Основные понятия надежности (краткие сведения)

ЭЛЕМЕНТЫ НАДЕЖНОСТИ МАШИН.

Введение. Обычно, каждая машина (ТС, изделие) характеризуется рядом выходных параметров, и их допустимые значения оговариваются в нормативных документах – стандартах или технических условиях. Значение каждого выходного параметра зависит от выходных параметров узлов и отдельных деталей.

Термины и определения по надежности стандартизированы. Основные из них описаны ниже.

Работоспособность – это состояние машины (ТС, изделия), при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения выходных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документации.

Техническая документация предусматривает уровень внешних воздействий, методы технического обслуживания и ремонта (систему ремонта, затраты на ремонт и т.д.), нормы и допустимые отклонения от установленных параметров.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины. Примеры отказов – поломка вала, выход за допустимые значения КПД двигателя, величины деформации станины станка и т.д..

Отказы устраняются в процессе ТОиР.

Надежность – это свойство машины (ТС, изделия) сохранять свою работоспособность.

В современных машинах надежность их работы определяется, в первую очередь, изменением выходных параметров под действием различных процессов старения и изнашивания. При ухудшении выходных параметров машины в процессе эксплуатации возможен их выход за допустимые пределы, т.е. отказ машины. В этом случае говорят о параметрическом отказе, и о параметрической надежности.

Параметрическая надежность изделий – основной обьект рассмотрения теории и практики.

Безотказность – это свойство машины непрерывно сохранять работоспособность в течении некоторого периода времени, или некоторой наработки. То-есть, это свойство характеризует непрерывную работу машины без каких-либо вмешательств для поддержания работоспособности.

Улучшение безотказности, то-есть предупреждение и устранение отказов можно проводить путем реализации ТОиР. При этом трудовые и материальные затраты зависят от приспособленности машины к проведению этих операций, то-есть от ремонтопригодности машины. Кроме того, эти затраты зависят и от принятой системе ТОиР.

Ресурс – это наработка машины (ТС) до предельного состояния, ограниченного в технической документации. Временной ресурс машины – это непрерывная временная наработка машины до предельного состояния.

Используется также, особенно для авторанспорта, пробеговый ресурс – количество километров, пройденных до достижения предельного состояния.

Ресурс машины определяется ресурсом ее основных базисных деталей и узлов. При этом считается, что для периода естественного износа, интенсивность изнашивания прямо пропорциональна времени работы машины при постоянстве всех факторов, определяющих изнашивание.

Частота появления отказов отдельных деталей определяется ресурсами этих деталей. Для машины в целом рост потока отказов приводит к необходимости изьятия ее из эксплуатации, то-есть определяет долговечность машины.

Интенсивность изменения эксплуатационных качеств машины при ее хранении определяется таким показателем, как сохраняемость машины.

Долговечность – это свойство машины (ТС, изделия, узла) сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для ТОиР. Долговечность учитывает, что длительная работа машины невозможна без ремонтных и профилактических работ, восстанавливающих работоспособность машины (ТС), утрачиваемую в процессе эксплуатации.

Срок службы машины – это календарная продолжительность ее эксплуатации до предельного состояния.

Предельное состояние всей машины, т.е. прекращение ее эксплуатации, определяется экономическими факторами – ее моральным износом, или затратами, связанными с физическим износом машины.

Долговечность машины в целом зависит от процесса эксплуатации, в котором возможна неоднократная замена отдельных агрегатов, узлов и деталей. Долговечность машины в целом определяется долговечностью основных, наиболее износостойких, деталей и узлов.

Пример: Так, для двигателей автомобиля такими базовыми деталями являются коленчатый вал, блок цилиндров,

Для передаточных механизмов автомобиля – картеры,

Для машины в целом – рама.

Для правильного расчета долговечности следует учитывать различные значения ресурсов машины до первого капитального ремонта, после первого, второго, и т.д..

1.2. Методика расчета среднего ресурса машины (ТС), СКО, доверительных границ.

1. Определение ресурса статистическим методом. Для определения среднего ресурса машины (ТС, изделия, агрегата) действуют следующим образом. Выбирают несколько (N) машин (выборка k=1,, N), которые в процессе эксплуатации (или испытаний) доводят до предельного состояния. Тем самым, определяют величину ресурса p_k для каждой машины (элемента).

Ресурс – это случайная величина, поэтому ее основные параметры (среднее и дисперсия, или СКО) определяются по известным правилам. Обычно считается, что эта случайная величина распределена по нормальному закону распределения, что соответствует логике центральной предельной теоремы (много воздействующих причин с малым влиянием каждой из них).

Как известно, для более точной оценки параметров генеральной совокупности, оцениваемая выборка должна быть как можно больше, однако это невыгодно с практической точки зрения. Поэтому, как мы увидим ниже, всегда следует добиваться разумного компромисса между точностью определения ресурса и его трудоемкостью, стоимостью и длительностью.

Стандартным методом проводятся точечные оценки ресурса, то-есть оцениваются средний ресурс, его дисперсия, и СКО:

, (1)

. (2)

Очевидно, что достаточно точные оценки требуют большого числа машин, на которых определяется ресурс.

Полученные точечные оценки позволяют установить нижнюю и верхнюю доверительные границы для среднего ресурса с соответствующей доверительной вероятностью Р (двусторонней). По этой вероятности (уровню значимости) определяется коэффициент Стьюдента t (где число степеней свободы k = N – 1), после чего доверительные границы по известным формулам:

(3)

Пример 1. При наблюдении за 9 автомобилями были установлены следующие пробеги (тыс. км) до предельного состояния:

45, 60, 50, 50, 60, 65, 70, 70, 100.

Результат расчетов: = 62.2 тыс. км. S = 17 тыс. км..

Для Р = 0.95 имеем k = N – 1 = 8, t = 2.306, что приводит к

= 49.2 тыс. км., а = 75.2 тыс. км..

Полученный интервал разброса пробега слишком велик. Уменьшить можно увеличением выборки.
Следует отметить, что на практике используют только нижнюю границу среднего ресурса.

Дата добавления: 2015-03-31