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3 可靠性系统及其模型的建立
为确定系统类型一定要分析系统的功能及其 失效模式。
截
导
流
通
(1)当阀1与阀2处于开启状态时,功能是 液体流通,系统失效是液体不能流通,其中包 括阀门关闭。
(2)当阀1与阀2处于闭合状态时,两个阀 的功能是截流,不能截流,为系统失效,其中 包括阀门泄漏。
3.1.2 系统可靠性功能逻辑框图
计算系统可靠度时,必须首先弄消楚单 元及系统功能,失效模式并绘出系统逻 辑框图,然后进行计算。绝不能只从系 统结构上认定系统类型,那样容易搞错。
Rs
t
n
Ri
t
i1
2 失效率
若各单元寿命均服从指数分布,即各单元失效都属于偶
然失效,今单元失效率为 i ,其可靠度为 Ri t eit
则系统可靠度为:
n
Rs t
n
Ri
t
n
e
i
t
it
e i 1
est
i 1
i 1
n
s i
i 1
3 平均寿命MTBF
s
ET
1
s
1
2
n
1
ET
则
s n
Rs T Rn T ent
3.2 串联系统的可靠性模型
3.2.1 串联系统逻辑框图 3.2.2 定义 3.2.3 串联系统的数学模型 3.2.4 提高串联系统可靠性的措施
3.2.1 串联系统逻辑框图
3.2.2 定义 一个系统由A1,A2,A3…An,n个单元组成, 只有当每个单元都正常工作时,系统才能正常工作; (或其中任何一个单元失效时系统就失效)。该系 统称串联系统。
3.1.2 系统可靠性功能逻辑框图
绘制步骤:由系统的功能结构图建立系统的可 靠性框图 。
工程结构图:表示组成系统的各单元之间的物 理关系和工作关系。
可靠性框图:又称为功能逻辑图,是表示系统 的功能与组成系统的单元之间的可靠性功能关系。
3.1.2 系统可靠性功能逻辑框图
建立系统逻辑框图时绝不能从结构上判定系 统类型,而应从功能上研究系统类型。
3.2.4 提高串联系统可靠性的措施
(1) 提高各单元的可靠性; (2) 减少串联单元数。
例题 为提高系统的可靠性,液压器中采用2个滤油器组 装成串联结构,在滤油器由于滤网堵塞而失效的情况下 求系统的可靠度、失效率及平均寿命。
已知两个滤油器的失效率分别为 1 0.00005 (1/h), 2 0.00001 (1/h),工作时间 t 1000h
第三章 系统可靠性模型
3.1 系统的组成及功能逻辑框图 3.2 串联系统的可靠性模型 3.3 并联系统的可靠性模型 3.4 混联系统的可靠性模型 3.5 表决系统的可靠性模型 3.6 旁联系统的可靠性模型 3.7 复杂系统(桥式)的可靠性模型
3.1 系统的组成及功能逻辑框图
3.1.1 系统的组成 3.1.2 系统可靠性功能逻辑框图 3.1.3 系统逻辑类型分类
解:由前面介绍的计算公式得:
s 1 2 0.00005 0.00001 0.0000(6 1/ h)
Rs (t) e st e 0.000061000 0.94176
s 1/ s 1/ 0.00006 16667h
3.2 并联系统的可靠性模型
3.2.1 并联系统逻辑框图 3.2.2 定义 3.2.3 并联系统的数学模型 3.2.4 提高并联系统可靠性的措施
s
1
nnຫໍສະໝຸດ 3.2.4 提高串联系统可靠性的措施
串联系统中,单元数越多,系统可靠度越低。 例如,
一个串联系统每个单元的可靠度均为 R=0.99,单元数n=5, 则Rs=R5=0.995≈0.95。 若n=10,则Rs=R10=0.9910≈0.9。 若n=100,则Rs=R100≈0.366。 由于机械系统绝大多数属于串联。因此,从提高 可靠度观点,组成机械系统的零件数越少越好。
3.2.3 串联系统的数学模型
1 可靠度 2 失效率 3 平均寿命MTBF
1 可靠度
若令事件A为系统处于正常工作状态,事件Ai(i= 1,2,…,n)为单元i处于正常状态,则由串联系 统特征可知
n
A Ai i1
i 1,2,n
P
A
n
P
Ai
i1
即系统可靠度Rs(t)与单元可靠度Ri(t)关系为
3.2.4 提高串联系统可靠性的措施
同时还可知串联系统的可靠度总是低于系统小 可靠度最小的单元的可靠度。而且这最小可靠 度对系统可靠度影响最大。
例如,一个由五个单元组成的串联系统各单元 可靠度分别为R1=R2=R3=R4=0.99,R5= 0.7,则Rs=0.994x 0.7=0.6724, 如再将R4由0.99提到0.999, 则Rs=0.993×0.999×0.7=0.6785,看来 Rs提高很少。如将R5由0.7提到0.95, 则Rs=0.994x 0.95=0.9126。
3.1.3.系统逻辑的最基本类型
串联系统:如果系统中的任何一个单元失 效,系统就失效,或者说系统中每个单元都正 常工作,系统才能完成其规定的功能。
并联系统 只有当所有的单元都失效,系 统才丧失其规定的功能,或者说着要有一个 单元正常工作,系统就能完成其规定的功能。
3.1.3 系统逻辑类型分类
根据单元在系统中历处的状态及其对系 统的影响.系统可分为如下类型。
3.1.1 系统的组成
所谓系统是为了完成某一特定功能,由若干个 彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元所组成 的综合体。
系统和单元的含义均为相对而言,由研究的对 象而定。
系统的分类
系统按修复与否分为不可修复和可修复 系统两类。
所谓不可修复系统,是指系统或其组成 单元一旦发生失效不再修复,系统处于 报废状态。
通过维修而恢复其功能的系统,称为可 修复系统。
3.1.2 系统可靠性功能逻辑框图
功能逻辑框图:表示系统与单元功能间 的逻辑关系图。
用方框表示单元功能,每一个方框表示 一个单元,方框之间用短线联接起来, 表示单元功能与系统功能的关系,这就 是系统功能逻辑框图,简称系统逻辑框 图或称为系统功能图。
3.3.1 并联系统逻辑框图
3.3.2 定义
一个系统由A1, A2,A3…An,n个单 元组成,如只要有一 个单元工作,系统就 能工作,或者说只有 当所有单元都失效时 系统才失效,该系统 为并联系统。
3.3.3 并联系统的数学模型 1 可靠度 2 失效率 平均寿命MTBF