Файл: Лекции по дисциплине Надежность сельскохозяйственной техники Тема 1. Введение. Цель и задачи курса. Цель Изучение теории надежности транспортной техники План.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 196
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– количественно характеризует только одно свойство надежности объекта, т.е. этот показатель к одному из свойств, составляющих надежность объекта(безотказность, долговечность, ремонтопригодность или сохраняемость).
Комплексный показатель – количественно характеризует одновременно два или несколько различных свойств технического объекта, т.е. он относится к нескольким различным свойствам, составляющих надежность технического объекта.
7.2.Количественные характеристики надежности.
Количественные показатели надежности могут быть получены на основании анализа эксплуатации или данных стендовых испытаний с последующим пересчетом применительно к условиям эксплуатации, путем измерений с последующим сравнением с предельными характеристиками материалов и деталей, полученных расчетным путем. Схема определения показателей надежности приведена на рисунке 11.
Количественные характеристики надежности носят вероятностный характер. Оценивать и анализировать их следует в зависимости от закона распределения, которому подчиняются исследуемые параметры.
Рисунок 11. Схема определения показателей надежности машин.
Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Этот показатель может применяться для восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. Выражается в долях единиц или в процентах, изменяется от 1 до 0.
Вероятность безотказной работы по статистическим данным по отказам оценивается выражением:
(t) = 1 - 
(65)
где (t) – статистическая оценка вероятности безотказной работы;
No – число объектов в начале испытания;
n(t) – число отказавших объектов за время t.
При большом числе объектов статистическая оценка (t) практически совпадает с вероятностью безотказной работы P(t)
Вероятность отказа – вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки возникнет хотя бы один отказ
. Вероятность отказа Q(t) при t=0 , изменяется от 0 до 1 и вычисляется по формуле:
Q(t) = 1 - P(t) (66)
Для статистического определения:
(t) = 1-
(t) = 
(67)
С помощью приведенных формул можно построить так называемую функцию надежности, которая является убывающей (рисунок 12).
Рисунок 12. Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности отказов от времени.
Для определения вероятности безотказной работы, как правило, используют данные, полученные в процессе эксплуатации, вместе с тем надежность объектов можно определить и по величине вероятности отказов, поскольку вероятности отказа и безотказной работы являются противоположными случайными событиями. Вероятность отказа Q(t) можно определить из выражения:
Q(t) = 1 – P(t). (68)
Вероятность безотказной работы машины зависит от числа деталей в машине и их вероятности безотказной работы: Pм = Р1(t) Р2(t) Р3(t) Рn(t) (по теореме умножения вероятностей).
Средняя наработка до отказа – математическое ожидание (среднее значение) наработки до первого отказа. Для невосстанавливаемых объектов средняя наработка до первого отказа равнозначна средней наработке до отказа.
Значение средней наработки до отказа Тср находят по уравнению:
Тср =
∑ti (69)
где ti наработка i-го объекта до отказа.
Точность определения средней наработки до отказа зависит от числа объектов, подвергшихся испытаниям на надежность.
Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.
Из определения интенсивности отказов λ(t) следует, что
P(t) λ(t) ∆t = f (t) ∆t (70)
где P(t) –вероятность безотказной работы за время t; f(t) – плотность распределения наработки до отказа.
Из этого соотношения имеем
λ(t) =
(71)
Интенсивность отказов может определяться по приближенной статистической формуле как отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, работоспособных в данный момент времени.
Поток отказов. Для восстанавливаемых объектов, у которых вероятно многократное появление отказа, наработка на отказ – случайное событие. В этом случае отказавшие элементы заменяют на исправные и работоспособность объекта восстанавливается, т.е. наблюдается поток отказов и восстановлений. Поток отказов характеризуется двумя величинами: средним числом отказов mср(t) и параметром потока отказов ωо(t).
Параметром потока отказов – называют плотность вероятности возникновения отказов восстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени или наработки.
Параметр потока отказов – это среднее число отказов восстанавливаемых объектов в единицу времени, взятое для рассматриваемого достаточно малого промежутка времени ∆t.
Наработка на отказ. Т представляет собой среднее значение наработки восстанавливаемых(ремонтируемых) объектов между отказами и показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ.
Наработка на отказ Т (среднее время безотказной работы) – величина обратная параметру потока отказов ω (t) для наработки от t1 до t2, определяемая по теоретической и статистической формулам.
Наработку на отказ статистически определяют отношением суммарной наработки восстанавливаемых объектов к суммарному числу отказов этих объектов.
По ГОСТ наработку на отказ определяют как отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.
7.3 Показатели долговечности.
Долговечность количественно оценивается с помощью ресурса, как показателя, связанного с наработкой объекта и срока службы.
Средний ресурс (срок службы) - математическое ожидание ресурса (срока службы).
Назначенный ресурс-суммарная наработка объекта , по достижению которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния (напр. авиационные двигатели).
Средний ресурс(срок службы) до ремонта ТДР –от начала эксплуатации до его первого ремонта.
Средний ресурс(срок службы) между ремонтами ТМР –между смежными ремонтами.
Средний ресурс (срок службы) до списания ТСП от начала эксплуатации до его списания, обусловленного предельным состоянием.
Гамма-процентный ресурс-наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятносьтю γ –процентов.Определяется экспериментально по данным о долговечности большой группы объектов. Гамма-процентный ресурс как оценочный показатель долговечности позволяет значительно сократить время испытаний, так как испытания ведут до исчерпания ресурса у сравнительно небольшого количества машин (10-20%), однако для получения достаточной точности оценки потребуется увеличить количество испытуемых машин.
Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ- процентов.
7.4 Показатели ремонтопригодности и сохраняемости.
Ремонтопригодность имеет следующие единичные количественные показатели.
Вероятность восстановления в заданное время, или вероятность своевременного восстановления< т.е. вероятность того, что время восстановления(время, потраченное на обнаружение , поиск причины отказа и устранение последствий отказа) не превысит заданного.
Среднее время восстановления, т.е. математическое ожидание времени восстановления работоспособности. При наличии статистических данных о длительности восстановления(для восстанавливаемых объектов) объектов среднее время восстановления ТВ определяют по формуле:
В = 
∑ tВ i (72)
где m - число обнаруженных и устраненных отказов объектов;
tВ i - время восстановления отказа.
В качестве характеристики рассеивания времени восстановления используется также дисперсия и среднее квадратическое отклонение.
Сохраняемость количественно оценивается с помощью следующих показателей, измеряемых в годах, месяцах и др. единицах.
Средний срок сохраняемости, т.е. математическое ожидание срока сохраняемости.
Гамма-процентный срок сохраняемости , т.е. срок сохраняемости, который будет достигнут объектом с заданной вероятностью γ. По кривой убыли при хранении объектов можно определить 90%-ный срок сохраняемости невосстанавливаемых объектов и средний срок сохраняемости, соответствующий времени в течение которого выходит 50% объектов. Эти показатели
включаются в нормативно-техническую документацию, но не заменяют срок хранения, который также указывается в технических требованиях на объект.
7.5 Комплексные показатели надежности.
Коэффициент готовности – показывающий долю, которую составляет время работы объекта (наработка на отказ) от суммарного времени, расходуемого на работу и восстановление.
Таким образом, Кр характеризует свойства: ремонтопригодность и безотказность.
Коэффициент технического использования Кти
Таким образом, Кти более обобщенный показатель, чем Кг, служащий для оценки ремонтопригодности, т.к. учитывает простои в ремонте и ТО.
- средняя суммарная трудоемкость ремонта (или ТО) – математическое ожидание суммарных трудозатрат на ремонт (или ТО);
- коэффициент восстановления ресурса, равный отношению среднего ресурса капитально отремонтированных машин к их среднему ресурсу до первого капитального ремонта. Он должен быть менее 80%.
Список рекомендуемой литературы
1. Ермолов Л.С., Кряжков В.М., Черкун В.Е., - Основы надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1982
2. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. – Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. М. Колос, 1978
3.Авдеев М.В., Воловик Е.Л., Ульман И.Е. – Технология ремонта машин и оборудования. М.: Агропромиздат, 1986
Контрольные вопросы:
1. Что такое квалиметрия?
2. Какие показатели применяются при оценке качества продукции?
3. Как определяется вероятность безотказной работы, вероятность отказа, интенсивность отказа, поток отказов, наработка на отказ?
4. Какие показатели используются для оценки долговечности машин?
5. Какие показатели используются для оценки ремонтопригодности и сохраняемости?
6. Какие комплексные показатели надежности используются для оценки надежности машин?
Тема №9,10 Частота отказов. Интенсивность отказов.
Цель: Изучение основных понятий теории надежности технологических машин.
План:
1. Плотность распределения времени работы изделия до отказа. Среднее время безотказной работы.
2. Выражение вероятности и частоты отказов через интенсивность отказов.
9.1 Среднее время безотказной работы.
Сложная машина – это система, состоящая из большого числа элементов (деталей). Отказ любого элемента отражается на работоспособности в целом всей машины. В обычных машинах мы имеем последовательное соединение элементов (привод от двигателя к ведущим колесам).
Комплексный показатель – количественно характеризует одновременно два или несколько различных свойств технического объекта, т.е. он относится к нескольким различным свойствам, составляющих надежность технического объекта.
7.2.Количественные характеристики надежности.
Количественные показатели надежности могут быть получены на основании анализа эксплуатации или данных стендовых испытаний с последующим пересчетом применительно к условиям эксплуатации, путем измерений с последующим сравнением с предельными характеристиками материалов и деталей, полученных расчетным путем. Схема определения показателей надежности приведена на рисунке 11.
Количественные характеристики надежности носят вероятностный характер. Оценивать и анализировать их следует в зависимости от закона распределения, которому подчиняются исследуемые параметры.
Рисунок 11. Схема определения показателей надежности машин.
Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. Этот показатель может применяться для восстанавливаемых и невосстанавливаемых объектов. Выражается в долях единиц или в процентах, изменяется от 1 до 0.
Вероятность безотказной работы по статистическим данным по отказам оценивается выражением:
(t) = 1 - (65)где
(t) – статистическая оценка вероятности безотказной работы; No – число объектов в начале испытания;
n(t) – число отказавших объектов за время t.
При большом числе объектов статистическая оценка
(t) практически совпадает с вероятностью безотказной работы P(t)Вероятность отказа – вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки возникнет хотя бы один отказ
. Вероятность отказа Q(t) при t=0 , изменяется от 0 до 1 и вычисляется по формуле:
Q(t) = 1 - P(t) (66)
Для статистического определения:
(t) = 1- (t) = (67)С помощью приведенных формул можно построить так называемую функцию надежности, которая является убывающей (рисунок 12).
Рисунок 12. Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности отказов от времени.
Для определения вероятности безотказной работы, как правило, используют данные, полученные в процессе эксплуатации, вместе с тем надежность объектов можно определить и по величине вероятности отказов, поскольку вероятности отказа и безотказной работы являются противоположными случайными событиями. Вероятность отказа Q(t) можно определить из выражения:
Q(t) = 1 – P(t). (68)
Вероятность безотказной работы машины зависит от числа деталей в машине и их вероятности безотказной работы: Pм = Р1(t) Р2(t) Р3(t) Рn(t) (по теореме умножения вероятностей).
Средняя наработка до отказа – математическое ожидание (среднее значение) наработки до первого отказа. Для невосстанавливаемых объектов средняя наработка до первого отказа равнозначна средней наработке до отказа.
Значение средней наработки до отказа Тср находят по уравнению:
Тср =
∑ti (69)где ti наработка i-го объекта до отказа.
Точность определения средней наработки до отказа зависит от числа объектов, подвергшихся испытаниям на надежность.
Интенсивность отказов – условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.
Из определения интенсивности отказов λ(t) следует, что
P(t) λ(t) ∆t = f (t) ∆t (70)
где P(t) –вероятность безотказной работы за время t; f(t) – плотность распределения наработки до отказа.
Из этого соотношения имеем
λ(t) =
(71)Интенсивность отказов может определяться по приближенной статистической формуле как отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, работоспособных в данный момент времени.
Поток отказов. Для восстанавливаемых объектов, у которых вероятно многократное появление отказа, наработка на отказ – случайное событие. В этом случае отказавшие элементы заменяют на исправные и работоспособность объекта восстанавливается, т.е. наблюдается поток отказов и восстановлений. Поток отказов характеризуется двумя величинами: средним числом отказов mср(t) и параметром потока отказов ωо(t).
Параметром потока отказов – называют плотность вероятности возникновения отказов восстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени или наработки.
Параметр потока отказов – это среднее число отказов восстанавливаемых объектов в единицу времени, взятое для рассматриваемого достаточно малого промежутка времени ∆t.
Наработка на отказ. Т представляет собой среднее значение наработки восстанавливаемых(ремонтируемых) объектов между отказами и показывает, какая наработка в среднем приходится на один отказ.
Наработка на отказ Т (среднее время безотказной работы) – величина обратная параметру потока отказов ω (t) для наработки от t1 до t2, определяемая по теоретической и статистической формулам.
Наработку на отказ статистически определяют отношением суммарной наработки восстанавливаемых объектов к суммарному числу отказов этих объектов.
По ГОСТ наработку на отказ определяют как отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.
7.3 Показатели долговечности.
Долговечность количественно оценивается с помощью ресурса, как показателя, связанного с наработкой объекта и срока службы.
Средний ресурс (срок службы) - математическое ожидание ресурса (срока службы).
Назначенный ресурс-суммарная наработка объекта , по достижению которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния (напр. авиационные двигатели).
Средний ресурс(срок службы) до ремонта ТДР –от начала эксплуатации до его первого ремонта.
Средний ресурс(срок службы) между ремонтами ТМР –между смежными ремонтами.
Средний ресурс (срок службы) до списания ТСП от начала эксплуатации до его списания, обусловленного предельным состоянием.
Гамма-процентный ресурс-наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятносьтю γ –процентов.Определяется экспериментально по данным о долговечности большой группы объектов. Гамма-процентный ресурс как оценочный показатель долговечности позволяет значительно сократить время испытаний, так как испытания ведут до исчерпания ресурса у сравнительно небольшого количества машин (10-20%), однако для получения достаточной точности оценки потребуется увеличить количество испытуемых машин.
Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ- процентов.
7.4 Показатели ремонтопригодности и сохраняемости.
Ремонтопригодность имеет следующие единичные количественные показатели.
Вероятность восстановления в заданное время, или вероятность своевременного восстановления< т.е. вероятность того, что время восстановления(время, потраченное на обнаружение , поиск причины отказа и устранение последствий отказа) не превысит заданного.
Среднее время восстановления, т.е. математическое ожидание времени восстановления работоспособности. При наличии статистических данных о длительности восстановления(для восстанавливаемых объектов) объектов среднее время восстановления ТВ определяют по формуле:
В = ∑ tВ i (72)где m - число обнаруженных и устраненных отказов объектов;
tВ i - время восстановления отказа.
В качестве характеристики рассеивания времени восстановления используется также дисперсия и среднее квадратическое отклонение.
Сохраняемость количественно оценивается с помощью следующих показателей, измеряемых в годах, месяцах и др. единицах.
Средний срок сохраняемости, т.е. математическое ожидание срока сохраняемости.
Гамма-процентный срок сохраняемости , т.е. срок сохраняемости, который будет достигнут объектом с заданной вероятностью γ. По кривой убыли при хранении объектов можно определить 90%-ный срок сохраняемости невосстанавливаемых объектов и средний срок сохраняемости, соответствующий времени в течение которого выходит 50% объектов. Эти показатели
включаются в нормативно-техническую документацию, но не заменяют срок хранения, который также указывается в технических требованиях на объект.
7.5 Комплексные показатели надежности.
Коэффициент готовности – показывающий долю, которую составляет время работы объекта (наработка на отказ) от суммарного времени, расходуемого на работу и восстановление.
Таким образом, Кр характеризует свойства: ремонтопригодность и безотказность.
Коэффициент технического использования Кти
Таким образом, Кти более обобщенный показатель, чем Кг, служащий для оценки ремонтопригодности, т.к. учитывает простои в ремонте и ТО.
- средняя суммарная трудоемкость ремонта (или ТО) – математическое ожидание суммарных трудозатрат на ремонт (или ТО);
- коэффициент восстановления ресурса, равный отношению среднего ресурса капитально отремонтированных машин к их среднему ресурсу до первого капитального ремонта. Он должен быть менее 80%.
Список рекомендуемой литературы
1. Ермолов Л.С., Кряжков В.М., Черкун В.Е., - Основы надежности сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1982
2. Селиванов А.И., Артемьев Ю.Н. – Теоретические основы ремонта и надежности сельскохозяйственной техники. М. Колос, 1978
3.Авдеев М.В., Воловик Е.Л., Ульман И.Е. – Технология ремонта машин и оборудования. М.: Агропромиздат, 1986
Контрольные вопросы:
1. Что такое квалиметрия?
2. Какие показатели применяются при оценке качества продукции?
3. Как определяется вероятность безотказной работы, вероятность отказа, интенсивность отказа, поток отказов, наработка на отказ?
4. Какие показатели используются для оценки долговечности машин?
5. Какие показатели используются для оценки ремонтопригодности и сохраняемости?
6. Какие комплексные показатели надежности используются для оценки надежности машин?
Тема №9,10 Частота отказов. Интенсивность отказов.
Цель: Изучение основных понятий теории надежности технологических машин.
План:
1. Плотность распределения времени работы изделия до отказа. Среднее время безотказной работы.
2. Выражение вероятности и частоты отказов через интенсивность отказов.
9.1 Среднее время безотказной работы.
Сложная машина – это система, состоящая из большого числа элементов (деталей). Отказ любого элемента отражается на работоспособности в целом всей машины. В обычных машинах мы имеем последовательное соединение элементов (привод от двигателя к ведущим колесам).