单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,一、机器的牢靠度计算,机器的牢靠度是机器、设备、部件、元件等在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率，用RM表示。,依据本章第一节争论可知:,由此可知，求取RM(t)时，必需先求故障率(t)或(当其为常数时)和运行时间t。求取可先从表9-10至表9-11中查出，再查表9-12，求取严峻系数K。此时可由下式给出:,所谓严峻系数K，即使用条件下的故障率与试验条件下的故障率0的比值，称为严峻系数，即K=/0。,2.9 系统牢靠性分析(D):人机系统的牢靠度,一、机器的牢靠度计算,其次节人的操作牢靠度,一、机器的牢靠度计算,其次节人的操作牢靠度,一、机器的牢靠度计算,例：求汽车离合器在使用1000h条件下其牢靠度为多少?,二、人机系统的牢靠度,人机系统的牢靠度是评价人机系统设计的重要内容，人机系统最重要的形式就是人与机器的相互结合。,为了获得人机系统的最高效能，除了机器本身牢靠度指标要高外，还要求操作者的操作牢靠度指标也要高。一般状况下，人机系统的牢靠度RS由机子系统的牢靠度RM和人的操作牢靠度RM，两局部串联组成，如图9-6所示。,此系统要求人、机两子系统均处于正常状态，即人和机器同时处于较高的牢靠性时，人机系统才有较高的牢靠性。按串联系统的概率计算原则，人机系统的牢靠度RS为:,二、人机系统的牢靠度,依据式(9-36)，可绘成图9-7的关系曲线。,依据以上分析可知，要提高人机系统的牢靠度，必需从提高RM和RH两个方面人手，过分提高某一个值，往往收效不大。,例如，当RM=0.95,RH=0.8时，RS=0.76，假设改进机器,使机器牢靠度RM=0.99,RH=0.79,，RS=0.79，并没有什么改善。此种状况下，应考虑提高人的操作牢靠度RH。,在目前，科学技术的进步和进展，使得机器的牢靠度有了很大的提高。那么，提高人的牢靠度就显得越来越重要了，这一点应当引起我们的重视。,三、人机系统的牢靠度的计算,第三节 人机系统的牢靠度,人机系统的牢靠度计算是一个比较简洁的技术。为了进展牢靠度计算，首先要对组成人机系统的功能及其相互关系及其牢靠度取值，其次是人的操作牢靠度确实定，同时还要画出牢靠性规律图。,假设组成系统的任何一个单元发生故障，就会导致整体系统发生故障。那么这种系统称为串联系统。如图9-8所示。,1.,串联系统,图9-8中，在功能上独立的单元i=1,2,3,n串联布置，假定各单元的牢靠度分别为R1,R2,R3,Rn，依据概率的独立大事乘法定理，应为:,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,在一些牢靠性要求较高的人机系统中，常承受冗余的方式，它用一系列平行工作的单元组成，只有当各构造单元全发生故障时，这个系统才会发生故障，这种系统为并联系统。并联系统的构造形式有很多种类，现扼要介绍常用的几种。,(1)并联冗余,如图9-9所示，将n个单元并联起来同时工作，执行同一功能，并且只要不是全部的单元都发生故障，系统就不会发生故障，这种连接称为并联冗余。系统的牢靠度Rs(t)可按概率相容大事加法公式计算。,三、人机系统的牢靠度的计算,第三节 人机系统的牢靠度,2.并联系统,(1),并联冗余,结果应当为：,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(2),待机冗余,在图9-10中，一个单元发生故障时，有同样功能的另一单元马上接上去进展工作，使系统得以连续维持，这种方式称为待机冗余或后备冗余。即开头时不是常用冗余，只是主单元处于工作状态，另一个单元处于待命状态。这种替换操作犹如司机和副司机等。,假定有n个单元，其牢靠度R1=R2=R3=Rn，故障率1=2=n，则待机冗余系统的牢靠度R(t)为:,可见，待机冗余系统的平均寿命或平均故障间隔时间为单个系统的2倍。,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(3),表决冗余,为了削减正常状态下的误动作和特殊状态下没有做出正确动作的概率，可承受由监视者或作业者或单元多数表决的方式。,假定有一个由n个单元组成的系统，当其中有r个单元发生故障时，系统便失去功能，假设单元组成局部的牢靠度均为R，则整个系统的牢靠度为:,将此原则用到安全监视上可以进一步提高避开事故的牢靠度，同时也削减了正常状态的误动作。,例如：3个人进展安全监视，有2个人执行操作才能切断电源。这种多数表决方式的牢靠度为:,三、人机系统的牢靠度的计算,第三节 人机系统的牢靠度,2.并联系统,(3),表决冗余,例如：3个人进展安全监视，有2个人执行操作才能切断电源。这种多数表决方式的牢靠度为(此时n=3,r=2):,假设是3个人同时进展监测，构成并联冗余，此时系统的的牢靠度为：,假设由3个人进展安全监视，串联时的牢靠度为:,不同状况下系统的牢靠度比较贱图9-11所示。,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,由图可见，当表决冗余系统中各单元的牢靠度R大于0.5时，其系统的牢靠度将会提高，假设R小于0.5，则牢靠度反而会降低。,通常在特殊状态下正确操作的概率R1一般都比较高，假定R1=0.90；,而正常状况下误操作的概率F一般比较低，假定F=0.15，即R2=(1-F)=0.85，则3人的多种表决冗余系统在特殊状态下的牢靠度R1S，在正常状态下的牢靠度R2S、分别为:,由此可见，多数表决冗余系统中，特殊状况下的牢靠性和正常状态下的牢靠性都得到改善。,(3),表决冗余,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,以上介绍了串联和并联系统的牢靠度的数字模型及计算方法，实际上人机系统的联接是极其简洁的。,假设把m个由n个一样牢靠度单元组成的串联系统再并联起来，就称为系统并联，其牢靠度计算的表示式为:,(4),系统并联与单元串联,假设把n个由m个一样牢靠单元组成的并联系统再串联起来，就称为单元并联，其牢靠度计算表示式为:,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(4),系统并联与单元串联,例如：有一汽车的制动系统牢靠性连接关系如图2-19所示，求系统的牢靠度。,组成系统各单元的牢靠度分别为:,R(A1)=0.995,R(A2)=0.975,R(A3)=0.972,R(B1)=0.990,R(B2)=0.980,R(C1)=R(C2)=R(C3)=R(C4)=0.995。,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(4),系统并联与单元串联,解：(1)系统分析,由图中可见，该系统有两套独立的子系统，一套是脚踏操作式液压系统脚刹系统A，另一套是手控机械系统手刹系统B，二者是并联关系。,脚刹系统由3个单元组成：脚踏板A1、液压系统A2、制动盘A3；同时动作。,手刹系统由2个单元组成：手控干B1、机械联动装置B2；同时动作。,两个刹车子系统把握同一套阀瓦，或者同时两个前轮、或者同时两个后轮，只要有一套发挥作用汽车就不会失控。而刹车系统和车轮系统是串联关系。,该制动系统可看做是由A-B子系统和C-D子系统组成的牢靠性串联系统。,A-B子系统是由A子系统和B子系统组成的牢靠性并联系统;,A子系统是A1、A2和A3三个单元组成的牢靠性串联子系统;,B子系统是B1和B2两个单元组成的牢靠性串联子系统;,C-D子系统是由C子系统和D子系统组成的牢靠性并联系统;,C子系统是C1和C2两个单元组成的牢靠性串联子系统;,D子系统是D1和D2两个单元组成的牢靠性串联子系统。,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(4),系统并联与单元串联,解：(2)分别求解A、B、C、D四个子系统的牢靠度：,(3)分别求解并联A-B子系统和C-D并联子系统的牢靠度：,三、人机系统的牢靠度的计算,2.并联系统,(4),系统并联与单元串联,解：(3)求整个系统的的牢靠度：,计算结果说明：目前该制动系统的牢靠度为0.996(不行靠度为0.004)。即假设有1000辆车，则有4辆可能由于车闸故障而造成事故。,随着使用时间加长，牢靠度将不断下降，而不行靠度将不断上升。,上题所演示的汽车制动系统，其手刹和脚刹均同时作用于前轮和后轮。,目前多数家用小汽车是脚刹作用于四轮，手刹只作用于后轮。请读者尝试画出这种制动系统的牢靠性框图，并进展系统牢靠度的分析计算(提示:进展系统牢靠度计算时可借鉴事故树顶大事概率计算的方法或原理)。,作业题：1、人的失误的把握可从哪几方面入手？2、牢靠性、牢靠度、不行靠度的定义分别是什么？3、何为故障率？何为故障率曲线，如何利用故障率曲线指导安全工作？,