close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Цвета в ассортименте.;pdf

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра “Сервис и техническая эксплуатация
автотранспортных средств”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторной работе
«ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ
ПО ОПЫТНЫМ ДАННЫМ»
по дисциплине
"ОСНОВЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ"
Ростов-на-Дону 2012
Цель работы:
- изучить основные показатели надежности технических систем;
- получить практические навыки расчета показателей надежности.
Общие сведения
1. Основные термины теории надежности
Каждая техническая система (ТС) характеризуется определёнными параметрами, определяющими показатели качества. Под качеством ТС понимается совокупность свойств, определяющих степень ее пригодности к выполнению заданных функций при использовании, по назначению. В общем случае качество ТС может оцениваться следующими свойствами: надежностью,
экономичностью, технологичностью, безопасностью, экологичностью и т.д.
Основным из всех перечисленных свойств, характеризующих качество,
является надежность. Под надежностью понимается свойство ТС выполнять
свои функции, сохраняя во времени или по наработке свои эксплуатационные показатели в требуемых пределах. Надежность ХС обусловливается ее безотказностью, ремонтопригодностью; сохраняемостью, а
также долговечностью системы в целом и отдельных ее частей.
Безотказность - это свойство ТС сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки без вынужденных перерывов. Следовательно, безотказность определяет непрерывную работу ТС без
каких-либо вмешательств для поддержания работоспособности (т.е. технических обслуживании и ремонтов).
Долговечность — свойство ТС сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического
обслуживания и ремонтов.
Предельным называется состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо и нецелесообразно, либо восстановление
его работоспособного состояния невозможно и нецелесообразно. Невозможность дальнейшего применения объекта может являться следствием неустранимого нарушения требований безопасности, неустранимого ухода заданных параметров (параметра) за установленные пределы, неустранимого
снижения эффективности эксплуатации, необходимостью проведения капитального ремонта.
Ремонтопригодность - свойство ТС, определяющее ее приспособленность к предупреждению и обнаружению отказов, к восстановлению работоспособности и исправности путем проведения технического обслуживания (ТО) и ремонта. Уровень ремонтопригодности определяет продолжительность и трудоемкость технических обслуживании и ремонтов.
Сохраняемость — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение и после срока хранения и транспортирования.
Работоспособность - это состояние ТС, при котором она способна выполнять
заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации.
2
Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказ системы или ее элемента может быть связан с разрушением, деформацией, износом, нарушением регулировок, а также с выходом параметров системы за пределы допустимых норм.
2. Показатели надежности
2.1. Показатели безотказности
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в заданном
интервале или в пределах заданной наработки не возникнет отказ изделия.
Данный показатель применяется как для восстанавливаемых, так и для невосстанавливаёмых изделий.
Статистически вероятность безотказной работы P(t ) определяется как отношение числа исправно работающих объектов к общему числу объектов, находящихся под наблюдением на протяжении наработки t.
r
N  mj
P (t ) 
j 1
N
(1)
где N- число работоспособных объектов в начале наблюдений;
mj - число объектов, отказавших в j-м интервале наработки;
r = t/  t - количество интервалов наработки.
Наработка на отказ - среднее значение наработки восстанавливаемого
изделия между отказами. Статистически определяется как отношение
наработки изделия к числу отказов в течение этой наработки
t
t1  t 2  ...  t n T

m
m
(2)
где t1 , t 2 ,..., t n - наработки изделия между отказами;
Т - общая наработка изделия за время испытаний;
m - число отказов на этой наработке.
Средняя наработка до отказа - среднее значение наработки невосстанавливаёмых изделий до отказа. Статистически этот показатель определяется
отношением суммы наработок испытуемых объектов до первого отказа к количеству наблюдаемых объектов.
t ср 
t1  t 2  ...  t N
1

N
N
N
t
i
(3)
i 1
где t1 , t 2 ,..., t n - моменты отказов испытуемых объектов.
Если наработка изделий от начала эксплуатации до Т разбита на r интервалов длиной t , а число отказов внутри каждого интервала равно mj, то
t ср 
m1t1 m2 t 2  ...  mr t r
1

m1  m 2  ...  mr
N
r
m t
j i
(4)
j 1
где t1 , t 2 ,..., t r — средняя наработка в каждом интервале.
Интенсивность отказов — условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента
3
времени отказ не возник.
Определение этого показателя базируется на понятии плотности вероятности отказа в момент времени t, под которой понимается предел отношения, вероятности отказа в интервале времени от t до t + t к величине этого интервала t при t  0 . Физический смысл плотности вероятности отказа - это вероятность отказа в достаточно малую единицу времени:
P(t  t )  P(t )
.
t
Из определения интенсивности отказов  (t ) следует, что
f (t )  lim
t  0
где P(t) - вероятность безотказной работы за время t;
f (t ) - плотность распределения наработки до отказа.
Из этого соотношения имеем
 (t ) 
f (t )
. (5)
P(t )
Статистическая оценка этого показателя
 (t ) 
N (t )  N (t  t )
, (6)
N (t )t
где t - интервал наработки;
N (t ), N (t  t ) - количество работоспособных элементов при наработках t и
(t  t ) .
Параметр потока отказов — среднее количество отказов, приходящихся на одно восстанавливаемое изделие за единицу наработки:
N
N
 mi (t  t )   mi (t )
 (t ) 
i 1
i 1
Nt
,
(7)
где mi (t  t ) - число отказов i-гo изделия до наработки (t  t ) ;
mi (t ) - число отказов i-го изделия до наработки t;
N- общее число испытуемых объектов.
2.2. Показатели долговечности
Средний ресурс - математическое ожидание ресурса.
Средний срок службы - математическое ожидание срока службы.
Ресурс (срок службы) - показатель, обусловленный выходом за допустимые пределы характеристик ТС, при которых дальнейшая эксплуатация невозможна
При Наличии данных о ресурсе (сроке
службы) N объектов статистическая оценка
среднего ресурса (среднего срока службы) определяется аналогично средней наработке до отказа (3).
Гамма-процентный ресурс t  - наработка, в течение которой ТС не достигнет предельного со4
стояния с вероятностью  , выраженной в процентах.  процентный ресурс можно определить по графику вероятности безотказной

на оси ординат проводят го100
ризонталь до пересечения с кривой. Абсцисса точки пересечения и будет  -
работы изделия. Для этого через точку P(t ) 
процентным ресурсом (рис. 1).
Для партии изделий  -процентный ресурс представляет собой ресурс,
который имеет или превышает обусловленный процент изделий  . Например, если  = 90 %, то это означает, что из всех изделий данного наименования не менее 90 % имеют или превышают ресурс t  =90%.
Величина  зависит от уровня долговечности изделий и для элементов
автомобиля устанавливается 90 или 95 %.
2.3. Показатели ремонтопригодности
Вероятность восстановления в заданное время - вероятность того, что
время восстановления работоспособности объекта не превысит заданного.
Время восстановления включает в себя время на обнаружение, поиск причины и устранение отказа.
Среднее время восстановления - математическое ожидание времени
восстановления работоспособности объекта. При наличии статистических
данных о длительностях восстановления и объектов среднее время восстановления определяется аналогично средней наработке до отказа (3).
2.4. Комплексные показатели надежности
Коэффициент готовности Кг - вероятность того, что ТС будет работоспособной в произвольно выбранный момент времени на наработке
между плановыми ТО:
Kг= t  pc / t  Э (8)
где t  pc - суммарное I время пребывания ТС в работоспособном состоянии на
наработке между плановыми ТО; t  Э - суммарная продолжительность эксплуатации ТС включая простои, связанные с внеплановым восстановлением
работоспособности.
Коэффициент технического использования Кти - вероятность того, что
изделие окажется работоспособным в произвольно выбранный момент времени.
Кти=
t  pc
t  pc  t  P  t  TO
(9)
где t  P  t TO — суммарное время пребывания ТС в ремонтах и ТО за определенную наработку.
Кроме двух вышеприведенных комплексных показателей надежности
для характеристики парка автомобилей используются следующие показатели:
- коэффициент технической готовности парка  Т ;
5
- коэффициент выпуска подвижного состава  В ;
- коэффициент использования парка  И .
Выполнение работы
1. Пользуясь статистическими данными испытаний надежности агрегатов и
узлов автомобиля, представленными по образцу табл. 1, требуется:
- вычислить показатели безотказности и долговечности работы изделий;
- построить гистограмму числа mj- и плотности f (t ) отказов в зависимости
от наработки t,
- построить графики распределения вероятностей наступления отказов
F(t) и безотказности работы изделия P(t);
- указать 90 %-й ресурс изделия.
Таблица 1
Распределение отказов (замены) двигателя КамАЗ по интервалам наработки
Номер инj
1
2
3
4
5
6
7
8
тервала
Границы ин100- 150- 200- 250- 300- 3500-50 50-100 150
тервала, тыс.
200
250
300
350
400
t
км
Число откаmj
2
12
20
14
9
6
2
зов в интер5
вале
2. Вычисления показателей безотказности и долговечности:
- накопленное число отказов по интервалам наработки t :
k
m(t j )   m j
j 1
где m j - число изделий, отказавших j-м интервале;
- число работоспособных изделий по интервалам наработки
n(t j )  N  m(t j ) ,
где N— общее число отказов;
- относительная доля отказов по интервалам наработки (частость)
j 
mj
N
;
- статистическая вероятность наступления отказов
F (t j ) 
m (t j )
N
;
6
- статистическая вероятность безотказной работы изделия
P (t j ) 
n(t j )
N
 1  F (t j ) ;
- статистическая оценка плотности распределения отказов
f (t j ) 
mj
Nt
3. Построить гистограммы и графики согласно заданию.
4. На графике вероятности безотказной работы указать гамма-процентный
ресурс изделия.
Содержание отчета
1. Наименование и цель работы.
2. Основные определения и расчетные формулы.
3. Исходные данные и результаты вычислений (в том числе гистограммы
и графики).
4. Заключение и выводы о надежности изделия.
Определяемый
параметр
Обозначение
Границы интервала,
тыс. км
Значение середины интервала
Число отказов
в интервале
Таблица:
Номер интервала наработки
1
2
3
4
5
6
7
8
0-50
50100
100150
150200
200250
250300
300350
35
040
0
37
5
25
75
125
175
225
275
325
2
5
12
20
14
9
6
2
tj
mj
Накопленное
число отказов
m(t j )
2
7
19
39
53
62
68
70
Число работоспособных изделий по интервалам наработки
n(t j )
68
63
51
31
17
8
2
0
7
Относительная
доля отказов
по интервалам
наработки
j
Статистическая вероятность наступления отказов
Статистическая вероятность безотказной работы
изделия
Статистическая оценка
плотности распределения отказов
F (t j )
0,0286
0,0714
0,1714
0,2857
0,2
0,1286
0,0857
0,0
286
0,0286
0,1
0,2714
0,5571
0,7574
0,8857
0,9714
1
0,9714
0,9
0,7286
0,4429
0,2426
0,1143
0,0286
0
0,0017
14
0,0
005
71
P (t j )
f (t j )
0,0005
71
0,0014
29
0,0034
29
0,0057
14
0,004
0,0025
71
Графики:
число работоспособных изделий по интервалам наработки
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
относительная доля отказов по интервалам наработки (частость)
8
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
статистическая вероятность наступления отказов
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
статистическая вероятность безотказной работы изделия
9
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа