Модели надёжности для машин

Лекция №4

1. Схематизация конструкции машины для оценки надежности.

Машина или сборочная единица машины представляет собой совокупность большого числа элементов.

Надёжность машины определяется надёжностью элементов, однако её можно описывать по-разному:

- как один восстанавливаемый элемент

- как совокупность восстанавливаемых элементов

Для целей эксплуатации при использовании экспериментальных данных достаточно первого подхода, однако для разработчика-конструктора необходим второй, который позволяет, назначая и обеспечивая требования по показателям надёжности элементов, выполнить требования по надёжности машины в целом.

Однако для решения этого вопроса надо решить3 проблемы:

1. Размерность – слишком много элементов (решается путём схематизации)

2. Как определить предельное состояние для автомобиля.

3. Определение параметра потока отказав для автомобиля по параметрам потоков отказов элементов.

Схематизация

Схематизация по номенклатуре.

Для автомобилей принято разделять автомобиль на:

- базовые агрегаты и системы.

В свою очередь базовые агрегаты и системы разделяют на:

- базовые детали (корпусные);

- основные детали.

В этом случае номенклатура сокращается и надёжность можно оценивать снизу-вверх:

У зарубежных автопроизводителей используется несколько другая система схематизации, базирующаяся на принятом в автопроме разделении труда, когда производство автокомпонентов выделено в отдельную подотрасль. В качестве примера приведем схематизацию автомобиля на основе структуры, принятой у одного из иностранных автопроизводителей.

Табл.1. Схематизация автомобиля

Главная группа	Средняя группа	Малая группа
двигатель	электрооборудование двигателя	высоковольтные провода
свечи зажигания
стартер
генератор
и т.д.
система впуска - выпуска	каталитический нейтрализатор
узел дроссельной заслонки
клапан системы EGR
кислородные датчики
и т.д.
система охлаждения	помпа
термостат
и т.д.
система топливоподачи и система смазки	топливные насосы
датчик давления и уровня масла
датчик уровня топлива в баке
сальники и прокладки
и т.д.
трансмиссия	сцепление	элементы привода выключеня сцепления
диск сцепления
корзина сцепления
коробки переключения передач
раздаточные коробки
элементы привода	ШРУС
задний дифференциал
муфты включения
и т.д.
шасси	тормозная система	гидравлический привод
тормозные диски
и т.д.
передняя подвеска	стойки амортизатора
пружина
ступичный подшипник
верхние рычаги подвески
нижние рычаги подвески
стойки СПУ
шаровые опоры верхних рычагов
шаровые опоры нижних рычагов
и т.д.
задняя подвеска	ступичный подшипник
амортизатор
верхние рычаги подвески
нижние рычаги подвески
продольные рычаги
вспомогательная тяга
стойки СПУ
и т.д.
рулевое управление	рулевая рейка
насос ГУР
рулевая тяга
наконечник рулевых тяг
рулевая сошка
маятниковый рычаг
элементы гидролинии
и т.д.
электрооборудование шасси	датчики системы АБС
фары головного света
передние ПТФ
мотор привода мывателя лобового стекла
мотор привода мывателя фар головного света
замок задней двери
форсунка омывателя фар головного света
и т.д.

Отсутствие деления на более мелкие фрагменты – детали связано с тем, как организовано комплектование проектируемого автомобиля. Разработчики автомобиля, как правило, не конструируют элементы третей группы, поручая это соответствующим поставщикам. Они же, поставщики, и выполняют требования автопроизводителей не только по эксплуатационным свойствам, но и по надежности. Такой подход к конструированию, производству, поставкам на конвейер сборочного производства и в сервис и позволяет ограничить номенклатуру до элементов третьей группы. В российском автопроме эта система еще полностью не отстроена.

Зато в России к схематизации элементов автомобиля при анализе вопросов надежности добавляют учет того обстоятельства, что детали и агрегаты имеют разную (отличающуюся в разы) надёжность. Поэтому в автомобилестроении используется дополнительная классификация деталей и агрегатов по надёжности – наработке на отказ и ресурсу:

1 группа: ресурс (средний) меньше срока службы автомобиля;

2 группа: ресурс (70-90%) равны сроку службы автомобиля;

3 группа: ресурс (70-90%) больше срока службы;

4 группа: ресурс больше двух сроков до капитального ремонта.

Определение предельного состояния машины

Даже в определении предельного состояния присутствует неоднозначность, так как есть союз «или».

Если перечислить варианты:

- моральное старение;

- экономическая нецелесообразность эксплуатации;

- выход показателей за установленные границы по безопасности;

- выход показателей надёжности за установленные пределы.

Представляется, что для автомобилей признаком предельного состояния для машины в целом следует считать превышение показателей надёжности, в частности – по параметру потока отказов.

Это ограничение связано и с ростом затрат, а значит является и косвенной оценкой экономической целесообразности.

Однако при решении этого вопроса необходимо учитывать риски (вероятность) ошибки, как изготовителя, так и эксплуатирующей стороны.

В первом приближении для этого можно воспользоваться формулой:

, где

S_i – наработка до i - того отказа;

i – номер отказа;

ω_тах – максимальный допустимый параметр потока отказов;

ω_н – средний (номинальный) параметр отказов;

α – риск изготовителя;

β – риск эксплуатирующей стороны (недоиспользование ресурсов).

9. Связь показателей надежности для элементов структурной схемы машины.

21 вопрос и

Долговечность автомобиля будет не выше долговечности базовых сборочных единиц и систем. При этом долговечность автомобиля определяется наименьшим ресурсом, если не реализована идея равнодолговечности. Остальные системы (с меньшей долговечностью) рассматриваются как восстанавливаемые и должны заменяться при плановых ТО. Вероятность безотказной работы автомобиля определяется произведением вероятностей безотказной работы сборочных единиц и систем. При этом, как и при решении обратной задачи, больших различий в показателях безотказности не должно быть. То есть идеология решения прямой задачи содержится в параграфе, где рассмотрена обратная. Вот такая военная хитрость))))

Дата добавления: 2014-01-07