	1.75
		100	2.00

 

Таблица 4

Температура t0 C	Значения λ0 при следующих значениях поправочного коэффициента, Кн
	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
20	0.66	0.50	0.40	0.50	0.66	0.80	0.84	1.00
30	0.82	0.66	0.50	0.66	0.82	0.94	1.15	1.40
40	1.10	0.88	0.68	0.88	1.10	1.40	1.75	2.00
50	1.75	1.45	1.10	1.45	1.75	2.20	2.70	3.20
60	2.75	2.15	1.90	2.15	2.75	3.45	4.40	5.40

 

Интенсивность отказа конденсатора или резистора

λк(р)= λср*α , 1/ч

 

 

λср. к.=0.9*10-6  1/ч,      λср. р=0.5*10-6   1/ч.

 

Значения λ0 для конденсаторов и резисторов при различных Кн и t приведены в таблицах 4 и 1.

 

3. Расчет надежности блока исполнительной группы СП-69

Принимаем для реле λ0=1.1*10-6   1/ч

По заданным  Кн=0.2 и t0 C=200 C из таблиц 2 и3 находим  значения  αi=0.2 и αt=1

Определяем λр одного реле λр=1.1*10-6*0.2*1=2.2*10-7 1/ч

Суммарная интенсивность отказов при количестве реле равном 7:

        

n* λр=8*2.2*10-7=17.6*10-7  1/ч

           

Интенсивность отказов всего блока с учетом поправок на пайки , провода и контакты:

             

λсо =n* λр+0.03*10-6*n1+0.01*10-6*n2+0.01*10-6*n3 

       

Где число паек, проводов и контактов подсчитываются по принципиальной схеме блока.

λсо =17.6*10-7+0.03*10-6*90+0.01*10-6*45+0.01*10-6*90=5.81*10-6

Среднее время Тср между двумя отказами

Тср=106/ 5.81*8760=19.648  года,

Где 8760- количество часов в году.

4. Расчет надежности блока наборной группы НПМ

Блок НПМ содержит семь реле. Из [25] выбираем значения интенсивностей отказов для реле 2 и 3 классов надежности, входящих в состав блока:

λкч= λики=7.81*10-6  1/ч

λоп= λпп=4.16*10-6  1/ч

λвк/ч=2.43*10-6   1/ч

Суммарная интенсивность отказов реле блока НПМ и значения Тср определяются также, как и для блока исполнительной группы СП-69:

λс=30.53*10-6 1/ч

С учетом паек, проводов и контактов:

λсо=32.98*10-6  1/ч

Определяем значения Тср :

Тср=1/ λcо=106/32.98*8760=3.46  года

 

5. Расчет наборной и исполнительной групп.

Расчет надежности производится на базе функциональной схемы расстановки блоков наборной и исполнительной групп по плану станции.

Упрощенный расчет производится только для одного самого нагруженного элемента схемы,  который примерно определяет надежность всей системы. Наиболее нагруженный элемент выявляется по блочной схеме для одной горловины станции.

Надежность работы наборной и исполнительной групп для загруженного элемента будет определяться как вероятность безотказной работы в течение года:

P(t)=e-λ*8760

1. Наборная группа.

Выбранный для расчета участок станции оборудован блочной наборной группой, в состав которой входят блоки НПМ, ЧНСС, НМ11П и НМ11АП. Принимаем, что все блоки имеют одинаковые интенсивности отказов:

λнг1= λнпм= 32.98*10-6     1/ч

Вероятность безотказной работы одного блока в течение одного года равна

Pиг=Рнпм=e-32.98*10^-6*8760=0.749

Заданную  схему наборной группы для выбранного участка станции с точки зрения надежности рассматриваем как схему, состоящую из семи блоков, соединенных последовательно и имеющих одинаковые  интенсивности отказов и вероятности безотказной работы.