Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

А.С. Денисов

Основы работоспособности технических систем

Учебник

Допущено УМО вузов РФ по образованию

в области транспортных машин

и транспортно-технологических комплексов

в качестве учебника для студентов вузов,

обучающихся по специальностям

«Сервис транспортных и технологических

машин и оборудования (Автомобильный

транспорт)» и «Автомобили и автомобильное

хозяйство» направления подготовки

«Эксплуатация наземного транспорта

и транспортного оборудования»

Саратов 2011

УДК 629.113.004.67

Рецензенты:

Кафедра «Надёжность и ремонт машин»

Саратовского государственного аграрного университета

им. Н.И. Вавилова

Доктор технических наук, профессор

Б.П. Загородских

Денисов А.С.

Д 34 Основа работоспособности технических систем: Учебник / А.С. Денисов. – Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2011. – 334 с.

ISBN 978-5-7433-2105-6

В учебнике приведены данные по содержанию различных технических систем. Проанализированы элементы механики разрушения деталей машин. Обоснованы закономерности изнашивания, усталостного разрушения, коррозии, пластического деформирования деталей в процессе эксплуатации. Рассмотрены методы обоснования нормативов обеспечения работоспособности машин и корректирования их по условиям эксплуатации. Обоснованы закономерности удовлетворения сервисных потребностей с использованием положений теории массового обслуживания.

Учебник предназначен для студентов специальностей «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)» и «Автомобили и автомобильное хозяйство», а также может быть использовано работниками автосервисных, авторемонтных и автотранспортных предприятий.

УДК 629.113.004.67

© Саратовский государственный

ISBN 978-5-7433-2105-6 технический университет, 2011

Денисов Александр Сергеевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобили и автомобильное хозяйство» Саратовского государственного технического университета.

В 2001 году получил ученое звание профессора, в 2004 году избран академиком Академии транспорта России.

Научная деятельность Денисова А.С. посвящена разработке теоретических основ технической эксплуатации автомобилей, обоснованию системы закономерностей изменения технического состояния и показателей эффективности использования автомобилей в процессе эксплуатации в различных условиях. Им разработаны новые методы диагностирования технического состояния элементов автомобилей, контроля и управления режимами их работы. Теоретические разработки и экспериментальные исследования Денисова А.С. способствовали основанию и утверждению нового научного направления в науке о надежности машин, которое теперь известно как «Теория формирования ресурсосберегающих эксплуатационно-ремонтных циклов машин».

Денисов А.С. имеет более 400 печатных работ, в том числе: 16 монографий и учебных пособий, 20 патентов, 75 статей в центральных журналах. Под его научным руководством подготовлены и успешно защищены 3 докторских и 21 кандидатская диссертация. В Саратовском государственном техническом университете Денисов А.С. создал научную школу, разрабатывающую теорию сервиса машин, хорошо известную уже в стране и за рубежом. Награжден почетными знаками «Почетный работник транспорта России», «Почетный работник высшего профессионального образования РФ».

ВВЕДЕНИЕ

Техника (от греческого слова techne – искусство, мастерство) – это совокупность средств человеческой деятельности, созданных для осуществления процессов производства и удовлетворения непроизводственных потребностей общества. К технике относят все многообразие создаваемых комплексов и изделий, машин и механизмов, производственных зданий и сооружений, приборов и агрегатов, инструментов и коммуникаций, устройств и приспособлений.

Термин «система» (от греческого systema – целое, составленное из частей) имеет широкий диапазон значений. В науке и технике система – множество элементов, понятий, норм с отношениями и связями между ними, образующих некоторую целостность. Под элементом системы понимают часть её, предназначенную для выполнения определённых функций и неделимую на части на данном уровне рассмотрения.

В данной работе рассматривается часть технических систем – транспортные и технологические машины. Основное внимание уделено автомобилям и технологическому автосервисному оборудованию. За весь срок службы затраты на обеспечение их работоспособности в 5 – 8 раз превышают затраты на изготовление. Основой для снижения этих затрат являются закономерности изменения технического состояния машин в процессе эксплуатации. До 25% отказов технических систем вызываются ошибками обслуживающего персонала, а до 90% происшествий на транспорте, в различных энергосистемах являются результатом ошибочных действий людей.

Действия людей, как правило, обоснованы принятыми ими решениями, которые выбираются из нескольких альтернатив на основе собранной и проанализированной информации. Анализ информации производится на основе знания процессов, происходящих при использовании технических систем. Поэтому при подготовке специалистов необходимо изучать закономерности изменения технического состояния машин в процессе эксплуатации и методы обеспечения их работоспособности.

Данная работа подготовлена в соответствии с образовательным стандартом по дисциплине «Основы работоспособности технических систем» для специальности 23100 – Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт). Она также может быть использована студентами специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» при изучении дисциплины «Техническая эксплуатация автомобилей», специальности 311300 «Механизация сельского хозяйства» по дисциплине «Техническая эксплуатация автотранспортных средств».

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ОБЛАСТИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Транскрипт

1 Федеральное агентство по образованию Сыктывкарский лесной институт филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С. М. Кирова» КАФЕДРА АВТОМОБИЛЕЙ И АВТОМОБИЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА ОСНОВЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Методическое пособие по дисциплинам «Основы работоспособности технических систем», «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы теории надежности и диагностики» для студентов специальностей «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования», 9060 «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения Издание второе, переработанное Сыктывкар 007

2 УДК 69.3 О-75 Рассмотрено и рекомендовано к печати советом лесотранспортного факультета Сыктывкарского лесного института 7 мая 007 г. Составители: ст. преподаватель Р. В. Абаимов, ст. преподаватель П. А. Малащук Рецензенты: В. А. Лиханов, доктор технических наук, профессор, академик Российской академии транспорта (Вятская государственная сельскохозяйственная академия); А. Ф. Кульминский, кандидат технических наук, доцент (Сыктывкарский лесной институт) ОСНОВЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ: О-75 метод. пособие по дисциплинам «Основы работоспособности технических систем», «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы теории надежности и диагностики» для студ. спец «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования», 9060 «Автомобили и автомобильное хозяйство» всех форм обучения / сост. Р. В. Абаимов, П. А. Малащук; Сыкт. лесн. ин-т. Изд. второе, перераб. Сыктывкар: СЛИ, с. Методическое пособие предназначено для проведения практических занятий по дисциплинам «Основы работоспособности технических систем», «Техническая эксплуатация автомобилей», «Основы теории надежности и диагностики» и для выполнения контрольных работ студентами заочной формы обучения. Пособие содержит основные понятия по теории надежности, основным законам распределения случайных величин применительно к автомобильному транспорту, сбору и обработке материалов по надежности, общие указания по выбору вариантов задания. В задачах отражены вопросы построения структурных схем, планирования испытаний и учтены основные законы распределения случайных величин. Приведен список рекомендуемой литературы. Первое издание вышло в 004 г. УДК 69.3 Р. В. Абаимов, П. А. Малащук, составление, 004, 007 СЛИ, 004, 007

3 ВВЕДЕНИЕ В период эксплуатации сложных технических систем одной из основных задач является определение их работоспособности, т. е. способности выполнять возложенные на них функции. Данная способность в немалой степени зависит от надежности изделий, закладываемой в период проектирования, реализовываемой при изготовлении и поддерживаемой при эксплуатации. Техника обеспечения надежности систем охватывает различные аспекты инженерной деятельности. Благодаря инженерным расчетам надежности технических систем гарантируется поддержание бесперебойное снабжение электроэнергией, безопасное движение транспорта и т. п. Для правильного понимания проблем обеспечения надежности систем необходимо знать основы классической теории надежности. В методическом пособии даны основные понятия и определения теории надежности. Рассмотрены основные качественные показатели надежности, такие как вероятность безотказной работы, частота, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа, параметр потока отказов. В связи с тем, что в практике эксплуатации сложных технических систем в большинстве случаев приходится иметь дело с вероятностными процессами, отдельно рассмотрены наиболее часто применяемые законы распределения случайных величин, определяющих показатели надежности. Показатели надежности большинства технических систем и их элементов могут быть определены только по результатам испытаний. В методическом пособии отдельная часть посвящена методике сбора, обработке и анализа статистических данных о надежности технических систем и их элементов. Для закрепления материала предусматривается выполнение контрольной работы, состоящей из ответов на вопросы по теории надежности и решении ряда задач. 3

4 . НАДЕЖНОСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ.. ТЕРМИНОЛОГИЯ ПО НАДЕЖНОСТИ Надежность это свойство машин выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемой наработки. Теория надежности есть наука, изучающая закономерности возникновения отказов, а также способы их предупреждения и устранения для получения максимальной эффективности технических систем. Надежность машины определяется безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью. Для автомобилей, как и для других машин многократного действия, характерен дискретный процесс эксплуатации. При эксплуатации возникают отказы. На их отыскивание и устранение затрачивается время, в течение которого машина простаивает, после чего эксплуатация возобновляется. Работоспособность состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, значения которых установлены технической документацией. В том случае, когда изделие, хотя и может выполнять свои основные функции, но не отвечает всем требованиям технической документации (например, помято крыло автомобиля) изделие работоспособно, но неисправно. Безотказность это свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. В зависимости от типа и назначения машины наработка до отказа измеряется в часах, километрах пробега, циклах и т. д. Отказ это такая неисправность, без устранения которой машина не может выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Однако, не всякая неисправность может быть отказом. Существуют такие отказы, которые могут быть устранены при очередном техническом обслуживании или ремонте. Например, при эксплуатации машин неизбежны ослабления нормальной затяжки крепежных деталей, нарушение правильной регулировки узлов, агрегатов, приводов управления, защитных покрытий и т. д. Если их своевременно не 4

5 устранить, то это приведет к отказам в работе машин и трудоемкому ремонту. Отказы классифицируются: по влиянию на работоспособность изделия: вызывающие неисправность (пониженное давление в шинах); вызывающие отказ (обрыв ремня привода генератора); по источнику возникновения: конструктивные (вследствие ошибок при конструировании); производственные (из-за нарушения технологического процесса изготовления или ремонта); эксплуатационные (применение некондиционных эксплуатационных материалов); по связи с отказами других элементов: зависимые, обусловленные отказом или неисправностью других элементов (задир зеркала цилиндра из-за поломки поршневого пальца); независимые, не обусловленные отказом других элементов (прокол шины); по характеру (закономерности) возникновения и возможности прогнозирования: постепенные, возникающие в результате накопления в деталях машины износа и усталостных повреждений; внезапные, возникающие неожиданно и связанные, главным образом, с поломками из-за перегрузок, дефектов изготовления, материала. Момент наступления отказа является случайным, не зависящим от продолжительности эксплуатации (перегорания предохранителей, поломки деталей ходовой части при наезде на препятствие); по влиянию на потери рабочего времени: устраняемые без потерь рабочего времени, т. е. при техническом обслуживании или в нерабочее (межсменное время); устраняемые с потерей рабочего времени. Признаками отказов объектов называются непосредственные или косвенные воздействия на органы чувств наблюдателя явлений, характерных для неработоспособного состояния объекта (падение давления масла, появление стуков, изменение температурного режима и т. д.). 5

6 Характером отказа (повреждения) являются конкретные изменения в объекте, связанные с возникновением отказа (обрыв провода, деформация детали и т. д.). К последствиям отказа относятся явления, процессы и события, возникшие после отказа и в непосредственной причинной связи с ним (остановка двигателя, вынужденный простой по техническим причинам). Кроме общей классификации отказов, единой для всех технических систем, для отдельных групп машин в зависимости от их назначения и характера работы применяется дополнительно классификация отказов по сложности их устранения. Все отказы по сложности устранения объединяют в три группы, при этом учитывают такие факторы, как способ устранения, необходимость разборки и трудоемкость устранения отказов. Долговечность это свойство машины сохранять работоспособное состояние до предельного с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Количественной оценкой долговечности является полный срок службы машины с начала эксплуатации до списания. Проектировать новые машины следует так, чтобы сроки службы по физическому износу не превышали моральное старение. Долговечность машин закладывается при их проектировании и конструировании, обеспечивается в процессе производства и поддерживается в процессе эксплуатации. Таким образом, на долговечность влияют конструкционные, технологические и эксплуатационные факторы, которые по степени своего воздействия позволяют классифицировать долговечность на три вида: требуемую, достигнутую и действительную. Требуемая долговечность задается техническим заданием на проектирование и определяется достигнутым уровнем развития техники в данной отрасли. Достигнутая долговечность обуславливается совершенством конструкторских расчетов и технологических процессов изготовления. Действительная долговечность характеризует фактическую сторону использования машины потребителем. В большинстве случаев требуемая долговечность больше достигнутой, а последняя больше действительной. В то же время не редки 6

7 случаи, когда действительная долговечность машин превышает достигнутую. Например, при норме пробега до капитального ремонта (КР), равной 0 тыс. км, некоторые водители при умелой эксплуатации автомобиля достигли пробега без капитального ремонта 400 тыс. км и более. Действительная долговечность подразделяется на физическую, моральную и технико-экономическую. Физическая долговечность определяется физическим износом детали, узла, машины до их предельного состояния. Для агрегатов определяющим является физический износ базовых деталей (у двигателя блок цилиндров, у коробки передач картер и др.). Моральная долговечность характеризует срок службы, за пределами которого использование данной машины становится экономически нецелесообразным ввиду появления более производительных новых машин. Технико-экономическая долговечность определяет срок службы, за пределами которого проведение ремонтов данной машины становится экономически нецелесообразным. Основными показателями долговечности машин являются технический ресурс и срок службы. Технический ресурс есть наработка объекта до начала эксплуатации или ее возобновления после среднего или капитального ремонтов до наступления предельного состояния. Срок службы календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала или возобновления после среднего или капитального ремонтов до наступления предельного состояния. Ремонтопригодность это свойство машины, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению, а также устранению отказов и неисправностей проведением технических обслуживании и ремонтов. Основной задачей обеспечения ремонтопригодности машин является достижение оптимальных затрат на их техническое обслуживание (ТО) и ремонт при наибольшей эффективности использования. Преемственность технологических процессов ТО и ремонта характеризует возможность применения типовых технологических процессов ТО и ремонта как машины в целом, так и ее составных частей. Эргономические характеристики служат для оценки удобства выполнения всех операций ТО и ремонта и должны исключать опе- 7

8 рации, требующие нахождения исполнителя длительное время в неудобной позе. Безопасность выполнения ТО и ремонта обеспечивается при технически исправном оборудовании, соблюдении исполнителями норм и правил техники безопасности. Перечисленные выше свойства в совокупности определяют уровень ремонтопригодности объекта и оказывают существенное влияние на продолжительность ремонтов и технического обслуживания. Приспособленность машины к ТО и ремонту зависит от: количества деталей и узлов, требующих систематического обслуживания; периодичности обслуживания; доступности точек обслуживания и простоты выполнения операции; способов соединения деталей, возможности независимого снятия, наличия мест для захвата, простоты разборки и сборки; от унификации деталей и эксплуатационных материалов как внутри одной модели автомобиля, так и между разными моделями автомобилей и т. д. Факторы, влияющие на ремонтопригодность, могут быть объединены в две основные группы: расчетно-конструкторские и эксплуатационные. К расчетно-конструкторским факторам относятся сложность конструкции, взаимозаменяемость, удобство доступа к узлам и деталям без необходимости съема находящихся рядом узлов и деталей, легкость замены деталей, надежность конструкции. Эксплуатационные факторы связаны с возможностями человекаоператора, эксплуатирующего машины и с окружающими условиями, в которых эти машины работают. К этим факторам можно отнести опыт, мастерство, квалификацию персонала по обслуживанию, а также технологию и методы организации производства при обслуживании и ремонте. Сохраняемость это свойство машины противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования на его безотказность и долговечность. Поскольку работа является основным состоянием объекта, то особое значение имеет влияние хранения и транспортирования на последующее поведение объекта в рабочем режиме. 8

9 Различают сохраняемость объекта до ввода в эксплуатацию и в период эксплуатации (при перерывах в работе). В последнем случае срок сохраняемости входит в срок службы объекта. Для оценки сохраняемости применяют гамма-процентный и средний сроки сохраняемости. Гамма-процентным сроком сохраняемости называют срок сохраняемости, который будет достигнут объектом с заданной вероятностью гамма-процентов. Средним сроком сохраняемости называется математическое ожидание срока сохраняемости... КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ МАШИН При решении практических задач, связанных с надежностью машин, качественной оценки недостаточно. Для количественной оценки и сравнения надежности различных машин необходимо ввести соответствующие критерии. К таким применяемым критериям относятся: вероятность отказа и вероятность безотказной работы в течение заданного времени работы (пробега); частота отказов (плотность отказов) для неремонтируемых изделий; интенсивность отказов для неремонтируемых изделий; потоки отказов; среднее время (пробег) между отказами; ресурс, гамма-процентный ресурс и т. д.... Характеристики случайных величин Случайная величина это величина, которая в результате наблюдений может принимать различные значения, причем заранее неизвестно какие (например, наработка на отказ, трудоемкость ремонта, продолжительность простоя в ремонте, время безотказной работы, число отказов к некоторому моменту времени и т. д.). 9

10 Из-за того, что значение случайной величины заранее неизвестно, для ее оценки используется вероятность (вероятность того, что случайная величина окажется в интервале ее возможных значений) или частотность (относительное число случаев появления случайной величины в указанном интервале). Случайная величина может быть описана через среднее арифметическое значение, математическое ожидание, моду, медиану, размах случайной величины, дисперсию, среднеквадратичное отклонение и коэффициент вариации. Среднее арифметическое значение это частное от деления суммы полученных из опытов значений случайной величины на число слагаемых этой суммы, т. е. на число опытов N N N N, () где среднее арифметическое случайной величины; N число проведенных опытов; х, х, х N отдельные значения случайной величины. Математическое ожидание сумма произведений всех возможных значений случайной величины на вероятности этих значений (P): X N P. () Между средним арифметическим значением и математическим ожиданием случайной величины существует следующая связь при большом числе наблюдений среднее арифметическое значение случайной величины приближается к ее математическому ожиданию. Мода случайной величины наиболее вероятное ее значение, т. е. значение, которому соответствует наибольшая частота. Графически моде соответствует наибольшая ордината. Медиана случайной величины такое ее значение, для которого одинаково вероятно, окажется ли случайная величина больше или меньше медианы. Геометрически медиана определяет абсциссу точки, ордината которой делит площадь, ограниченную кривой распре- 0

11 деления пополам. Для симметричных модальных распределений среднее арифметическое, мода и медиана совпадают. Размах рассеивания случайной величины это разность между максимальным и минимальным ее значениями, полученными в результате испытаний: R ma mn. (3) Дисперсия является одной из основных характеристик рассеивания случайной величины около ее среднего арифметического значения. Величина ее определяется по формуле: D N N (). (4) Дисперсия имеет размерность квадрата случайной величины, поэтому пользоваться ею не всегда удобно. Среднее квадратичное отклонение также является мерой рассеивания и равно корню квадратному из дисперсии. σ N N (). (5) Поскольку среднее квадратичное отклонение имеет размерность случайной величины, пользоваться им удобнее, чем дисперсией. Среднее квадратичное отклонение называют также стандартом, основной ошибкой или основным отклонением. Среднее квадратичное отклонение, выраженное в долях среднего арифметического, носит название коэффициента вариации. σ σ ν или ν 00%. (6) Введение коэффициента вариации необходимо для сравнения рассеивания величин, имеющих разную размерность. Для этой цели среднее квадратичное отклонение непригодно, так как имеет размерность случайной величины.

12 ... Вероятность безотказной работы машины Считают, что машины работают безотказно, если при определенных условиях эксплуатации они сохраняют работоспособность в течение заданной наработки. Иногда этот показатель называют коэффициентом надежности, который оценивает вероятность безотказной работы за период наработки или в заданном интервале наработки машины в заданных условиях эксплуатации. Если вероятность безотказной работы автомобиля в течение пробега l км равняется P () 0,95, то из большого количества автомобилей данной марки в среднем около 5% теряют свою работоспособность раньше, чем через км пробега. При наблюдении в условиях эксплуатации N-гo количества машин за пробег (тыс. км) можно приблизительно определить вероятность безотказной работы P(), как отношение числа исправно работающих машин к общему числу машин, находящихся под наблюдением на протяжении наработки, т. е. P () N n () N N n / N ; (7) где N общее число машин; N() число исправно работающих машин к наработке; n число отказавших машин; величина рассматриваемого интервала наработки. Для определения истинного значения P() нужно переходить к пределу P () n / () N n lm при 0, N 0. N Вероятность P(), подсчитанная по формуле (7), называется статистической оценкой вероятности безотказной работы. Отказы и безотказность это события противоположные и несовместные, так как они не могут появиться одновременно в данной машине. Отсюда сумма вероятности безотказной работы P() и вероятности отказа F() равна единице, т. е.

13 P() + F() ; P (0) ; P () 0; F (0) 0; F ()...3. Частота отказов (плотность отказов) Частотой отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к первоначальному числу находящихся под наблюдением при условии, что отказавшие изделия не восстанавливаются и не заменяются новыми, т. е. f () () n, (8) N где n() число отказов в рассматриваемом интервале наработки; N общее число изделий, находящихся под наблюдением; величина рассматриваемого интервала наработки. При этом n() может быть выражено как: n() N() N(+) , (9) где N() число исправно работающих изделий за наработку; N(+) число исправно работающих изделий за наработку +. Так как вероятность безотказной работы изделий к моментам и + выражается: N () () P ; P() N (+) N + ; N N () NP() ; N() NP(+) +, то n() N (0) 3

14 Подставляя значение n(t) из (0) в (8), получим: f () (+) P() P. Переходя к пределу, получим: f () Так как Р() F(), то (+) P() dp() P lm при 0. d [ F() ] df() ; () d f () d d () df f. () d Поэтому частота отказов иногда называется дифференциальным законом распределения времени выхода изделий из строя. Проинтегрировав выражение (), получим, что вероятность отказа равна: F () f () d 0 По величине f() можно судить о количестве изделий, которые могут выйти из строя на любом промежутке наработки. Вероятность отказа (рис.) в интервале наработки, будет: F () F() f () d f () d f () d. 0 0 Так как вероятность отказа F() при равна единице, то: 0 (). f d. 4

15 f() Рис.. Вероятность отказа в заданном интервале наработки..4. Интенсивность отказов Под интенсивностью отказов понимают отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу работающих безотказно за данный промежуток времени при условии, что отказавшие изделия не восстанавливаются и не заменяются новыми. Из данных испытаний интенсивность отказов может быть подсчитана по формуле: λ () n N ср () (), () где n() число отказавших изделий за время от до + ; рассматриваемый интервал наработки (км, ч и т. д.); N cp () среднее число безотказно работающих изделий. Среднее число безотказно работающих изделий: () + N(+) N Nср (), (3) где N() число безотказно работающих изделий в начале рассматриваемого интервала наработки; N(+) число безотказно работающих изделий в конце интервала наработки. 5

16 Число отказов в рассматриваемом интервале наработки выражается: n () N() N(+) [ N(+) N() ] [ N(+) P() ]. (4) Подставляя значения N ср () и n() из (3) и (4) в (), получим: λ () N N [ P(+) P() ] [ P(+) + P() ] [ P(+) P() ] [ P(+) + P() ]. Переходя к пределу при 0, получаем Так как f(), то: () λ () [ P() ]. (5) P () () f λ. P () После интегрирования формулы (5) от 0 до получим: P () e () λ d. 0 При λ() const вероятность безотказной работы изделий равна: P λ () e...5. Параметр потока отказов В момент наработки параметр потока отказов можно определить по формуле: 6 () dmср ω (). d

17 Промежуток наработки d мал, и следовательно, при ординарном потоке отказов в каждой машине за этот промежуток может возникнуть не более одного отказа. Поэтому приращение среднего числа отказов можно определить как отношение количества отказавших за период d машин dm к общему числу N машин, находящихся под наблюдением: dm dm N () dq ср, где dq вероятность отказа за период d. Отсюда получаем: dm dq ω (), Nd d т. е. параметр потока отказов равен вероятности отказа за единицу наработки в момент. Если вместо d возьмем конечный промежуток времени и через m() обозначим общее количество отказов в машинах на этом промежутке времени, то получим статистическую оценку параметра потока отказов: () m ω (), N где m() определяется по формуле: N где m (+) N (+); m () m n N () m (+) m () Изменение параметра потока отказов во времени для большинства ремонтируемых изделий протекает, как показано на рис.. На участке происходит быстрое нарастание потока отказов (кривая идет вверх), которое связано с выходом из строя деталей и 7 общее количество отказов в момент времени общее количество отказов в момент времени.,

18 узлов, имеющих дефекты изготовления и сборки. Со временем детали прирабатываются, и внезапные отказы исчезают (кривая идет вниз). Поэтому данный участок называют участком приработки. На участке потоки отказов можно считать постоянными. Это участок нормальной эксплуатации машины. Здесь происходят, главным образом, внезапные отказы, а изнашиваемые детали изменяются во время технического обслуживания и планово-предупредительных ремонтов. На участке 3 ω() резко возрастает вследствие износа большинства узлов и деталей, а также базовых деталей машины. В этот период машина обычно поступает в капитальный ремонт. Самым продолжительным и существенным участком работы машины является. Здесь параметр потока отказов остается почти на одном уровне при постоянстве условий эксплуатации машины. Для автомобиля это означает езду в сравнительно постоянных дорожных условиях. ω() 3 Рис.. Изменение потока отказов от наработки Если на участке параметр потока отказов, представляющий собой среднее число отказов на единицу наработки, постоянный (ω() const), то среднее число отказов за любой период работы машины на этом участке τ будет: m ср (τ) ω()τ или ω() m ср (τ). τ 8

19 Наработка на отказ за любой период τ на -м участке работы равна: τ const. m τ ω(τ) ср Следовательно, наработка на отказ и параметр потока отказов, при условии его постоянства, являются обратными величинами. Поток отказов машины можно рассматривать как сумму потоков отказов ее отдельных узлов и деталей. Если машина содержит в себе k отказывающих элементов и за достаточно большой промежуток работы наработка на отказ каждого элемента составляет, 3, k, то среднее число отказов каждого элемента за эту наработку будет: m ср (), m (),..., m () ср срk. Очевидно, среднее число отказов машины за эту наработку будет равно сумме средних чисел отказов ее элементов: m () m () + m () +... m (). + ср ср ср срk Дифференцируя это выражение по наработке, получим: dmср() dmср () dmср() dmср k () d d d d или ω() ω () + ω () + + ω k (), т. е. параметр потока отказов машины равен сумме параметров потока отказов составляющих ее элементов. Если параметр потока отказов постоянный, то такой поток называется стационарным. Этим свойством обладает второй участок кривой изменения потока отказов. Знание показателей надежности машин позволяет производить различные расчеты, в том числе расчеты потребности в запасных частях. Количество запасных частей n зч за наработку будет равно: 9 k

20 n зч ω() N. Учитывая, что ω() функция, для достаточно большой наработки в пределах от t до t получим: n зч N ω(y) dy. На рис. 3 приведена зависимость изменения параметров потока отказов двигателя КамАЗ-740 в условиях эксплуатации в условиях г. Москвы, применительно к автомобилям, наработка которых выражается километром пробега. ω(t) L (пробег), тыс. км Рис. 3. Изменение потока отказов двигателя в условиях эксплуатации 0

21 . ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ МАШИН И ИХ ДЕТАЛЕЙ Основываясь на методах теории вероятностей, возможно установить закономерности при отказах машин. При этом используются опытные данные, полученных по результатам испытаний или наблюдений за эксплуатацией машин. В решении большинства практических задач эксплуатации технических систем вероятностные математические модели (т. е. модели, представляющие собой математическое описание результатов вероятностного эксперимента) представляют в интегральнодифференциальной форме и называют еще теоретическими законами распределения случайной величина. Для математического описания результатов эксперимента одним из теоретических законов распределения недостаточно учитывать только сходство экспериментальных и теоретических графиков и числовые характеристики эксперимента (коэффициент вариации v). Необходимо иметь понятие об основных принципах и физических закономерностях формирования вероятностных математических моделей. На этом основании необходимо провести логический анализ причинно-следственных связей между основными факторами, которые влияют на ход исследуемого процессе и его показатели. Вероятностной математической моделью (законом распределения) случайной величины называется соответствие между возможными значениями и их вероятностями Р() по которому каждому возможному значению случайной величины поставлено в соответствие определенное значение ее вероятности Р(). При эксплуатации машин наиболее характерны следующие законы распределения: нормальный; логарифмически-нормальный; закон распределения Вейбулла; экспоненциальный (показательный), закон распределения Пуассона.

22 .. ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ На протекание многих процессов автомобильного транспорта и, следовательно, формирование их показателей как случайных величин, оказывает влияние сравнительно большое число независимых (или слабозависимых) элементарных факторов (слагаемых), каждое из которых в отдельности оказывает лишь незначительное действие по сравнению с суммарном влиянием всех остальных. Нормальное распределение весьма удобно для математического описания суммы случайных величин. Например, наработка (пробег) до проведения ТО складывается из нескольких (десяти и более) сменных пробегов, отличающихся один от другого. Однако они сопоставимы, т. е. влияние одного сменного пробега на суммарную наработку незначительно. Трудоемкость (продолжительность) выполнения операций ТО (контрольных, крепежных, смазочных и др.) складывается из суммы трудоемкостей нескольких (8 0 и более) взаимно независимых элементов-переходов и каждое из слагаемых достаточно мало по отношению к сумме. Нормальный закон также хорошо согласуется с результатами эксперимента по оценке параметров, характеризующих техническое состояние детали, узла, агрегата и автомобиля в целом, а также их ресурсов и наработки (пробега) до появления первого отказа. К таким параметрам относятся: интенсивность (скорость изнашивания деталей); средний износ деталей; изменение многих диагностических параметров; содержание механических примесей в маслах и др. Для нормального закона распределения в практических задачах технической эксплуатации автомобилей коэффициент вариации v 0,4. Математическая модель в дифференциальной форме (т. е. дифференциальная функция распределения) имеет вид: f σ () e () σ π, (6) в интегральной форме () σ F() e d. (7) σ π

23 Закон является двухпараметрическим. Параметр математическое ожидание характеризует положение центра рассеивания относительно начала отсчета, а параметр σ характеризует растянутость распределения вдоль оси абсцисс. Характерные графики f() и F() приведены на рис. 4. f() F(),0 0,5-3σ -σ -σ +σ +σ +3σ 0 а) б) Рис. 4. Графики теоретических кривых дифференциальной (а) и интегральной (б) функций распределения нормального закона Из рис. 4 видно, что график f() симметричен относительно и имеет колоколообразный вид. Вся площадь, ограниченная графиком и осью абсцисс, вправо и влево от делится отрезками, равными σ, σ, 3 σ на три части и составляет: 34, 4 и %. За пределы трех сигм выходит лишь 0,7 % всех значений случайной величина. Поэтому нормальный закон часто называют законом «трех сигм». Расчеты значений f() и F() удобно производить, если выражения (6), (7) преобразовать к более простому виду. Это делается таким образом, чтобы начало координат переместить на ось симметрии, т. е. в точку, значение представить в относительных единицах, а именно в частях, пропорциональных среднему квадратическому отклонению. Для этого надо заменить переменную величину другой, нормированной, т. е. выраженной в единицах среднего квадратического отклонения 3

24 z σ, (8) а величину среднего квадратического отклонения положить равной, т. е. σ. Тогда в новых координатах получим так называемую центрированную и нормированную функцию, плотность распределения которой определяется: z ϕ (z) e. (9) π Значения этой функции приведены в прил.. Интегральная нормированная функция примет вид: (dz. (0) π z z z F0 z) ϕ(z) dz e Эта функция также протабулирована, и ею удобно пользоваться при расчетах (прил.). Значения функции F 0 (z), приводимые в прил., даются при z 0. Если значение z оказывается отрицательным, то надо воспользоваться формулой F 0(0 z Для функции ϕ (z) справедливо соотношение z) F (). () ϕ (z) ϕ(z). () Обратной переход от центрированной и нормированной функций к исходной делается по формулам: f ϕ(z) σ (), (3) F) F (z). (4) (0 4

25 Кроме того, используя нормированную функцию Лапласа (прил. 3) z z Ф (z) e dz, (5) π 0 интегральную функцию можно записать в виде () Ф. F + (6) σ Теоретическая вероятность P() попадания случайной величины, распределенной нормально, в интервал [ a < < b ] с помощью нормированной (табличной) функции Лапласа Ф(z) определяется по формуле b Φ a P(a < < b) Φ, (7) σ σ где a, b соответственно нижняя и верхняя граница интервала. В расчетах наименьшее значение z полагают равным, а наибольшее +. Это означает, что при расчете Р() за начало первого интервала, принимают, а за конец последнего +. Значение Ф(). Теоретические значения интегральной функции распределения можно рассчитывать как сумму накопленных теоретических вероятностей P) каждом интервале k. В первом интервале F () P(), (во втором F () P() + P() и т. д., т. е. k) P(F(). (8) Теоретические значения дифференциальной функции распределения f () можно также рассчитать приближенным методом 5

26 P() f (). (9) Интенсивность отказов для нормального закона распределения определяется: () () f λ (х). (30) P ЗАДАЧА. Пусть поломка рессор автомобиля ГАЗ- 30 подчиняется нормальному закону с параметрами 70 тыс. км и σ 0 тыс. км. Требуется определить характеристики надежности рессор за пробег х 50 тыс. км. Решение. Вероятность отказа рессор определяем через нормированную функцию нормального распределения, для чего вначале определим нормируемое отклонение: z. σ С учетом того, что F 0 (z) F0 (z) F0 () 0,84 0, 6, вероятность отказа равна F () F0 (z) 0, 6, или 6 %. Вероятность безотказной работы: Частота отказов: P () F() 0,6 0,84, или 84 %. ϕ(z) f () ϕ ϕ ; σ σ σ 0 0 с учетом того, что ϕ(z) ϕ(z) ϕ() 0, 40, частота отказов рессор f () 0,0. f () 0,0 Интенсивность отказов: λ() 0, 044. P() 0,84 6

27 При решении практических задач на надежность часто возникает необходимость определить наработку машины для заданных значений вероятности отказа или безотказной работы. Подобные задачи проще решить с использованием так называемой таблицы квантилей. Квантили это значение аргумента функции, отвечающее заданному значению функции вероятности; Обозначим функцию вероятности отказа при нормальном законе p F0 P; σ p arg F 0 (P) u p. σ + σ. (3) p u p Выражение (3) определяет наработку p машины для заданного значения вероятности отказа P. Наработка, соответствующая заданному значению вероятности безотказной работы, выражается: х х σ u p p. В таблице квантилей нормального закона (прил. 4) даны значения квантилей u p для вероятностей р > 0,5. Для вероятностей р < 0,5 их можно определить из выражения: u u. p p ЗАДАЧА. Определить пробег рессоры автомобиля, при котором поломки составляют не более 0 %, если известно, что х 70 тыс. км и σ 0 тыс. км. Решение. Для Р 0,: u p 0, u p 0, u p 0,84. Для Р 0,8: u p 0,8 0,84. Для Р 0, берем квантиль u p 0,8 co знаком «минус». Таким образом, ресурс рессоры для вероятности отказа Р 0, определится из выражения: σ u ,84 53,6 тыс. км. p 0, p 0,8 7

28 .. ЛОГАРИФМИЧЕСКИ НОРМАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Логарифмически нормальное распределение формируется в случае, если на протекание исследуемого процесса и его результат влияет сравнительно большое число случайных и взаимонезависимых факторов, интенсивность действия которых зависит от достигнутого случайной величиной состояния. Эта так называемая модель пропорционального эффекта рассматривает некоторую случайную величину, имеющую начальное состояние 0 и конечное предельное состояние n. Изменение случайной величины происходит таким образом, что (), (3) ± ε h где ε интенсивность изменения случайных величин; h() функция реакции, показывающая характер изменения случайной величины. h имеем: При () n (± ε) (± ε) (± ε)... (± ε) Π (± ε), 0 0 (33) где П знак произведения случайных величин. Таким образом, предельное состояние: n n Π (± ε). (34) 0 Из этого следует, что логарифмически нормальный закон удобно использовать для математического описания распределения случайных величин, представляющих собой произведение исходных данных. Из выражения (34) следует, что n ln ln + ln(± ε). (35) n 0 Следовательно, при логарифмически нормальном законе нормальное распределение имеет не сама случайная величина, а ее логарифм, как сумма случайных равновеликих и равнонезависимых вели- 8

29 чин. Графически это условие выражается в вытянутости правой части кривой дифференциальной функции f() вдоль оси абсцисс, т. е. график кривой f() является асимметричным. В решении практических задач технической эксплуатации автомобилей этот закон (при v 0,3...0, 7) применяется при описании процессов усталостных разрушений, коррозии, наработки до ослабления крепежных соединений, изменений люфтов зазоров. А также в тех случаях, где изменение технического происходит главным образом вследствие износа пар трения или отдельных деталей: накладок и барабанов тормозных механизмов, дисков и фрикционных накладок сцепления и др. Математическая модель логарифмически нормального распределения имеет вид: в дифференциальной форме: в интегральной форме: F f (ln) (ln) (ln a) σln e, (36) σ π ln (ln a) ln σln e d(ln), (37) σ π ln где случайная величина, логарифм которой распределен нормально; a математическое ожидание логарифма случайной величины; σ ln среднее квадратичное отклонение логарифма случайной величины. Наиболее характерные кривые дифференциальной функции f(ln) приведены на рис. 5. Из рис. 5 видно, что графики функций являются асимметричными, вытянутыми вдоль оси абсцисс, что характеризуется параметрами формы распределения σ. ln 9

30 F() Рис. 5. Характерные графики дифференциальной функции логарифмически нормального распределения Для логарифмически нормального закона замена переменных производится следующим образом: z ln a. (38) σ ln z F 0 z определяются по тем же формулам и таблицам, что и для нормального закона. Для расчета параметров вычисляют значения натуральных логарифмов ln для середины интервалов, статистическое математическое ожидание a: Значения функций ϕ (), () a k () ln (39) m и среднеквадратическое отклонение логарифма рассматриваемой случайной величины σ N k (ln a) ln n. (40) По таблицам плотностей вероятностей нормированного нормального распределения определяют ϕ (z) и рассчитывают теоретические значения дифференциальной функции распределения по формуле: f () 30 ϕ (z). (4) σln

31 Вычисляют теоретические вероятности P () попадания случайной величины в интервале k: P () f (). (4) Теоретические значения интегральной функции распределения F () рассчитываются как сумма P () в каждом интервале. Логарифмически нормальное распределение является асимметричным относительно среднего значения экспериментальных дан- M для ных. Поэтому значение оценки математического ожидания () данного распределения не совпадает с оценкой, рассчитанной по формулам для нормального распределения. В этой связи оценки математического ожидания M () и среднего квадратичного отклонения σ рекомендуется определять по формулам: () σln a + M e, (43) σ (σ) M () (e) ln M. (44) Таким образом, при обобщении и распространении результатов эксперимента не всю генеральную совокупность с использованием математической модели логарифмически нормального распределения необходимо применять оценки параметров M () и M (σ). Логарифмически нормальному закону подчиняются отказы следующих деталей автомобиля: ведомых дисков сцепления; подшипников передних колес; периодичность ослабления резьбовых соединений в 0 узлах; усталостное разрушение деталей при стендовых испытаниях. 3

32 ЗАДАЧА. При стендовых испытаниях автомобиля установлено, что число циклов до разрушения подчиняется логарифмически нормальному закону. Определить ресурс деталей из условия отсутствия 5 разрушения Р () 0,999, если: a Σ 0 циклов, N k σln (ln a) n, σ Σ(ln ln) 0, 38. N N Решение. По таблице (прил. 4) находим для P() 0,999 Uр 3,090. Подставляя значения u р, и σ в формулу, получаем: 5 0 ep 3,09 0, () циклов.. 3. ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЙБУЛЛА Закон распределения Вейбулла проявляется в модели так называемого «слабого звена». Если система состоит из групп независимых элементов, отказ каждого из которых приводит к отказу всей системы, то в такой модели рассматривается распределение времени (или пробега) достижения предельного состояния система как распределение соответствующих минимальных значений отдельных элементов: c mn(; ;...; n). Примером использования закона Вейбулла является распределение ресурса или интенсивности изменения параметра технического состояния изделий, механизмов, деталей, которые состоят из нескольких элементов, составляющих цепь. Например, ресурс подшипника качения ограничивается одним из элементов: шарик или ролик, конкретней участок сепаратора и т. д. и описывается указанным распределением. По аналогичной схеме наступает предельное состояние тепловых зазоров клапанного механизма. Многие изделия (агрегаты, узлы, системы автомобиля) при анализе модели отказа могут быть рассмотрены как состоящие из нескольких элементов (участков). Это прокладки, уплотнения, шланги, трубопроводы, приводные ремни и т. д. Разрушение указанных изделий происходит в разных местах и при разной наработке (пробеге), однако ресурс изделия в целом определяется наиболее слабым его участком. 3

33 Закон распределения Вейбулла является весьма гибким для оценки показателей надежности автомобилей. С его помощью можно моделировать процессы возникновения внезапных отказов (когда параметр формы распределения b близок к единице, т. е. b) и отказов из-за износа (b,5), а также тогда, когда совместно действуют причины, вызывающие оба этих отказа. Например, отказ, связанный с усталостным разрушением, может быть вызван совместным действием обоих факторов. Наличие, закалочных трещин или надреза на поверхности детали, являющихся производственными дефектами, обычно служит причиной усталостного разрушения. Если исходная трещина или надрез достаточно велики, то они сами по себе могут вызвать поломку детали при внезапном приложении значительной нагрузки. Это будет случаем типичного внезапного отказа. Распределение Вейбулла также хорошо описывает постепенные отказы деталей и узлов автомобиля, вызываемые старением материала в целом. Так, например, выход из строя кузова легковых автомобилей вследствие коррозии. Для распределения Вейбулла в решении задач технической эксплуатации автомобилей значение коэффициента вариации находится в пределах v 0,35 0,8. Математическая модель распределения Вейбулла задается двумя параметрами, что обуславливает широкий диапазон его применения на практике. Дифференциальная функция имеет вид: интегральная функция: f () F b a () a 33 b e b a b a, (45) e, (46) где b параметр формы, оказывает влияние на форму кривых распределения: при b < график функции f() обращен выпуклостью вниз, при b > выпуклостью вверх; а параметр масштаба, характеризует растянутость кривых распределения вдоль оси абсцисс.

34 Наиболее характерные кривые дифференциальной функции приведены на рис. 6. F() b b,5 b b 0,5 Рис. 6. Характерные кривые дифференциальной функции распределения Вейбулла При b распределение Вейбулла преобразуется в экспоненциальное (показательное) распределение, при b в распределение Релея, при b,5 3,5 распределение Вейбулла близок к нормальному. Этим обстоятельством и объясняется гибкость данного закона и его широкое применение. Расчет параметров математической модели производится в следующей последовательности. Вычисляют значения натуральных логарифмов ln для каждого значения выборки и определяют вспомогательные величины для оценки параметров распределения Вейбулла a и b: y N N ln (). (47) σ y N N (ln) y. (48) Определяют оценки параметров a и b: b π σ y 6, (49) 34

35 γ y b a e, (50) где π 6,855; γ 0,5776 постоянная Эйлера. Полученная таким образом оценка параметра b при малых значениях N (N < 0) значительно смещена. Для определения несмещенной оценки b) параметра b необходимо провести поправку) b M (N) b, (5) где M(N) поправочный коэффициент, значения которого приведены в табл.. Таблица. Коэффициенты несмещаемости M(N) параметра b распределения Вейбулла N M(N) 0,738 0,863 0,906 0,98 0,950 0,96 0,969 N M(N) 0,9 0,978 0,980 0,98 0,983 0,984 0,986 Во всех дальнейших расчетах необходимо использовать значение несмещенной оценки b). Вычисление теоретических вероятностей P () попадания в интервалы может производиться двумя способами:) по точной формуле: P b b βh βb β, (5) (< < β) H где β H и β соответственно, нижний и верхний пределы -го интервала по приближенной формуле (4). Распределение Вейбулла также B является асимметричным. Поэтому оценку математического ожидания M() для генеральной совокупности необходимо определять по формуле: B e M () a +. (53) b e 35

36 . 4. ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫЙ ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Модель формирования данного закона не учитывает постепенного изменения факторов, влияющих на протекание исследуемого процесса. Например, постепенного изменения параметров технического состояния автомобиля и его агрегатов, узлов, деталей в результате изнашивания, старения и т. д., а рассматривает так называемые нестареющие элементы и их отказы. Данный закон используют чаще всего при описании внезапных отказов, наработки (пробега) между отказами, трудоемкости текущего ремонта и т. д. Для внезапных отказов характерным является скачкообразное изменение показателя технического состояния. Примером внезапного отказа является повреждение или разрушение в случае, когда нагрузка мгновенно превысит прочность объекта. При этом сообщается такое количество энергии, что ее преобразование в другой вид сопровождается резким изменением физико-химических свойств объекта (детали, узла), вызывающим резкое падение прочности объекта и отказ. Примером неблагоприятного сочетания условий, вызывающего, например, поломку вала, может явиться действие максимальной пиковой нагрузки при положении наиболее ослабленных продольных волокон вала в плоскости нагрузки. При старении автомобиля удельный вес внезапных отказов возрастает. Условиям формирования экспоненциального закона соответствует распределение пробега узлов и агрегатов между последующими отказами (кроме пробега от начала ввода в эксплуатацию и до момента первого отказа по данному агрегату или узлу). Физические особенности формирования данной модели заключаются в том, что при ремонте, в общем случае, нельзя достичь полной начальной прочности (надежности) агрегата или узла. Неполнота восстановления технического состояния после ремонта объясняется: только частичной заменой именно отказавших (неисправных) деталей при значительном снижении надежности оставшихся (не отказавших) деталей в результате их износа, усталости, нарушении соосности, герметичности и т. п.; использованием при ремонтах запасных частей более низкого качестве, чем при изготовлении автомобилей; более низким уровнем производства при ремонте по сравнению с их изготовлением, вызванного мелкосерийностью ремонта (невозможность комплексной 36

37 механизации, применения специализированного оборудования и др.). Поэтому первые отказы дают характеристику главным образом конструктивной надежности, а также качества изготовления и сборки автомобилей и их агрегатов, а последующие характеризуют эксплуатационную надежность с учетом существующего уровня организации и производства ТО и ремонта и снабжения запасными частями. В этой связи можно заключить, что начиная с момента пробега агрегата или узла после его ремонта (связанного, как правило, с разборкой и заменой отдельных деталей) отказы проявляются подобно внезапным и их распределение в большинстве случаев подчиняется экспоненциальному закону, хотя физическая природа их является в основном совместным проявлением износной и усталостной составляющих. Для экспоненциального закона в решении практических задач технической эксплуатации автомобилей v > 0,8. Дифференциальная функция имеет вид: f λ () λ e, (54) интегральная функция: F (λ) e. (55) График дифференциальной функции представлен на рис. 7. f() Рис. 7. Характерная кривая дифференциальной функции экспоненциального распределения 37

38 Распределение имеет один параметр λ, который связан со средним значением случайной величины соотношением: λ. (56) Несмещенная оценка определяется по формулам нормального распределения. Теоретические вероятности P () определяют приближенным способом по формуле (9), точным способом по формуле: P B λ λβh λβb (β < < β) e d e e. (57) H B β β H Одной из особенностей показательного закона является то, что значению случайной величины, равному математическому ожиданию, функция распределения (вероятность отказа) составляет F() 0,63, в то время как для нормального закона функция распределения равна F() 0,5. ЗАДАЧА. Пусть интенсивность отказов подшипников ОТКАЗ скольжения λ 0,005 const (табл.). Определить вероятность безотказной работы подшипника за пробег 0 тыс. км, если из- 000км вестно, что отказы подчиняются экспоненциальному закону. Решение. P λ 0,0050 () e e 0, 95. т. е. за 0 тыс. км можно ожидать, что откажут около 5 подшипников из 00. Надежность для любых других 0 тыс. км будет та же самая. Какова надежность подшипника за пробег 50 тыс. км? P λ 0,00550 () e e 0,

39 ЗАДАЧА. Используя условие вышеописанной задачи определить вероятность безотказной работы за 0 тыс. км между пробегами 50 и 60 тыс. км и наработку на отказ. Решение. λ 0,005 () P() e e 0,95. Наработка на отказ равна: 00тыс. км. λ 0,005 ЗАДАЧА 3. При каком пробеге откажут 0 передач редукторов из 00, т. е. P() 0,9? Решение. 00 0,9 e ; ln 0,9 ; 00ln 0,9 тыс. км. 00 Таблица. Интенсивность отказов, λ 0 6, /ч, различных механических элементов Наименование элемента Передачи редуктора Подшипники качения: шариковые роликовые Подшипники скольжения Уплотнения элементов: вращающихся поступательно движущихся Оси валов 39 Интенсивность отказов, λ 0 6 Пределы изменения 0, 0,36 0,0,0 0,0, 0,005 0,4 0,5, 0, 0,9 0,5 0,6 Среднее значение 0,5 0,49, 0,45 0,435 0,405 0,35 Экспоненциальный закон достаточно хорошо описывает отказ следующих параметров: наработку до отказа многих невосстанавливаемых элементов радиоэлектронной аппаратуры; наработку между соседними отказами при простейшем потоке отказов (после окончания периода приработки); время восстановления после отказов и т. д.

40 . 5. ЗАКОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПУАССОНА Закон распределения Пуассона широко применяется для количественной характеристики целого ряда явлений в системе массового обслуживания: потока автомобилей, прибывающих на станцию обслуживания, потока пассажиров, прибывающих к остановкам городского транспорта, потока покупателей, потока вывозов абонентов на АТС и т. д. Этот закон выражает распределение вероятностей случайной величины числа появления некоторого события заданный отрезок времени, которое может принимать только целочисленные значения, т. е. m 0, 3, 4 и т. д. Вероятность появления числа событий m 0, 3,... за данный отрезок времени в законе Пуассона определяется по формуле: P (m a) m (λ t) t m, a α λ e e m! m!, (58) где P(m,a) вероятность появления за рассматриваемый отрезок времени t некоторого события равно m; m случайная величина, представляющая число появления события за рассматриваемый отрезок времени; t отрезок времени, в течение которого исследуется некоторое событие; λ интенсивность или плотность события в единицу времени; α λt математическое ожидание числа событий за рассматриваемый отрезок времени..5.. Вычисление числовых характеристик закона Пуассона Сумма вероятностей всех событий в любом явлении равна, m a α т. е. e. m 0 m! Математическое ожидание числа событий равно: X a m m α α α (m) m e a e e a m 0!. 40

Лекция 4. Основные количественные показатели надежности технических систем Цель: Рассмотреть основные количественные показатель надежности Время: 4 часа. Вопросы: 1. Показатели оценки свойств технических

Лекция 3. Основные характеристики и законы распределения случайных величин Цель: Напомнить основные понятия теории надежности, характеризующие случайные величины. Время: часа. Вопросы: 1. Характеристики

Модуль МДК05.0 тема4. Основы теории надёжности Теория надежности изучает процессы возникновения отказов объектов и способы борьбы с этими отказами. Надежность - это свойство объекта выполнять заданные

ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ МЕЖДУ ОТКАЗАМИ Иваново 011 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ Надежность технических систем и техногенный риск 2018 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ отказы ТС* ошибки операторов ТС внешние негативные воздействия *Отказ это

ЛЕКЦИЯ-6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ДЕТАЛЕЙ План 1. Понятие о техническом состоянии автомобиля и его составных частей 2. Предельное состояние автомобиля и его составных частей 3. Определение критериев

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ В ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ Закон распределения Пуассона Распределение Пуассона играет особую роль в теории надежности оно описывает закономерность

Приложение В. Комплект оценочных средств (контролирующих материалов) по дисциплине В.1 Тесты текущего контроля успеваемости Контрольная работа 1 вопросы 1 18; Контрольная работа 2 вопросы 19 36; Контрольная

ЛЕКЦИЯ. Основные статистические характеристики показателей надёжности ЭТО Математический аппарат теории надёжности основывается главным образом на теоретико-вероятностных методах, поскольку сам процесс

Основные понятия и определения. Виды технического состояния объекта. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Техническое обслуживание (согласно ГОСТ18322-78) это комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА РАСЧЕТ БЕЗОТКАЗНОСТИ ИЗДЕЛИЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ САМАРА 003 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Баринов С.А., Цехмистров А.В. 2,2 Слушатель Военной Академии материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева, г. Санкт-Петербург РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО- АРТИЛЛЕРИЙСКОГО

1 Лекция 5. Показатели надежности ЭТО Показатели надежности характеризуют такие важнейшие свойства систем, как безотказность, живучесть, отказоустойчивость, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность

Практическая работа Обработка и анализ результатов моделирования Задача. Проверить гипотезу о согласии эмпирического распределения с теоретическим распределением с помощью критериев Пирсона и Колмогорова-

Лекция 9 9.1. Показатели долговечности Долговечность свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ Это количественные характеристики одного или нескольких свойств объекта, определяющих его надежность. Значения показателей получают

Лекция 17 17.1. Методы моделирования надежности Методы прогнозирования состояния технических объектов, основанные на изучении происходящих в них процессов, способны значительно уменьшить влияние случайных

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» Утверждаю в печать Ректор университета

Федеральное агентство по образованию Волгоградский государственный технический университет К В Чернышов МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ Учебное пособие РПК Политехник Волгоград

Лекция 8 8.1. Законы распределения показателей надежности Отказы в системах железнодорожной автоматики и телемеханики возникают под воздействием разнообразных факторов. Поскольку каждый фактор в свою очередь

Федеральное агентство по образованию НОУ ВПО «СОВРЕМЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» УТВЕРЖДАЮ Ректор СТИ, профессор Ширяев А.Г. 2013 г. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ при поступлении в магистратуру

3.4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫБОРОЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПРОГНОЗНЫХ МОДЕЛЕЙ До сих пор мы рассматривали способы построения прогнозных моделей стационарных процессов, не учитывая одной весьма важной особенности.

Лабораторная работа 1 Методика сбора и обработки данных о надёжности элементов автомобиля Как уже отмечалось, под влиянием условий эксплуатации, квалификации персонала, неоднородности состояния самих изделий,

Структурная надежность. Теория и практика Дамзен В.А., Елистратов С.В. ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН Рассматриваются основные причины, определяющие надежность автомобильных шин. На основании

Федеральное агентство по образованию Сыктывкарский лесной институт филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургская государственная лесотехническая

Nadegnost.narod.ru/lection1. 1. НАДЕЖНОСТЬ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ При анализе и оценке надежности, в том числе и в электроэнергетике, конкретные технические устройства именуются обобщенным понятием

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Курганский государственный университет» Кафедра «Автомобильный

Модели постепенных отказов Начальное значение выходного параметра равно нулю (A=X(0)=0) Рассматриваемая модель (рис47) также будет соответствовать случаю, когда начальное рассеивание значений выходного

Случайные величины. Определение СВ (Случайной называется величина, которая в результате испытания может принимать то или иное значение, заранее не известное).. Какие бывают СВ? (Дискретные и непрерывные.

Тема 1 Исследование надежности технических систем Цель: формирование у студентов знаний и навыков оценки надежности технических систем. План занятия: 1. Изучить теорию вопроса. 2. Выполнить практическое

ЧАСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ БЕЗОТКАЗНОСТИ Иваново 2011 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ МОДУЛЬ 1. РАЗДЕЛ 2. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОВНЯ НАДЁЖНОСТИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ИЗДЕЛИЯ ПО ДАННЫМ

Раздел 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЁЖНОСТИ СОДЕРЖАНИЕ 1.1.Причины обострения проблемы надежности РЭУ...8 1.2. Основные понятия и определения теории надежности...8 1.3. Понятие отказа. Классификация отказов...1

Лекция.33. Статистические испытания. Доверительный интервал. Доверительная вероятность. Выборки. Гистограмма и эмпирическая 6.7. Статистические испытания Рассмотрим следующую общую задачу. Имеется случайная

Лекция Подбор подходящего теоретического распределения При наличии числовых характеристик случайной величины (математического ожидания, дисперсии, коэффициента вариации) законы ее распределения могут быть

Обработка и анализ результатов моделирования Известно, моделирование проводится для определения тех или иных характеристик системы (например, качества системы обнаружения полезного сигнала в помехах, измерения

НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Информация о дисциплине Вид учебной деятельности Лекции Лабораторные занятия Практические занятия Аудиторные занятия Самостоятельная работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ СФЕРЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА (ФИЛИАЛ) ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО

Надежность технических систем и техногенный риск Лекция 2 Лекция 2. Основные понятия, термины и определения теории надежности Цель: Дать основной понятийный аппарат теории надежности. Учебные вопросы:

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА «Автоматика и управление» АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАДЁЖНОСТИ Методические указания к практическим занятиям по

Иткин В.Ю. Задачи по теории надежности Задание.. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов.. Определения Определение.. Наработка время или объем работы объекта. Наработка может быть как непрерывной

Лекция 3 3.1. Понятие о потоке отказов и восстановлений Восстанавливаемым называется объект, для которого восстановление работоспособного состояния после отказа предусмотрено в нормативнотехнической документации.

Моделирование внезапных отказов на основе экспоненциального закона надежности Как уже указывалось ранее в, причина возникновения внезапного отказа не связана с изменением состояния объекта во времени,

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКИ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Введение Теория надежности и техническая диагностика разные, но в то же время тесно связанные друг с другом области знаний. Теория надежности это

3. Патент РФ 2256946. Термоэлектрическое устройство терморегулирования компьютерного процессора с применением плавящегося вещества/ Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Гафуров

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА Кафедра «Автомобильный транспорт»

1 ЛЕКЦИЯ 12. НЕПРЕРЫВНАЯ СЛУЧАЙНАЯ ВЕЛИЧИНА. 1 Плотность вероятности. Помимо дискретных случайных величин на практике приходятся иметь дело со случайными величинами, значения которых сплошь заполняет некоторые

Лекция 8 РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: определить функции плотности и числовые характеристики случайных величин имеющих равномерное показательное нормальное и гамма-распределение

Министерство сельского хозяйства российской федерации ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» Факультет Заочного образования Кафедра «Ремонт и надежность машин»

3 Введение Контрольная работа по дисциплине «Надежность транспортного радиооборудования» предназначена для закрепления теоретических знаний по дисциплине, получения навыков расчета показателей надежности

ГОСТ 21623-76 Группа Т51 МКС 03.080.10 03.120 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Система технического обслуживания и ремонта техники ПОКАЗАТЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНКИ РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ Термины и определения System of technical

Минестерство образования Республики Беларусь УО «Витебский государственный технологический университет» Тема4. «ЗАКОНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН» Кафедра теоретической и прикладной математики. разработана

Глоссарий Вариационный ряд группированный статистический ряд Вариация - колеблемость, многообразие, изменчивость значения признака у единиц совокупности. Вероятность численная мера объективной возможности

Лекция 16 16.1. Методы повышения надежности объектов Надежность объектов закладывается при проектировании, реализуется при изготовлении и расходуется при эксплуатации. Поэтому методы повышения надежности

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйствепная академия имени

Лекция 2 КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОТКАЗОВ 1 Основным явлением, изучаемым в теории надежности, является отказ. Отказ объекта можно представить как постепенный или внезапный выход его состояния

Задание 6. Обработка экспериментальной информации об отказах изделий Цель работы: изучение методики обработки экспериментальной информации об отказах изделий и расчета показателей надежности. Ключевые

Лекция 7. Непрерывные случайные величины. Плотность вероятности. Помимо дискретных случайных величин на практике приходятся иметь дело со случайными величинами, значения которых сплошь заполняет некоторые

Кафедра математики и информатики ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА Учебно-методический комплекс для студентов ВПО, обучающихся с применением дистанционных технологий Модуль 3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Математическое моделирование

Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра эксплуатации и ремонта автомобилей Анализ и учет эффективности работы технических служб АТП

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http :// www . allbest . ru /

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет заочный

Кафедра «Транспортные процессы и технологические комплексы»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по учебной дисциплине

«Основы работоспособности технических систем»

Выполнил:

Н.Д. Цыганков

Проверил:

О.М. Батищева

Самара 2017

РЕФЕРАТ

Пояснительная запискасодержит: 26 печатных страниц, 3рис., 5 таблиц, 1 приложение и 7 использованных источников.

АВТОМОБИЛЬ, ЛАДА ГРАНТА 2190, ЗАДНЯЯ ПОДВЕСКА, АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ УЗЛА, СТРУКТУРИЗАЦИЯ ФАКТОРОВ ВЛИЯЮЩИХ НА СНИЖЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ УЗЛА, ПОНЯТИЕ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЫБОРКИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЦЕНТА БРАКА В ПАРТИИ.

Целью данной работы является изучить факторы, влияющие на снижение работоспособности технических систем, а так же получить знания о количественной оценке брака по результатам входного контроля.

Выполнены работы по изучению теоретического материала, а так же работа с реальными деталями и образцами исследуемых систем. По результатам входного контроля был выполнен ряд задач: определены закон распределения, процент брака и объем выборочной совокупности изделий для обеспечения заданной точности контроля.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СНИЖЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1 Конструкция задней подвески

1.2 Структуризация факторов

1.3 Анализ факторов влияющих на заднюю подвеску Лады Гранта 2190

1.4 Анализ влияния процессов на изменение состояние элементов задней подвески Лады Гранты

ЕЗУЛЬТАТАМ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ

2.1 Понятие входного контроля, основные формулы

2.2 Проверка наличия грубой погрешности

2.3 Определение количества интервалов путем разбиения заданных значений контроля

2.4 Построение гистограммы

2.5 Определение процента брака в партии

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Чтобы эффективно управлять процессами изменения технического состояния машин и обосновывать мероприятия, направленные на снижение интенсивности изнашивания деталей машин, следует в каждом конкретном случае определять вид изнашивания поверхностей. Для этого необходимо задать следующие характеристики: тип относительного перемещения поверхностей (схему фрикционного контакта); характер промежуточной среды (вид смазочного материала или рабочей жидкости); основной механизм изнашивания.

По виду промежуточной среды различают изнашивание при трении без смазочного материала, при трении со смазочным материалом, при трении с абразивным материалом. В зависимости от свойств материалов деталей, смазочного или абразивного материала, а также от их количественного соотношения в сопряжениях в процессе работы возникают разрушения поверхностей различных видов.

В реальных условиях работы сопряжений машин наблюдаются одновременно несколько видов изнашивания. Однако, как правило, удается установить ведущий вид изнашивания, лимитирующий долговечность деталей, и отделить его от остальных, сопутствующих видов разрушения поверхностей, которые незначительно влияют на работоспособность сопряжения. Механизм основного вида изнашивания определяют путем изучения изношенных поверхностей. Наблюдая характер проявления износа поверхностей трения (наличие царапин, трещин, следов выкрашивания, разрушение пленки оксидов) и зная показатели свойств материалов деталей и смазочного материала, а также данные о наличии и характере абразива, интенсивности изнашивания и режиме работы сопряжения, можно достаточно полно обосновать заключение о виде изнашивания сопряжения и разработать мероприятия по повышению долговечности машины.

1. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СНИЖЕНИЕ РАБ О ТОСПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1 Конструкция задней подвески

Подвеска обеспечивает упругую связь между кузовом и колесами, смягчая толчки и удары, при движении автомобиля по неровностям дороги. Благодаря ее наличию повышается долговечность автомобиля, а водитель и пассажиры чувствуют себя комфортно. Подвеска положительно влияет на устойчивость и управляемость автомобиля, его плавность ход. На автомобиле Лада Гранта задняя подвеска повторяет конструкцию предыдущих поколений автомобилей LADA -- семейство ВАЗ-2108, семейство ВАЗ-2110, Калина и Приора. Задняя подвеска автомобиля полунезависимая, выполнена на упругой балке с продольными рычагами, цилиндрическими пружинами и телескопическими амортизаторами двустороннего действия. Балка задней подвески состоит из двух продольных рычагов, соединенных поперечиной U - образного сечения. Такое сечение обеспечивает соединителю (поперечине) большую жесткость на изгиб и меньшую - на кручение. Соединитель позволяет рычагам перемещаться относительно друг друга в небольших пределах. Рычаги выполнены из трубы переменного сечения, -- это задает им необходимую жесткость, К заднему концу каждого рычага приварены кронштейны для крепления амортизатора, щита заднего тормозного механизма и оси ступицы колеса. Спереди рычаги балки закреплены болтами в съемных кронштейнах лонжеронов кузова. Подвижность рычагов обеспечивается резинометаллическими шарнирами (сайлент-блоками), запрессованными в передние концы рычагов. Нижняя проушина амортизатора крепится к кронштейну рычага балки. К кузову амортизатор прикреплен штоком с гайкой. Эластичность верхнего и нижнего соединений амортизатора обеспечивают подушки штока и резинометаллическая втулка, запрессованная в проушину. Шток амортизатора закрыт гофрированным кожухом, защищающим его от грязи и влаги. При пробоях подвески ход штока амортизатора отграничивается буфером хода сжатия, выполненным из эластичной пластмассы. Пружина подвески своим нижним витком опирается на опорную чашку (стальную штампованную пластину, приваренную к корпусу амортизатора), а верхним -- упирается в кузов через резиновую прокладку. На фланце рычага балки установлена ось ступицы заднего колеса (она крепится четырьмя болтами). Ступицу с запрессованным в нее двухрядным роликовым подшипником удерживает на оси специальная гайка. На гайке выполнен кольцевой буртик, который надежно стопорит гайку путем его замятия в проточку оси. Подшипник ступицы закрытого типа и не требует регулировки и смазки в процессе эксплуатации автомобиля. Пружины задней подвески делятся на два класса:А-- более жесткие,В-- менее жесткие. Пружины класса A маркируются коричневой краской, класса B-- синей. С правой и с левой стороны автомобиля должны устанавливаться пружины одного класса. В передней и задней подвеске устанавливаются пружины одного класса. В исключительных случаях допускается установка пружин класса B в задней подвеске, если в передней установлены пружины класса A. Установка пружин класса A на заднюю подвеску не допускается, если в передней установлены пружины класса B.

Рис.1 Задняя подвеска Лады Гранта 2190

1.2 Структуризация факторов

В процессе эксплуатации автомобиля в результате воздействия на него целого ряда факторов (воздействие нагрузок, вибраций, влаги, воздушных потоков, абразивных частиц при попадании на автомобиль пыли и грязи, температурных воздействий и т. п.) происходит необратимое ухудшение его технического состояния, связанное с изнашиванием и повреждением его деталей, а также изменением ряда их свойств (упругости, пластичности и др.).

Изменение технического состояния автомобиля обусловлено работой его узлов и механизмов, воздействием внешних условий и хранения автомобиля, а также случайными факторами. К случайным факторам относятся скрытые дефекты деталей автомобиля, перегрузки конструкции и т. п.

Основными постоянно действующими причинами изменения технического состояния автомобиля при его эксплуатации являлся изнашивание, пластические деформации, усталостные разрушения, коррозия, а также физико-химические изменения материала деталей (старение).

Изнашивание - это процесс разрушения и отделения материала с поверхностей деталей и (или) накопление остаточных деформаций при их трении, проявляющийся в постепенном изменении размеров и (или) формы взаимодействующих деталей.

Износ - это результат процесса изнашивания деталей, выражающийся в изменении их размера, формы, объема и массы.

Различают сухое и жидкостное трение. При сухом трении трущиеся поверхности деталей взаимодействуют непосредственно друг с другом (например, трение тормозных колодок о тормозные барабаны или диски или трение ведомого диска сцепления о маховик). Данный вид трения сопровождается повышенным износом трущихся поверхностей деталей. При жидкостном (или гидродинамическом) трении между трущимися поверхностями деталей создается масляный слой, превышающий микронеровности их поверхностей и не допускающий их непосредственного контакта (например, подшипники коленчатого вала в период установившегося режима работы), что резко сокращает износ деталей. Практически при работе большинства механизмов автомобиля вышеуказанные основные виды трения постоянно чередуются и переходят друг в друга, образуя промежуточные виды.

Основными видами изнашивания являются абразивное, окислительное, усталостное, эрозионное, а также изнашивание при заедании, фретинге и фретинг-коррозии.

Абразивное изнашивание является следствием режущего или царапающего воздействия попавших между трущимися поверхностями сопряженных деталей твердых абразивных частиц (пыль, песок). Попадая между трущимися деталями открытых узлов трения (например, между тормозными колодками и дисками или барабанами, между листами рессор и т.п.), твердые абразивные частицы резко увеличивают их износ. В закрытых механизмах (например, в кривошипно-шатунном механизме двигателя) данный вид трения проявляется в значительно меньшей степени и является следствием попадания в смазочные материалы абразивных частиц и накопления в них продуктов износа (например, при несвоевременной замене масляного фильтра и масла в двигателе, при несвоевременной замене поврежденных защитных чехлов и смазки в шарнирных соединениях и т. п.).

Окислительное изнашивание происходит в результате воздействия на трущиеся поверхности сопряженных деталей агрессивной среды, под действием которой на них образуются непрочные пленки окислов, которые снимаются при трении, а обнажающиеся поверхности опять окисляются. Данный вид изнашивания наблюдается на деталях цилиндропоршневой группы двигателя, деталях цилиндров гидропривода тормозов и сцепления.

Усталостное изнашивание состоит в том, что твердый поверхностный слой материала детали в результате трения и циклических нагрузок становится хрупким и разрушается (выкрашивается), обнажая лежащий под ним менее твердый и изношенный слой. Данный вид изнашивания возникает на беговых дорожках колец подшипников качения, зубьях шестерен и зубчатых колес.

Эрозионное изнашивание возникает в результате воздействия на поверхности деталей движущихся с большой скоростью потоков жидкости и (или) газа, с содержащимися в них абразивными частицами, а также электрических разрядов. В зависимости от характера процесса эрозии и преобладающего воздействия на детали тех или иных частиц (газa, жидкости, абразива) различают газовую, кавитационную, абразивную и электрическую эрозию

Газовая эрозия состоит в разрушении материала детали под действием механических и тепловых воздействий молекул газа. Газовая эрозия наблюдается на клапанах, поршневых кольцах и зеркале цилиндров двигателя, а также на деталях системы выпуска отработавших газов.

Кавитационная эрозия деталей происходит при нарушении сплошности потока жидкости, когда образуются воздушные пузырьки, которые, разрываясь вблизи поверхности детали, приводят к многочисленным гидравлическим ударам жидкости о поверхность металла и ее разрушению. Таким повреждениям подвержены детали двигателя, контактирующие с охлаждающей жидкостью: внутренние полости рубашки охлаждения блока цилиндров, наружные поверхности гильз цилиндров, патрубки системы охлаждения.

Электроэрозионное изнашивание проявляется в эрозионном изнашивании поверхностей деталей в результате воздействия разрядов при прохождении электронного тока, например, между электродами свечей зажигания или контактами прерывателя.

Абразивная эрозия возникает при механическом воздействии на поверхности деталей абразивных частиц, содержащихся в потоках жидкости (гидроабразивная эрозия) и (или) газа (газообразная эрозия), и наиболее характерна для наружных деталей кузова автомобиля (арки колес, днище и т. п.). Изнашивание при заедании происходит в результате схватывания, глубинного вырывания материала деталей и переноса его с одной поверхности на другую, что приводит к появлению задиров на рабочих поверхностях деталей, к их заклиниванию и разрушению. Такое изнашивание происходит при возникновении местных контактов между трущимися поверхностями, на которых вследствие чрезмерных нагрузок и скорости, а также недостатка смазки происходит разрыв масляной пленки, сильный нагрев и «сваривание» частиц металла. Типичный пример - заклинивание коленчатого вала и проворот вкладышей при нарушении работы системы смазывания двигателей. Изнашивание при фретинге - это механическое изнашивание соприкасающихся поверхностей деталей при малых колебательных движениях. Если при этом под воздействием агрессивной среды на поверхностях сопряженных деталей возникают окислительные процессы, то происходит изнашивание при фретинг-корозии. Такое изнашивание может происходить, например, в местах контакта вкладышей шеек коленчатого вала и их постелей в блоке цилиндров и крышках подшипников.

Пластические деформации и разрушение деталей автомобилей связаны с достижением или превышением пределов текучести или прочности соответственно у пластичных (сталь) или хрупких (чугун) материалов деталей. Данные повреждения обычно являются следствием нарушения правил эксплуатации автомобиля (перегрузкой, неправильным управлением, а также дорожно-транспортным происшествием). Иногда пластическим деформациям деталей предшествует их изнашивание, приводящее к изменению геометрических размеров и снижению запаса прочности детали.

Усталостное разрушение деталей возникает при циклических нагрузках, превышающих предел выносливости металла детали. При этом происходит постепенное образование и рост усталостных трещин, приводящих при определенном числе циклов нагрузки к разрушению детали. Такие повреждения возникают, например, у рессор и полуосей при длительной эксплуатации автомобиля в экстремальных условиях (длительные перегрузки, низкие или высокие температуры).

Коррозия возникает на поверхностях деталей в результате химического или электрохимического взаимодействия материала детали с агрессивной окружающей средой, приводящего к окислению (ржавлению) металла и как следствие к уменьшению прочности и ухудшению внешнего вида деталей. Наиболее сильное коррозирующее воздействие на детали автомобиля оказывают соли, используемые на дорогах в зимнее время, а также отработавшие газы. Сильно способствует коррозии сохранение влаги на металлических поверхностях, что особенно характерно для скрытых полостей и ниш.

Старение - это изменение физико-химических свойств материалов деталей и эксплуатационных материалов в процессе эксплуатации и при хранении автомобиля или его частей под действием внешней среды (нагрев или охлаждение, влажность, солнечная радиация). Так, в результате старения резинотехнические изделия теряют эластичность и растрескиваются, у топлива, масел и эксплуатационных жидкостей наблюдаются окислительные процессы, изменяющие их химический состав и приводящие к ухудшению их эксплуатационных свойств.

На изменение технического состояния автомобиля существенное влияние оказывают условия эксплуатации: дорожные условия (техническая категория дороги, вид и качество дорожного покрытия, уклоны, подъемы спуски, радиусы закруглений дорога), условия движения (интенсивное городское движение, движение по загородным дорогам), климатические условия (температура окружающего воздуха, влажность, ветровые нагрузки, солнечная радиация), сезонные условия (пыль летом, грязь и влага осенью и весной), агрессивность окружающей среды (морской воздух, соль на дороге в зимнее время, усиливающие коррозию), а также транспортные условия (загрузка автомобиля).

Основными мероприятиями, уменьшающими темпы износа деталей при эксплуатации автомобиля являются: своевременные контроль и замена защитных чехлов, а также замена или очистка фильтров (воздушных, масляных, топливных), препятствующих попаданию на трущиеся поверхности деталей абразивных частиц; своевременное и качественное выполнение крепежных, регулировочных (регулировка клапанов и натяжения цепи двигателя, углов установки колес, подшипников ступиц колес и т. п.) и смазочных (замена и доливка масла в двигателе, коробке передач, заднем мосту, замена и добавка масла в ступицы колес и т. п.) работ; своевременное восстановление защитного покрытия днища кузова, а также установка подкрылков, защищающих арки колес.

Для уменьшения коррозии деталей автомобиля и в первую очередь кузова необходимо поддерживать их чистоту, осуществлять своевременный уход за лакокрасочным покрытием и его восстановление, производить противокоррозионную обработку скрытых полостей кузова и других подверженных коррозии деталей.

Исправным называют такое состояние автомобиля, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации. Если автомобиль не соответствует хотя бы одному требованию нормативно-технической документации, то он считается неисправным.

Работоспособным состоянием называют такое состояние автомобиля, при котором он соответствует лишь тем требованиям, которые характеризуют его способность выполнять заданные (транспортные) функции, т. е. автомобиль работоспособен, если он может перевозить пассажиров и грузы без угрозы безопасности движения. Работоспособный автомобиль может быть неисправным, например, иметь пониженное давление масла в смазочной системе двигателя, ухудшенный внешний вид и т. п. При несоответствии автомобиля хотя бы одному из требований, характеризующих его способность выполнять транспортную работу, он считается неработоспособным.

Переход автомобиля в неисправное, но работоспособное состояние называется повреждением (нарушение исправного состояния), а в неработоспособное состояние - отказом (нарушение работоспособного состояния). работоспособность изнашивание деформация деталь

Предельным состоянием автомобиля называют такое состояние, при котором дальнейшее его применение по назначению недопустимо, экономически нецелесообразно либо восстановление его исправности или работоспособности невозможно или нецелесообразно. Таким образом, автомобиль переходит в предельное состояние, когда появляются неустранимые нарушения требований безопасности, недопустимо возрастают затраты на его эксплуатацию либо возникает неустранимый выход технических характеристик за допустимые пределы, а также недопустимое снижение эффективности эксплуатации.

Приспособленность автомобиля противостоять процессам, возникающим в результате вышерассмотренных вредных воздействий окружающей среды при выполнении автомобилем своих функций, а также приспособленность его к восстановлению своих первоначальных свойств определяется и количественно оценивается с помощью показателей его надежности.

Надежность - это свойство объекта, в том числе автомобиля или его составной части, сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность как свойство характеризует и позволяет количественно оценивать, во-первых, текущее техническое состояние автомобиля и его составных частей, а во-вторых, насколько быстро происходит изменение их технического состояния при работе в определенных условиях эксплуатации.

Надежность является комплексным свойством автомобиля и его составных частей и включает в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

1.3 Анализ факторов влияющих на заднюю подвеску Лады Гранта 2190

Рассмотрим факторы, влияющие на снижение работоспособности автомобиля.

Неисправности и поломки, могут быть у любого автомобиля, особенно, что касается подвески. Это объясняется тем, что подвеска терпит постоянную вибрацию при движении, смягчает удары, и принимает весь вес автомобиля, включая пассажиров и багаж, на себя. Исходя их этого, Гранта в кузове лифтбек, более подвержена поломке, нежели седан, так как кузов лифтбек, имеет большее багажное отделение, рассчитанное на больший вес. Первой проблемой, с которой сталкиваются чаще всего, является наличие стука или постороннего шума. В таком случае, необходимо проверить амортизаторы, так как они нуждаются в своевременной замене, и могут часто выходить из строя. Также, причиной могут быть, не до конца затянутые болты крепления амортизаторов. Еще, при сильном ударе, могут повредится не только втулки, а и сами стойки. Тогда ремонт будет более серьезный и дорогостоящий. Последней причиной стука подвески, может быть лопнувшая пружина.(рис.2) Помимо стуков, нужно проверять механизм подвески на наличие потеков. Если такие следы будут обнаружены, то это может свидетельствовать только об одном - неисправность амортизаторов. Если вся жидкость вытечет, и амортизатор высохнет, то при попадании в яму, подвеска будет оказывать плохое сопротивление, и вибрация от удара, будет очень сильной. Решение такой проблемы достаточно простое - заменить износившийся элемент. Последняя неисправность, которая встречается на Гранте - при торможении или ускорении, автомобиль ведет в сторону. Это свидетельствует о том, что на данной стороне, один или два амортизатора изношены, и проседают несколько сильнее, чем остальные. Из-за этого, у кузова образовывается перевес.

1.4 Анализ влияния процессов на изменение состояние элементов задней подвески Лады Гранты

Для предотвращения аварийных случаев на дороге, необходимо вовремя проводить диагностику автомобиля в целом и ответственных узлов в частности. Лучшим и квалифицированным местом для выявления неисправности задней подвески является автосервис. Так же оценить техническое состояние подвески можно самостоятельно во время движения автомобиля. При движении на небольшой скорости по неровной дороге подвеска должна работать без стуков, скрипов и других посторонних звуков. После переезда через препятствие автомобиль не должен раскачиваться.

Проверку подвески лучше совместить с проверкой состояния шин и подшипников ступиц колес. Односторонний износ протектора шины свидетельствует о деформации балки задней подвески.

В данном разделе были рассмотрены и проанализированы влияющие факторы на снижение работоспособность автомобиля. Влияние факторов приводит к потере работоспособности узла и автомобиля в целом, поэтому необходимо проводить профилактические мероприятия для снижения факторов. Ведь абразивное изнашивание является следствием режущего или царапающего воздействия попавших между трущимися поверхностями сопряженных деталей твердых абразивных частиц (пыль, песок). Попадая между трущимися деталями открытых узлов трения, твердые абразивные частицы резко увеличивают их износ.

Также для предотвращения разрушений и увеличения срока эксплуатации задней подвески следует строго соблюдать правила эксплуатации автомобиля, избегая его работы на предельных режимах и с перегрузками это позволит продлить срок службы ответственных деталей.

2. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА БРАКА В ПАРТИИ ПО Р Е ЗУЛЬТАТАМ ВХОДНОГО КОНТРОЛЯ

2.1 Понятие входного контроля, основные формулы

Под контролем качества понимается проверка соответствия количественных или качественных характеристик продукции или процесса, от которого зависит качество продукции, установленным техническим требованиям.

Контроль качества продукции является составной частью производственного процесса и направлен на проверку надежности в процессе ее изготовления, потребления или эксплуатации.

Суть контроля качества продукции на предприятии заключается в получении информации о состоянии объекта и сопоставлении полученных результатов с установленными требованиями, зафиксированными в чертежах, стандартах, договорах поставки, техническими заданиями.

Контроль предусматривает проверку продукции в самом начале производственного процесса и в период эксплуатационного обслуживания, обеспечивая в случае отклонения от регламентированных требований качества, принятие корректирующих мер, направленных на производство продукции надлежащего качества, надлежащее техническое обслуживание во время эксплуатации и полное удовлетворение требований потребителя.

Под входным контролем качества продукции следует понимать контроль качества продукции предназначаемой для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации продукции.

Основными задачами входного контроля могут быть:

Получение с большой достоверностью оценки качества продукции, предъявляемой на контроль;

Обеспечение однозначности взаимного признания результатов оценки качества продукции, осуществляемой по одним и тем же методикам и по одним и тем же планам контроля;

Установление соответствия качества продукции установленным требованиям с целью своевременного предъявления претензий поставщикам, а также для оперативной работы с поставщиками по обеспечению требуемого уровня качества продукции;

Предотвращение запуска в производство или ремонт продукции, не соответствующей установленным требованиям, а также протоколов разрешения по ГОСТ 2.124.

Контроль качества - это одна из основных функций в процессе управления качеством. Это также наиболее объемная функция по применяемым методам, которым посвящено большое количество работ в разных областях знаний. Значение контроля заключается в том, что он позволяет вовремя выявить ошибки, чтобы затем оперативно исправить их с минимальными потерями.

Под входным контролем качества продукции понимается контроль изделий, поступивших к потребителю и предназначенных для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации изделий.

Основной его целью является исключение дефектов и соответствие продукции установленным значениям.

При проведении входного контроля применяют планы и порядок проведения статистического приемочного контроля качества продукции по альтернативному признаку.

Методы и средства, применяемые на входном контроле, выбираются с учетом требований, предъявляемых к точности измерения показателей качества контролируемой продукции. Отделы материально-технического снабжения, внешней кооперации совместно с отделом технического контроля, техническими и юридическими службами формируют требования к качеству и номенклатуре продукции, поставляемой по договорам с предприятиями-поставщиками.

Для любого случайно выбранного изделия невозможно заранее определить, будет ли оно надежно. Из двух двигателей одной марки в одном могут вскоре возникнуть отказы, а второй будет исправным длительное время.

В данной части курсового проекта будем определять количественную оценку брака в партии по результатам входного контроля с использованием табличного процессора Microsoft Excel. Дана таблица со значениями наработок до первого отказа по причине выхода Лада Гранта 2190(табл.1), данная таблица будет являться исходными данными для расчета процента брака и объема выборочного количества изделий.

Таблица 2 Значения наработок до первого отказа

2.2 Проверка наличия грубой погрешности

Грубая погрешность (промах) - это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Источником грубых погрешностей могут быть резкие изменения условий измерения и ошибки, допущенные исследователем. К ним можно отнести поломку прибора или толчок, неправильный отсчет по шкале измерительного прибора, неправильная запись результата наблюдений, хаотические изменения параметров напряжения, питающего средство измерения и т.п. Промахи сразу видны среди полученных результатов, т.к. они сильно отличаются от остальных значений. Наличие промаха может сильно исказить результат эксперимента. Но необдуманное отбрасывание резко отличающихся от других результатов измерений может также привести к существенному искажению характеристик измерений. Поэтому первоначальная обработка экспериментальных данных рекомендует любую совокупность измерений проверять на наличие грубых промахов с помощью статистического критерия "трех сигм".

Критерий "трех сигм"применяется для результатов измерений, распределенных по нормальному закону. Данный критерий надежен при числе измерений n>20…50. Среднее арифметическое и среднее квадратичное отклонение вычисляются без учета экстремальных (вызывающих подозрение) значений. В этом случае грубой погрешностью (промахом) считается результат, если разность превышает значения 3у.

На грубую погрешность проверяются минимальное и максимальное значения выборки.

В этом случае должны быть отброшены все результаты измерений, отклонения которых от среднего арифметического превышает 3 , причем суждение о дисперсии генеральной совокупности делают по оставшимся результатам измерений.

Метод 3 показал, что минимальное и максимальное значение исходных данных не является грубой погрешностью.

2.3 Определение количества интервалов путем разбиения зада н ных значений контроля

Существенным для построения гистограммы является выбор оптимального разбиения, поскольку при увеличении интервалов снижается детализация оценки плотности распределения, а при уменьшении падает точность ее значения. Для выбора оптимального количества интервалов n часто применяется правило Стёрджеса.

Правило Стёрджеса -- эмпирическое правило определения оптимального количества интервалов, на которые разбивается наблюдаемый диапазон изменения случайной величины при построении гистограммы плотности её распределения. Названо по имени американского статистика Герберта Стёрджеса.

Полученное значение округляем до ближайшего целого числа (табл. 3).

Разбивание на интервалы производится следующим путем:

Нижняя граница(н.г.) определяется как:

Таблица 3 Таблица определения интервалов

Cреднее значение min
Среднее значение max
Для MAXДЛЯ MIN
Дисперсия
ДЛЯ Для MIN
Дисперсия
Грубая погрешность 3? (min)
Грубая погрешность 3? (max)
Количество интервалов
Длина интервала

Верхняя граница(в.г.) определяется как:

Последующая нижняя граница будет равна верхней предыдущего интервала.

Номер интервала, значения верхних и нижних границ указываются в таблице 4.

Таблица 4 Таблица определения границ

Номер интервала

2.4 Построение гистограммы

Для построения гистограммы необходимо вычислить среднее значение интервалов и их среднюю вероятность. Среднее значение интервала рассчитывается как:

Значения средних значений интервала и вероятности представлены в таблице 5. Гистограмма представлена на рисунке 3.

Таблица 5 Таблица средних значений и вероятности

Середина интервала	Количества результатов входного контроля, попавших в данные границы	Вероятность

Рис.3 Гистограмма

2.5 Определение процента брака в партии

Дефектом является каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям, а продукция, имеющая хотя бы один дефект, называется дефектной (браком , бракованной продукцией ). Бездефектная продукция считается годной.

Наличие дефекта означает, что действительное значение параметра (например, L д) не соответствует заданному нормированному значению параметра. Следовательно, условие отсутствия брака определяется следующим неравенством:

d min ? L д? d max ,

где d min, d max -- наименьшее и наибольшее предельно-допустимые значения параметра, задающие его допуск.
Перечень, вид и предельно-допустимые значения параметров, характеризующих дефекты, определяются показателями качества продукции и данными, приведёнными в нормативно-технической документации предприятия на изготавливаемую продукцию.

Различают исправимый производственный брак и окончательный производственный брак . К исправимому относится продукция, которую технически возможно и экономически целесообразно исправить в условиях предприятия-производителя; к окончательному -- изделия с дефектами, устранение которых технически невозможно или экономически невыгодно. Такие изделия подлежат утилизации как отходы производства, либо реализуются изготовителем по цене значительно ниже, чем такое же изделие без брака (уценённый товар ).

По времени выявления производственный брак продукции может быть внутренним (выявленным на стадии производства или на заводском складе) и внешним (обнаруженным покупателем или иным лицом, использующим данную продукцию, некачественный товар).

В процессе эксплуатации параметры, характеризующие работоспособность системы, изменяются от начальных (номинальных) y н до предельных y п. Если значение параметра больше или равно y п, то изделие считается неисправным.

Предельное значение параметра для узлов, обеспечивающих безопасность дорожного движения, принимается при величине вероятности б = 15%, а для всех остальных агрегатов и узлов при б = 5%.

Задняя подвеска отвечает за безопасность дорожного движения, поэтому вероятность б = 15%.

При б = 15%, предельное значение равно 16,5431, все изделия с измеряемым параметром равным или выше этого значения будут считаться неисправными

Таким образом, во втором разделе курсового проекта определили предельное значение контролируемого параметра исходя из ошибки первого рода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первом разделе курсового проекта были рассмотрены и проанализированы влияющие факторы на снижение работоспособность автомобиля. Также были рассмотрены факторы, которые влияют непосредственно на выбранный узел - шаровую опору. Влияние факторов приводит к потере работоспособности узла и автомобиля в целом, поэтому необходимо проводить профилактические мероприятия для снижения факторов. Ведь абразивное изнашивание является следствием режущего или царапающего воздействия попавших между трущимися поверхностями сопряженных деталей твердых абразивных частиц (пыль, песок). Попадая между трущимися деталями открытых узлов трения, твердые абразивные частицы резко увеличивают их износ.

Также для предотвращения разрушений и увеличения срока эксплуатации задней подвески следует строго соблюдать правила эксплуатации автомобиля, избегая его работы на предельных режимах и с перегрузками, это позволит продлить срок службы ответственных деталей.

Во втором разделе курсового проекта определили предельное значение контролируемого параметра исходя из ошибки первого рода.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Сборник технологических инструкций по обслуживанию и ремонту автомобиля Лада Гранта ОАО «Автоваз», 2011г, Тольятти

2. Авдеев М.В. и др. Технология ремонта машин и оборудования. - М.: Агропромиздат, 2007.

3. Борц А.Д., Закин Я.Х., Иванов Ю.В. Диагностика технического состояния автомобиля. М.: Транспорт, 2008. 159 с.

4. Грибков В.М., Карпекин П.А. Справочник по оборудованию для ТО и ТР автомобилей. М.: Россельхозиздат, 2008. 223 с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Срок службы промышленного оборудования определяется износом деталей, изменением размеров, формы, массы или состояния их поверхностей вследствие изнашивания, т. е. остаточной деформации от действующих нагрузок, из-за разрушения верхнего слоя при трении.

реферат , добавлен 07.07.2008


Изнашивание деталей механизмов в процессе эксплуатации. Описание условий эксплуатации узла трения подшипников качения. Основные виды изнашивания и формы поверхностей изношенных деталей. Задиры поверхности дорожек и тел качения в виде глубоких царапин.

контрольная работа , добавлен 18.10.2012


Изнашивание при сухом трении, граничной смазке. Абразивное, окислительное и коррозионное изнашивание. Причины, обусловливающие отрицательное влияние растворенного воздуха и воды на работу гидравлических систем. Механизм понижения выносливости стали.

контрольная работа , добавлен 27.12.2016


Показатели надежности систем. Классификация отказов комплекса технических средств. Вероятность восстановления их работоспособного состояния. Анализ условий работы автоматических систем. Методы повышения их надежности при проектировании и эксплуатации.

реферат , добавлен 02.04.2015


Понятие и основные этапы жизненного цикла технических систем, средства обеспечения их надежности и безопасности. Организационно-технические мероприятия повышения надежности. Диагностика нарушений и аварийных ситуаций, их профилактика и значение.

презентация , добавлен 03.01.2014


Закономерности существования и развития технических систем. Основные принципы использования аналогии. Теория решения изобретательских задач. Нахождение идеального решения технической задачи, правила идеальности систем. Принципы вепольного анализа.

курсовая работа , добавлен 01.12.2015


Динамика рабочих сред в регулирующих устройствах и элементах систем гидропневмопривода, число Рейнольдса. Ограничитель расхода жидкости. Ламинарное движение жидкости в специальных технических системах. Гидропневматические приводы технических систем.

курсовая работа , добавлен 24.06.2015


Основные количественные показатели надежности технических систем. Методы повышения надежности. Расчет структурной схемы надёжности системы. Расчет для системы с увеличенной надежностью элементов. Расчет для системы со структурным резервированием.

курсовая работа , добавлен 01.12.2014


Базирование механизмов решения изобретательских задач на законах развития технических систем. Закон полноты частей системы и согласования их ритмики. Энергетическая проводимость системы, увеличение степени ее идеальности, переход с макро- на микроуровень.

курсовая работа , добавлен 09.01.2013


Надежность машин и критерии работоспособности. Растяжение, сжатие, кручение. Физико-механические характеристики материала. Механические передачи вращательного движения. Сущность теории взаимозаменяемости, подшипники качения. Конструкционные материалы.

Данная курсовая работа состоит из двух глав. Первая глава посвящена практическому использованию теории надежности техники. В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы рассчитываются показатели: вероятность безотказной работы агрегата; вероятность отказа агрегата; плотность вероятности отказа (закон распределения случайной величины); коэффициент полноты восстановления ресурса; функция восстановления (ведущая функция потока отказов); интенсивность отказов. На основании расчетов строятся графические изображения случайной величины, дифференциальная функция распределения, изменение интенсивности постепенных и внезапных отказов, схема формирования процесса восстановления и формирование ведущей функции восстановления.
Вторая глава курсовой работы посвящена изучению теоретических основ технической диагностики и усвоению методов практического диагностирования. В данном разделе описывается назначение диагностики на транспорте, разрабатывается структурно-следственная модель рулевого управления, рассматриваются все возможные способы и средства диагностирования рулевого управления, проводится анализ с точки зрения полноты выявления неисправностей, трудоемкости, стоимости и т.п.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 6
ВВЕДЕНИЕ 6
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 8
Глава 1. Основы практического использования теиории надежности 8
Глава 2. Методы и средства диагностирования технических систем 18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 21

Работа содержит 1 файл

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования

«Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет»

Филиал г.Муравленко

Кафедра ЭОМ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине:

«Основы работоспособности технических систем»

Выполнил:

Студент группы СТЭз-06 Д.В. Шилов

Проверил: Д.С. Быков

Муравленко 2008

Аннотация

Данная курсовая работа состоит из двух глав. Первая глава посвящена практическому использованию теории надежности техники. В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы рассчитываются показатели: вероятность безотказной работы агрегата; вероятность отказа агрегата; плотность вероятности отказа (закон распределения случайной величины); коэффициент полноты восстановления ресурса; функция восстановления (ведущая функция потока отказов); интенсивность отказов. На основании расчетов строятся графические изображения случайной величины, дифференциальная функция распределения, изменение интенсивности постепенных и внезапных отказов, схема формирования процесса восстановления и формирование ведущей функции восстановления.

Вторая глава курсовой работы посвящена изучению теоретических основ технической диагностики и усвоению методов практического диагностирования. В данном разделе описывается назначение диагностики на транспорте, разрабатывается структурно-следственная модель рулевого управления, рассматриваются все возможные способы и средства диагностирования рулевого управления, проводится анализ с точки зрения полноты выявления неисправностей, трудоемкости, стоимости и т.п.

Задание на курсовую работу

22 вариант. Ведущий мост.
160	160,5	172,2	191	161,7		100	102,3	115,3	122,7	150
175,5	169,5	176,5	192,1	162,2		126,5	103,6	117,4	130	147,7
166,9	164,7	179,5	193,9	169,6		101,7	104,8	113,7	130,4	143,4
189,6	179	181,1	194	198,9		134,9	105,3	124,8	135	139,9
176,2	193	181,9	195,3	199,9		130,5	109,6	122,2	136,4	142,7
162,3	163,6	183,2	196,3	200		133,8	107,4	114,3	132,4	146,4
188,9	193,5	185,1	195,9	193,6		122,5	108,6	125,6	138,8	144,8
158	191,1	187,4	196,6	195,7		105,4	113,6	126,7	140	138,3
190,7	168,8	188,8	197,7	193,5		133	111,9	127,9	145,8	144,6
180,4	163,1	189,6	197,9	195,8		122,4	113,6	128,4	143,7	139,3

Перечень сокращений и условных обозначений

АТП – автотранспортное предприятие

СВ – случайные величины

ТО – техническое обслуживание

УТТ – управление технологическим транспортом

Введение

Автомобильный транспорт развивается качественно и количественно бурными темпами. В настоящее время ежегодный прирост мирового парка автомобилей равен 10-12 млн. единиц, а его численность – более 100 млн. единиц.

В машиностроительном комплексе России объединено значительное количество отраслей производства и переработки продукции. Будущее автотранспортных хозяйств, организаций нефтегазодобывающего комплекса и предприятий коммунальной сферы Ямало-Ненецкого региона находится в неразрывной связи с их оснащенностью высокопроизводительной техникой. Работоспособность и исправность машин может быть достигнута своевременным и качественным выполнением работ по их диагностированию, техническому обслуживанию и ремонту.

В настоящее время перед автомобильной промышленностью поставлены задачи: уменьшить на 15-20 % удельную металлоемкость, увеличить ресурс работы и снизить трудоемкость технического обслуживания и ремонта автомобилей.

Эффективное использование техники осуществляется на базе научно обоснованной планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта, позволяющей обеспечить работоспособное и исправное состояние машин. Эта система позволяет повысить производительность труда на основе обеспечения технической готовности машин при минимальных затратах на эти цели, улучшить организацию и повысить качество работ по техническому обслуживанию и ремонту машин, обеспечить их сохранность и продлить срок службы, оптимизировать структуру и состав ремонтно-обслуживающей базы и планомерность ее развития, ускорить научно-технический прогресс в использовании, обслуживании и ремонте машин.

Заводы-изготовители, получая право самостоятельно торговать выпускаемой продукцией, одновременно должны нести ответственность за ее работоспособность, обеспечение запасными частями и организацию технического сервиса в течение всего срока службы машин.

Важнейшей формой участия заводов-изготовителей в техническом сервисе машин является развитие фирменного ремонта наиболее сложных сборочных единиц (двигателей, гидротрансмиссий, топливной и гидравлической аппаратуры и т.д.) и восстановление изношенных деталей.

Этот процесс может идти по пути создания собственных производств, а также при совместном участии действующих ремонтных заводов и ремонтно-механических мастерских.

Развитие научно обоснованного технического сервиса, создания рынка услуг и конкуренция предъявляют жесткие требования к исполнителям технического сервиса.

При существующем росте темпов автомобильных перевозок на предприятиях, увеличении количественного состава автомобильного парка предприятий возникает необходимость в организации новых структурных подразделений АТП, задачей которых является осуществление работ по ТО и ремонту автомобильного транспорта.

Важным элементом оптимальной организации ремонта является создание необходимой технической базы, которая предопределяет внедрение прогрессивных форм организации труда, повышение уровня механизации работ, производительности оборудования, сокращение затрат труда и средств.

Основная часть

Глава 1. Основы практического использования теории надежности.

Исходные данные для расчета первой части курсовой работы являются наработки до отказа у пятидесяти однотипных агрегатов:

Наработка до первого отказа (тыс.км.)

160	160,5	172,2	191	161,7
175,5	169,5	176,5	192,1	162,2
166,9	164,7	179,5	193,9	169,6
189,6	179	181,1	194	198,9
176,2	193	181,9	195,3	199,9
162,3	163,6	183,2	196,3	200
188,9	193,5	185,1	195,9	193,6
158	191,1	187,4	196,6	195,7
190,7	168,8	188,8	197,7	193,5
180,4	163,1	189,6	197,9	195,8

Наработка до второго отказа (тыс.км.) 304,1

331,7 342,6 296,1 271 297,5 328,7 346,4 311,4 302,1 310,7 334,7 338,4 263,4 304,7 314,1 336,6 334 323,7 280,7 316,7 343,5 338,1 302,8 276,7 318 341,6 335,1

Случайные величины- наработки на отказ (от 1 до 50) располагают в порядке возрастания их абсолютных значений:

L 1 = L min ; L 2 ; L 3 ;…;L i ;…L n-1 ; L n = L max , (1.1)

где L 1 ... L n – реализации случайной величины L ;

n – число реализаций.

L min =158 ; L max =200;