Введение. Теория надежности изучает процессы возникновения отказов технических объектов и способы борьбы с отказами

Опорный конспект

Теория надежности изучает процессы возникновения отказов технических объектов и способы борьбы с отказами. Техническими объектами могут быть изделия, системы и их элементы, в частности сооружения, установки, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Различают два основных состояния объектов: работоспособное и неработоспособное. Согласно ГОСТ 13377-75 состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно технической документацией, называют работоспособным.

Состояние объекта, при котором значения хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным нормативно-технической документации, называют неработоспособным.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности, т.е. в переходе в неработоспособное состояние.

Обычно неработоспособность – состояние, при котором нельзя начинать применение объекта (например, выпускать самолет в воздух). Однако возможны задачи, в которых неработоспособность – состояние, при котором объект не может продолжать выполнять свое назначение

Когда объект предназначен для выполнения нескольких функций, часто находят значения показателей надежности по каждой из функций.

Возможен и другой путь: оценивают свойства объекта выполнять все требуемые от него функции. Отказом считается невыполнение хотя бы одной из функций независимо от того, возникла ли случайная ситуация в которой требуется выполнение этой функции, или нет.

Пусть состоящая из n элементов система предназначена для выполнения нескольких k функций. Функционирование такой системы может быть представлено как процесс изменения вектора состояний Z(t) в пространстве состояний [x(t), y(t)]? Где x_i– состояние i-го элемента системы, i=1,2,…,n; y_j– переменная, характеризующая потребность в выполнении j-ой функции, j=1,2,…,k.

Обычно предполагается, что отдельные координаты вектора Z(t) являются независимыми случайными функциями времени (наработки), принимающими одно из двух возможных значений:

Искомые показатели «надежности» находят как числовые характеристики некоторого функционала от случайного процесса Z(t). Понятие функционала является обобщением понятия функции. Функционал Ф определен на процессе Z(t), если каждой траектории z(t) ставится в соответствие некоторое число Т=Ф[z(t)]. В рассматриваемом случае найденные показатели «надежности» характеризуют не техническую систему, а ситуацию по удовлетворению случайного спроса. Поэтому слово «надежность» в кавычках.

Пример поясняющий приведенные соображения. Пусть необходимо везти груз ночью через лес, в котором могут быть грабители. Охраняющий груз человек вооружен пистолетом. Очевидно, что значение показателя надежности этого пистолета не должно зависеть от случайной потребности в нем, т.е. от того, нападут грабители или нет.

Отказы можно классифицировать по различным признакам.

1. По характеру устранения можно различать окончательные (устойчивые) и перемежающиеся (то возникающие, то исчезающие) отказы. Перемежающиеся отказы являются следствием обратимых случайных изменений режимов работы и параметров объекта. При возвращении режима работы в допустимые пределы объект сам, обычно без вмешательства человека, возвращается в работоспособное состояние. Например совершенно исправный триггер может перестать реагировать на управляющий сигнал из-за случайного резкого уменьшения напряжения питания. Когда напряжение питания опять станет равным номинальному значению, триггер будет продолжать исправно работать (конечно если в результате колебаний не произошел окончательный отказ).

Целесообразно различать два показателя надежности: для окончательных отказов и для перемежающихся отказов.

2. По связи с другими отказами можно различать отказы первичные, т.е. возникшие по любым причинам, кроме действия другого отказа. Например, из-за пробоя конденсатора может сгореть сопротивление. При вычислении показателей надежности обычно учитываются лишь первичные отказы.

Отказы являются случайными событиями, которые могут быть независимыми или зависимыми. Отказы являются зависимыми, если при появлении одного из них изменяется вероятность появления второго отказа. Для независимых отказов вероятность появления одного из них не зависит от того, произошли другие отказы или нет. Таким образом, различие между вторичным и зависимым отказами состоит в том, что после появления отказа (первичного) вторичный отказ другого элемента наступает неизбежно, а для зависимого отказа лишь изменяется вероятность его появления.

Рост интенсивности движения и изменение состава транспортного потока на автомобильных дорогах приводят к росту аварийности и повышению тяжести дорожно-транспортных происшествий. Как показывает мировой опыт эксплуатации автомобильных дорог, даже технически совершенные дороги могут не соответствовать современному уровню требований безопасности движения. В одних случаях дорожные условия способствуют возникновению ДТП, а в других – напротив, предупреждают их. Как показывают исследования, одной из причин сложившейся ситуации является конфликт между техническими требованиями к инженерным сооружениям и логикой действий водителей в процессе движения.

Одним из путей решения указанных проблем является совершенствование методов и норм проектирования, позволяющих исключить возможность возникновения аварийно-опасных участков дорог. Перспективным направлением представляется системный подход к проектированию автомобильных дорог и организации движения.

Согласно теории системного проектирования, закономерности поведения водителей проявляются в его взаимодействии со средой движения, результатом которого являются скорость и траектория движения. В рамках такого подхода основная задача проектирования и организации движения заключается в согласовании параметров среды движения с принципами поведения водителей [1]. При этом возрастает роль выбора соответствующих показателей, позволяющих судить об эффективности принимаемых проектных решений. В качестве таких показателей с точки зрения безопасности движения могут быть использованы показатели функционального состояния водителя в процессе движения. В этом случае ключевыми являются задачи:

- обоснования геометрических параметров трассы автомобильных дорог, обеспечивающих оптимальную надежность деятельности водителя;

- разработки надлежащего математического инструмента для реализации принимаемых проектных решений.

Раздел 1. Надёжность работы системы «дорога-водитель»

При работе с данным разделом предстоит:

1. Изучить теоретический материал раздела (см. стр. 18…42 лекций).

2. Ответить на вопросы для самопроверки.

3. Ответить на вопросы тренировочных тестов № 1 и 2.

4. Ответить на вопросы контрольных тестов № 1 и 2.

5. Провести практическое занятие на тему: «Корректировка периодичности ТО».

В данном разделе изложены цели и задачи управления автомобилем, системный подход к повышению надёжности управления автомобилем, связь показателей надёжности с понятием качества и надёжности. Рассматривается работоспособное и исправное состояния, предельное состояние, отказы, виды отказов, безотказность и долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, дано понятие о наработке, средней наработке до первого отказа. Приводятся гистограмма распределения числа, частости и плотности отказов в зависимости от наработки; эксплуатационные свойства и безопасность конструкций транспортных средств, безопасность движения, надёжность системы ВАДС – условие эффективного управления автомобилем.

Раздел 2. Надёжность работы водителя и автомобиля

При работе с данным разделом предстоит:

1. Изучить теоретический материал данного раздела (см. стр.42…72 лекций).

2. Ответить на вопросы для самопроверки.

3. Ответить на вопросы тренировочных тестов № 3 и 4.

4. Ответить на вопросы контрольных тестов № 3 и 4.

5. Провести практическое занятие на тему: «Определение предельного износа деталей агрегата».

В разделе рассматриваются функции водителя в системе ВАДС; профессиональная деятельность водителя; особенности водителя как элемента системы водитель – автомобиль; надёжность работы водителя. Приводится выбор водителем плана действий, прогноз надёжности выполнения плана на основании анализа резервов управления. Дана картина саморегуляции надёжности водителя при уменьшении резервов управления. Изложены факторы, влияющие на надёжность водителя: квалификация, возраст, состояние здоровья, утомление; функционирование комплекса «автомобиль-водитель-дорога-среда» в условиях ДТП.

Раздел 3. Диагностика дорожных условий

При работе с данным разделом необходимо:

1. Изучить теоретический материал данного раздела (см. стр. 73…96 лекций).

2. Ответить на вопросы для самопроверки.

3. Ответить на вопросы тренировочных тестов № 5 и 6.

4. Ответить на вопросы контрольных тестов № 5 и 6.

5. Провести контрольную работу.

В разделе рассмотрены вопросы уровней удобства движения в транспортном потоке; оптимальные режимы движения отдельного автомобиля в транспортном потоке в зависимости от уровня удобства движения; изменения средней скорости автомобиля в зависимости от максимальной для различных уровней удобства движения, а также изменение безопасности движения в зависимости от величины отклонения скорости автомобиля от средней скорости транспортного потока, изменение безопасности движения в зависимости от величины «шума» ускорения.

Дата добавления: 2015-04-30