Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия Советский патент 1991 года по МПК G07C3/08 

Ё

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях, где требуется определять оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий. Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет определения готовности изделий на стадии, предшествующей использованию изделия по назначению. Устройство содержит датчик 11 времени, блок 10 нелинейности, интегратор 6, блоки 3, 4 и 9 умножения, блок 2 деления, сумматор 1, регистры 5 и 8, блок 12 сравнения, элемент 13 совпадения и блок 7 вычитания. Полезный эффект от использования изобретения выражается в повышении готовности и уровня безопасности изделий с ограниченным ресурсом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

О

о

00

ю

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано в научных исследованиях, где требуется определять оптимальные периоды контроля и технического обслуживания изделий,

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет определения готовности изделий на стадии, предшествующей использованию изделия по назначению.

Эксплуатация изделий разового использования характеризуется тем, что к ним предъявляются повышенные требования по готовности на стадии хранения, предшествующей использованию по назначению. При этом имеется в виду обеспечить такую готовность, которая практически исключала бы отказы изделия при использовании по назначению. Это становится возможным, если определять оптимальную периодичность контроля и технического обслуживания изделия с учетом расхода его ресурса.

Показателем готовности является коэффициент готовности Кг, определяемый как относительное среднее время нахождения изделия в исправном и работоспособном состоянии.

Кг определяют по формуле

КГ 1-, (1)

где Тн - средняя суммарная продолжительность неработоспособного состояния изделия, обусловленная его неисправностью, а также продолжительностью контроля и технического обслуживания;

Т - среднее суммарное время работы изделия, определяемое его ресурсом и включающее хранение, подготовку к ис- пользованинэ и использование по назначению.

Из (1) видно, что максимальному Кг соответствует минимальная Тн. На этом основании задачу повышения готовности изделия разового использования формулируют следующим образом: найти такой оптимальный период контроля и технического обслуживания изделия г , при котором

Тн(т) тт/2-Тн(г).(2)

Показатель Тн ( т) может быть определен путем интегрирования

TH(T) N/Ax(Ј)4-Ј)dЈ - (3) о

где Ах(Ј) -интенсивность отказов изделия при хранении и подготовке к использованию;

Ј - момент возникновения отказа - случайная величина, принимающая значения в пределах 0 Ј г;

N - среднее число сеансов контроля и технического обслуживания изделия,

Для того, чтобы в (3) учесть расход ресурса, используют уравнение баланса по ресурсу, приведенное в (3)

где R - запас ресурса изделия;

С - средний расход ресурса в состоя- ниях работоспособности и отказа;

g - средний расход ресурса за сеанс контроля и технического обслуживания.

Подставляя (3) в (4), получают математическую модель

Тн(т) оТд{ AxU)(T-Ј)d|, (5)

которая позволяет найти оптимальный период контроля и технического обслуживания изделия разового использования с учетом расхода его ресурса, доставляя минимум показателю Тн (или максимум Кг). На фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема датчика времени. Устройство содержит сумматор 1, блок 2 деления, первый блок 3 умножения, второй блок 4 умножения, первый регистр 5, интегратор 6, блок 7 вычитания, второй регистр 8, третий блок 9 умножения, блок 10 нелинейности, реализующий функцию Ах (Ј ), датчик 11 времени, задающий две последовательности возрастающих значений - §+i Ј,+ДЈ,о.

п+1 г,+ДЈ,1 0,КУ

такие, что Јi изменяется на интервале (0, т), причем Дт/Д| п , где п - целое действующее число, блок 12 сравнения и элемент 13 совпадения.

Датчик 11 времени содержит тактовый генератор 14 импульсов, вырабатывающий последовательность импульсов с частотой 1/ДЈ , элемент 15 запрета, элемент И 16,

5 первый счетчик 17, на выходе которого возникает цифровой код, соответствующий числу поступивших на его счетный вход импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь 18, преобразующий

0 цифровой код в аналоговую величину, возрастающую по закону ступенчатой функции Јj + 1 Јj + ДЈ , делитель 19 частоты, выдающий последовательность импульсов с частотой-1 /пДЈ , триггер 20 с двумя

5 устойчивыми состояниями, второй счетчик 21, второй цифроаналоговый преобразователь 22,преобразующий цифровой код в аналоговую величину, возрастающую по закону ступенчатой функции т -f i r + Дт,

и элемент 23 задержки, обеспечивающий задержку на А г .

Устройство работает следующим образом.

Каждое очередное значение т контроля и технического обслуживания с первого выхода датчика 11 поступает на первый вход блока 7 вычитания и второй вход первого блока 3 умножения. С третьего выхода датчика времени последовательность возрастающих значений Јo,Јi,|2 ..., Ј| с шагом ДЈ поступает на вход блока 10 и второй вход блока 7. С четвертого выхода датчика 11 на вторые входы первого 5 и второго 8 регистров и третий вход блока 12 сравнения с частотой 1/ Лт подаются импульсы, синхронизирующие их работу. Из блока 10 с шагом Д Ј выбирается функция Ах ( Јj ) и засылается на первый вход третьего блока 9, на второй вход которого с тем же шагом ДЈ поступают в виде соответствующих сигналов численные результаты выполняемой в блоке 7 операции (п - Јj) . С выхода блока 9 произведения Ах (Јj) (ri - Јj ) подаются в интегратор 6. В момент времени, соответствующий нулевому сигналу на входе интегратора (при Ј Г|), послед чний вырабатывает сигнал / ( Јj ) ( т - Ј )d и

о

подает его на второй вход второго блока 4. На первый вход блока 4 к данному моменту подан сигнал с блока 2, соответствующий выражению R/(Cri + g ). Он образуется следующим образом. Когда на второй вход первого блока 3 поступает сигнал тс с первого выхода датчика 11, он в этом блоке перемножается с параметром С, поступающим на первый вход данного блока, В сумматоре 1 выходной сигнал первого блока 3 суммируется с другим входным параметром д. Результат суммирования подается на второй вход блока 2, на первый вход которого подан сигнал, соответствующий входному параметру R.

После реализации во втором блоке 4 операции перемножения сигналов, присутствующих на первом и втором входах, на его выходе возникает сигнал, соответствующий средней суммарной продолжительности неисправного состояния Тн . Он посылается на первый вход первого регистра 5 и на первый вход блока 12, При этом ранее занесенное в первый регистр значение Тни пересылается на первый вход второго регистра 8 и затем поступает на второй вход блока 12.

В исходном состоянии перед началом работы устройства оба его регистра 5 и 8 находятся в нулевом состоянии. В последующем, при передаче информации с первого регистра на второй, ранее записанная во второй регистр информация пересылается на второй вход блока 12 сравнения, а ее

5 место во втором регистре занимает информация из первого регистра. Это обеспечивается синхронизирующими импульсами, поступающими с четвертого выхода датчика 11 на вторые входы блоков 5,8 и третий вход

0 блока 12.

Таким образом, на первом и втором входах блока 12 появляются два сигнала, соответствующие значениям Тн и ТНИ. Если в результате сравнения этих значений оказы5 вается, что Тни Тн , то работа устройства продолжается. В противном случае, при Тн Тн , с выхода блока 12 на вход датчика 11 и первый вход элемента 13 поступает управляющий сигнал. К этому моменту

0 с второго выхода датчика времени на второй вход блока совпадения уже подано значение т, - 1 , соответствующее оптимальному периоду обслуживания изделия т Управляющий сигнал с выхода блока совпадения является запрещающим для датчика времени, т.е. останавливает его работу, и разрешающим для элемента 13. В результате на выходе элемента 13, являющемся вы0 ходом всего устройства, возникает сигнал т На этом работа устройства заканчивается.

Датчик времени работает следующим образом.

При включении устройства триггер 20,

5 первый 17 и второй 21 счетчики устанавливаются в исходное (нулевое)состояние и генератор 14 начинает вырабатывать последовательность импульсов, которая подается на второй вход элемента 15.

0 На запрещающем входе элемента 15 отсутствует запрещающий сигнал, что обеспечивает появление указанной последовательности импульсов на его выходе. С выхода элемента 15 последовательность

5 импульсов с частотой генератора 14 поступает на первый вход элемента И 16 и вход делителя 19, на выходе которого появляется последовательность импульсов с частотой, в п раз меньшей частоты генератора 14 (в

0 дальнейшем n-последовательность), на четвертый выход датчика 11, а также на входы триггера и счетчиков 17 и 21. Очередной импульс n-последовательности воздействует на вход триггера 20. устанавливая его в

5 единичное состояние, если последний находился в нулевом, и не меняет состояние триггера 20, если он уже находился в единичном состоянии до прихода импульса. Тот же импульс устанавливает в нуль счетчик 17, поступая на его второй вход, и увеличивает на единицу содержимое счетчика 21, На втором входе элемента И 16 оказы ва- ется сигнал с выхода триггера 20, обеспечивающий прохождение через элемент И 16 тактовых импульсов, которые с выхода генератора 14 поступают на первый вход счетчика 17. На выходе счетчика 17 возникает код, соответствующий порядковому номеру очередного импульса- п-последовательности. Далее этот код преобразуется вторым преобразователем 22 в аналоговую величину с соответствующим значением ту, которое устанавливается на первом выходе датчика 11 и поступает на вход элемента 23 задержки. На выходе элемента 23, являющемся вторым выходом датчика 11, устанавливается значение гг. - А г . Через промежуток времени ДЈ с момента срабатывания счетчика 21 очередной тактовый импульс поступает на первый вход счетчика 17. Последний со своего выхода выдает код на вход преобразователя 18, на выходе которого, являющемся третьим выходом датчика времени, устанавливается значение, соответствующее Јi . Далее с промежутком времени ДЈ на третьем выходе датчика 11 последовательно появляются значения, соответствующие , Јз ..., Јj, до тех пор, пока не появится следующим импульс п-последовательности на выходе делителя 19 или не возникнет запрещающий сигнал на входе датчика времени.

Формула изобретения 1, Устройство для определения оптимального периода технического обслуживания изделия, содержащее датчик времени, первый выход которого соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока деления, выход которого соеди- нен с левым входом второго блока умножения, выход которого непосредственно и через последовательно соединенные первый и второй регистры подкл чен к первому и второму входам,блока сравнения, выход которого соединение входом датчика времени и с первым вхЬдом элемента совпадения, второй вход .которого подключен к второму

выходу датчика времени, а выход элемента совпадения является выходом устройства третий выход датчика времени соединен с входом блока нелинейности, выход интегратора подключен к второму входу второго блока умножения, вторые входы блока деления, сумматора и первого блока умножения являются соответственно первым, вторым и третьим входами устройства, отличающ е е с я тем, что, с целью расширения области применения изделия за счет определения готовности изделий на стадии, предшествующей использованию изделия по назначению, в него введены блок вычитания и третий блок умножения, первый вход которого соединен с выходом блока нелинейности, первый и третий выходы датчика времени подключены соответственно к первому и вторым входам блока вычитания,

выход которого соединен с вторым входом третьего блока нелинейности, выход которого подключен к входу интегратора, четвертый выход датчика времени соединен с вторыми входами первого и второго регистров и с третьим входом блока сравнения.

первый счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, делитель частоты,триггер и последовательно соединенные второй счетчик, второй цифроаналоговый преобразователь и элемент задержки, выход

тактового генератора подключен к входу элемента запрета, выход которого соединен с первым входом элемента И и с входом делителя частоты, выход которого является четвертым выходом датчика времени и под0 ключей к входу триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И, к второму входу первого счетчика и к входу второго счетчика, выход элемента задержки является вторым выходом датчика времени,

5 выход первого и второго цифроаналоговых преобразователей являются соответственно третьим и первым выходами датчика времени, запрещающий вход элемента запрета является входом датчика времени.

0

Г

/4

15

19

20

17

3 И

21

23

+ 2

Фаг.2