Ministerul Educației și Științei din Federația Rusă

Instituția de învățământ de stat

studii superioare profesionale

„Universitatea Tehnică de Stat din Omsk”

A. V. Fedotov, N. G. Skabkin

Bazele teoriei fiabilității și diagnosticului tehnic

Note de curs

Editura OmSTU

UDC 62-192 + 681.518.54

BBK 30,14 + 30,82

Recenzori: n. S. Galdin, Dr. Științe, prof. Catedră. PttMiG SibAdi; Yu. P. Kotelevsky, Cand. Tehnologie. Științe, gen. Director LLC "adl-Omsk"

Fedotov, A.V.

Formularul 34 Bazele teoriei fiabilității și diagnosticului tehnic: note de curs / A. V. Fedotov, N. G. Skabkin. - Omsk: Editura OmSTU, 2010 .-- 64 p.

Sunt luate în considerare conceptele de bază ale teoriei fiabilității, caracteristicile calitative și cantitative ale fiabilității. Se iau în considerare fundamentele matematice ale teoriei fiabilității, calculele indicatorilor de fiabilitate, conceptele de bază, definițiile și sarcinile diagnosticului tehnic.

Rezumatul poate fi utilizat atât pentru consolidarea practică a materialului teoretic la cursul „Diagnosticul și fiabilitatea sistemelor automate” pentru studenții cu normă întreagă, cât și pentru auto-instruirea studenților de corespondență și învățământ la distanță.

Retipărită prin decizia Consiliului de Redacție și Editura

Universitatea Tehnică de Stat din Omsk

UDC 62-192 + 681.518.54

BBK 30,14 + 30,82

© GOU VPO "Statul Omsk

universitate tehnică ", 2010

1. Caracteristicile generale ale fiabilității ca știință

Apariția tehnologiei și utilizarea pe scară largă a acesteia în procesele de producție a făcut urgentă problema eficacității sale. Eficiența utilizării mașinilor este asociată cu capacitatea lor de a îndeplini în mod continuu și eficient funcțiile care le-au fost atribuite. Cu toate acestea, din cauza defecțiunilor sau defecțiunilor, calitatea funcționării mașinii scade, timpul de oprire forțat are loc în funcționarea lor, este nevoie de reparații pentru a restabili operabilitatea și caracteristicile tehnice necesare ale mașinilor.

Aceste circumstanțe au dus la apariția conceptului de fiabilitate a mașinilor și a altor mijloace tehnice. Conceptul de fiabilitate este asociat cu capacitatea unui dispozitiv tehnic de a îndeplini funcțiile care îi sunt atribuite pentru timpul necesar și cu calitatea necesară. De la primii pași în dezvoltarea tehnologiei, sarcina a fost de a realiza un dispozitiv tehnic, astfel încât să funcționeze în mod fiabil. Odată cu dezvoltarea și complicarea tehnologiei, problema fiabilității sale a devenit mai complicată și dezvoltată. Pentru a o rezolva, a fost necesar să se dezvolte bazele științifice ale unei noi direcții științifice - știința fiabilității.

Fiabilitatea caracterizează calitatea unui dispozitiv tehnic. Calitatea este un set de proprietăți care determină adecvarea unui produs pentru utilizarea intenționată și proprietățile sale pentru consumatori. Fiabilitatea este o proprietate complexă a unui obiect tehnic, care constă în capacitatea sa de a îndeplini funcții specificate, menținând în același timp caracteristicile sale principale în limitele stabilite. Conceptul de fiabilitate include fiabilitate, durabilitate, mentenabilitate și siguranță.

Studiul fiabilității ca indicator calitativ care caracterizează un dispozitiv tehnic a dus la apariția științei „Fiabilitate”. Subiectul cercetării științifice este studiul cauzelor defecțiunilor obiectelor, determinarea regularităților la care se supun, dezvoltarea metodelor de măsurare cantitativă a fiabilității, metodele de calcul și testare, dezvoltarea căilor și mijloacelor de creștere fiabilitate.

Distingeți între teoria generală a fiabilității și teoria aplicată a fiabilității. Teoria generală a fiabilității are trei componente:

1. Teoria matematică a fiabilității. Determină legile matematice care respectă eșecurile și metodele de măsurare cantitativă a fiabilității, precum și calculele tehnice ale indicatorilor de fiabilitate.

2. Teoria statistică a fiabilității. Prelucrarea informațiilor statistice despre fiabilitate. Caracteristicile statistice ale tiparelor de fiabilitate și eșec.

3. Teoria fizică a fiabilității. Investigarea proceselor fizice și chimice, cauzele fizice ale defecțiunilor, efectul îmbătrânirii și rezistența materialelor asupra fiabilității.

Teoriile de fiabilitate aplicate sunt dezvoltate într-un domeniu specific al tehnologiei în raport cu obiectele din această zonă. De exemplu, există teoria fiabilității sistemelor de control, teoria fiabilității dispozitivelor electronice, teoria fiabilității mașinilor etc.

Fiabilitatea este legată de eficiența (de exemplu, rentabilitate) a tehnicii. Fiabilitatea insuficientă a unui dispozitiv tehnic are ca rezultat:

productivitate redusă datorită perioadelor de nefuncționare datorate defecțiunilor;

o scădere a calității rezultatelor utilizării unui dispozitiv tehnic din cauza deteriorării caracteristicilor sale tehnice din cauza defecțiunilor;

costul reparării unei instalații tehnice;

pierderea regularității în obținerea rezultatului (de exemplu, o scădere a regularității transportului vehiculelor);

scăderea nivelului de siguranță al utilizării unui dispozitiv tehnic.

Diagnosticul este direct legat de fiabilitate. Diagnostic - predarea metodelor și principiilor de recunoaștere și diagnostic a bolii. Diagnosticare tehnică ia în considerare aspectele legate de evaluarea stării reale a sistemelor tehnice. Sarcina diagnosticării este de a identifica și preveni eșecurile emergente ale mijloacelor tehnice pentru a le crește fiabilitatea generală.

Procesul de diagnosticare tehnică asigură prezența unui obiect de diagnosticare, a instrumentelor de diagnosticare și a unui operator uman. În procesul de diagnosticare, se efectuează operațiuni de măsurare, control și logice. Aceste operațiuni sunt efectuate de operator folosind instrumente de diagnosticare pentru a determina starea reală a dispozitivului tehnic. Rezultatele evaluării sunt utilizate pentru a lua o decizie cu privire la utilizarea în continuare a mijloacelor tehnice.

Evaluarea indicatorului de fiabilitate reprezintă valorile numerice ale indicatorilor determinate de rezultatele observațiilor obiectelor în funcțiune sau testelor speciale de fiabilitate. Atunci când se determină indicatorii de fiabilitate, sunt posibile două opțiuni: se cunoaște forma legii distribuției timpului de funcționare ...

Distribuiți munca dvs. pe rețelele sociale

Dacă această lucrare nu vi s-a potrivit în partea de jos a paginii, există o listă de lucrări similare. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

PAGINA 2

TEST

"Fundamentele teoriei fiabilității și diagnosticului"

1. Sarcina

Conform rezultatelor testării produselor pentru fiabilitate conform planului [ N v z ] următoarele date inițiale au fost obținute pentru evaluarea indicatorilor de fiabilitate:
- 5 valori de probă ale timpului mediu până la eșec (unitate de măsură: mii de ore): 4,5; 5.1; 6,3; 7,5; 9.7.
- 5 valori de eșantionare ale timpului de funcționare înainte de cenzurare (adică 5 produse au rămas în stare de funcționare până la finalizarea testelor): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10.0.

Defini:

- estimarea punctuală a timpului mediu până la eșec;

- cu un nivel de încredere, limitele inferioare de încredere și;
- construiți următoarele grafice la scară:

funcția de distribuție;

probabilitatea unei funcționări fără eșecuri;

limita superioară de încredere;

limita inferioară de încredere.

1. Introducere

Partea de calcul a lucrării practice conține o evaluare a indicatorilor de fiabilitate pentru datele statistice date.

Evaluarea indicatorului de fiabilitate reprezintă valorile numerice ale indicatorilor determinate de rezultatele observațiilor obiectelor în funcțiune sau testelor speciale de fiabilitate.

La stabilirea indicatorilor de fiabilitate, sunt posibile două opțiuni:

Se cunoaște forma legii de distribuție a timpului de funcționare;

Forma legii de distribuție a timpului de funcționare nu este cunoscută.

În primul caz, se utilizează metode de evaluare parametrică, în care parametrii legii distribuției incluși în formula de calcul a indicatorului sunt mai întâi estimate, iar apoi indicatorul de fiabilitate este determinat în funcție de parametrii estimați ai legii distribuției.

În al doilea caz, se utilizează metode nonparametrice, în care indicatorii de fiabilitate sunt evaluați direct din datele experimentale.

1. SCURTE INFORMAȚII TEORETICE

Indicatorii cantitativi ai fiabilității materialului rulant pot fi determinați prin date statistice reprezentative privind defecțiunile obținute în timpul funcționării sau ca rezultat al testelor speciale, stabilite ținând seama de particularitățile structurii, prezența sau absența reparațiilor și alți factori.

Setul inițial de obiecte de observare se numește populație generală. Prin acoperirea populației, există 2 tipuri de observații statistice: continue și selective. Observarea continuă, atunci când fiecare element al populației este studiat, este asociat cu o investiție semnificativă de bani și timp și, uneori, nu este deloc fezabilă din punct de vedere fizic. În astfel de cazuri, recurg la observarea selectivă, care se bazează pe selecția din populația generală a unei părți reprezentative a acesteia - o populație eșantion, numită și eșantion. Pe baza rezultatelor studierii atributului în populația eșantion, se face o concluzie cu privire la proprietățile atributului în populația generală.

Metoda de eșantionare poate fi utilizată în două moduri:

Selecție aleatorie simplă;

Selecție aleatorie după grupuri tipice.

Împărțirea eșantionului în grupuri tipice (de exemplu, prin modele de vagoane deschise, după ani de construcție etc.) oferă un câștig în acuratețe atunci când se evaluează caracteristicile întregii populații generale.

Indiferent cât de detaliată este setată observarea eșantionului, numărul de obiecte este întotdeauna finit și, prin urmare, cantitatea de date experimentale (statistice) este întotdeauna limitată. Cu o cantitate limitată de material statistic, se pot obține doar unele estimări ale indicatorilor de fiabilitate. În ciuda faptului că valorile adevărate ale indicatorilor de fiabilitate nu sunt aleatorii, estimările lor sunt întotdeauna aleatorii (stochastice), ceea ce este asociat cu randomitatea eșantionului de obiecte din populația generală.

Când calculați un scor, este obișnuit să căutați să selectați o metodă care să fie consecventă, imparțială și eficientă. Coerența este o estimare care, odată cu creșterea numărului de obiecte de observație, converge în probabilitate la valoarea reală a indicatorului (conv. 1).

O estimare imparțială este o estimare, a cărei așteptare matematică este egală cu valoarea reală a indicatorului de fiabilitate (conv. 2).

O estimare se numește eficientă, a cărei varianță este cea mai mică în comparație cu varianțele tuturor celorlalte estimări (condiția 3).

Dacă condițiile (2) și (3) sunt îndeplinite numai pentru N având tendința la zero, atunci astfel de estimări sunt numite asimptotic imparțiale și, respectiv, asimptotice eficiente.

Coerența, imparțialitatea și eficiența sunt caracteristici calitative ale evaluărilor. Condițiile (1) - (3) permit un număr finit de obiecte N observațiile notează doar o egalitate aproximativă

a ~ â (N)

Astfel, evaluarea indicatorului de fiabilitate â ( N ), calculată dintr-un eșantion set de obiecte de volum N este utilizat ca valoare aproximativă a indicatorului de fiabilitate pentru întreaga populație generală. O astfel de estimare se numește estimare punctuală.

Luând în considerare natura probabilistică a indicatorilor de fiabilitate și o dispersie semnificativă de date statistice privind eșecurile, atunci când se utilizează estimări punctuale ale indicatorilor în locul valorilor lor reale, este important să știm care sunt limitele unei erori posibile și care este probabilitatea acesteia, că este important să se determine exactitatea și fiabilitatea estimărilor utilizate. Se știe că calitatea estimării punctuale este cu atât mai mare, cu cât se obține mai mult material statistic. Între timp, estimarea punctuală de la sine nu conține nicio informație despre cantitatea de date pe care a fost obținută. Aceasta determină necesitatea estimărilor pe intervale ale indicatorilor de fiabilitate.

Datele inițiale pentru evaluarea indicatorilor de fiabilitate sunt determinate de planul de observare. Datele inițiale pentru plan ( N V Z) sunt:

Valorile selectate ale MTBF;

Valori selectate ale timpului de funcționare al mașinilor care au rămas operaționale în timpul perioadei de observare.

Timpul de funcționare al mașinilor (produselor) care a rămas operațional în timpul testelor se numește timpul de funcționare înainte de cenzurare.

Cenzurarea dreaptă (decupare) este un eveniment care are ca rezultat încheierea testării sau a observațiilor în funcțiune ale unui obiect înainte de apariția unui eșec (stare limită).

Motivele cenzurii sunt:

Momentul de la începutul și (sau) sfârșitul testării sau funcționării produselor;

Scoaterea din testare sau funcționarea anumitor produse din motive organizatorice sau din cauza defecțiunilor componentelor, a căror fiabilitate nu este investigată;

Transferul produselor dintr-un mod de utilizare în altul în timpul testării sau funcționării;

Necesitatea evaluării fiabilității înainte de apariția defecțiunilor tuturor produselor investigate.

Timpul de lucru înainte de cenzurare este timpul de lucru al unui obiect de la începutul testării până la debutul cenzurii. Un eșantion, ale cărui elemente reprezintă timpul mediu până la eșec și înainte de cenzurare, se numește eșantion cenzurat.

Un eșantion cenzurat odată este un eșantion cenzurat în care valorile tuturor timpului de funcționare înainte de cenzurare sunt egale între ele și nu mai puțin decât timpul maxim de funcționare până la eșec. Dacă valorile timpului de funcționare înainte de cenzurare în eșantion nu sunt egale între ele, atunci un astfel de eșantion este cenzurat în mod repetat.

1. Evaluarea indicatorilor de fiabilitate METODA NON-PARAMETRICĂ

1 ... Timpul de funcționare până la eșec și timpul de funcționare înainte de cenzurare sunt aranjate într-o serie de variații generale în ordinea timpului de funcționare care nu scade (timpii de funcționare înainte de cenzurare sunt marcați *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 ... Calculăm estimările punctuale ale funcției de distribuție pentru timpul de funcționare folosind formula:

unde este numărul de produse realizabile j -al refuzul din seria de variații.

3. Calculăm o estimare punctuală a timpului mediu până la eșec folosind formula:

Unde;

Mie. ora.

4. Estimarea punctuală a timpului de funcționare pentru timpul de funcționare de o mie de ore este determinată de formula:

Unde;

5. Calculăm estimările punctului după formula:

6. Pe baza valorilor calculate, reprezentăm graficele funcțiilor de distribuție a timpului de funcționare și a funcției de fiabilitate.

7. Limita inferioară de încredere pentru timpul mediu până la eșec este calculată prin formula:

Unde este cuantila distribuției normale corespunzătoare probabilității. Se ia conform tabelului în funcție de nivelul de încredere.

În funcție de starea sarcinii, probabilitatea de încredere. Selectăm valoarea corespunzătoare din tabel.

Mie. ora.

8 Valorile limitei superioare de încredere pentru funcția de distribuție sunt calculate prin formula:

unde este cuantila distribuției pătrate CHI cu numărul de grade de libertate. Luat conform tabelului în funcție de nivelul de încredere q.

Acoladele din ultima formulă înseamnă luarea părții întregi a numărului cuprins între aceste paranteze.

Pentru;
pentru;
pentru;
pentru;
pentru.

9. Valorile limitei inferioare de încredere a probabilității unei operațiuni fără eșec sunt determinate de formula:

10. Limita inferioară de încredere a probabilității unei operații fără eșec la un timp de funcționare dat de mii de ore este determinată de formulă:

Unde; ...

Respectiv

11. Pe baza valorilor calculate și trasăm graficele funcțiilor limitei superioare de încredere și a limitei inferioare de încredere ca modele construite anterior de estimări punctuale și

1. CONCLUZIE PRIVIND LUCRAREA EFECTUATĂ

La examinarea rezultatelor testării produselor pentru fiabilitate conform planului [ N v z ] a obținut valorile următorilor indicatori de fiabilitate:

Estimarea punctuală a timpului mediu până la eșec, mii de ore;
- estimarea punctuală a probabilității de funcționare fără eșec pentru timpul de funcționare mii de ore;
- cu un nivel de încredere, limitele inferioare de încredere, mii de ore și;

Au fost reprezentate valorile găsite ale funcției de distribuție, probabilitatea unei operații fără eșec, limita superioară de încredere și limita inferioară de încredere.

Pe baza calculelor efectuate, este posibil să se rezolve probleme similare cu care se confruntă inginerii în producție (de exemplu, atunci când operează vagoane pe o cale ferată).

1. Bibliografie
2. Chetyrkin E. M., Kalikhman I. L. Probabilitate și statistici. Moscova: finanțe și statistici, 2012. - 320 p.
3. Fiabilitatea sistemelor tehnice: Manual / Ed. I.A.Ushakova. - M.: Radio și comunicații, 2005 .-- 608 p.
4. Fiabilitatea produselor de inginerie. Un ghid practic de raționare, validare și asigurare. M.: Editura standardelor, 2012. - 328 p.
5. Instrucțiuni metodice. Fiabilitate în tehnologie. Metode de evaluare a indicatorilor de fiabilitate pe baza datelor experimentale. RD 50-690-89. Introduce. S. 01.01.91, M.: Editura standardelor, 2009. - 134 p. Grupa T51.
6. Bolyshev L.N., Smirnov N.V. Tabelele de statistici matematice. Moscova: Nauka, 1983. - 416 p.
7. Kiselev S.N., Savoskin A.N., Ustich P.A., Zainetdinov R.I., Burchak G.P. Fiabilitatea sistemelor mecanice de transport feroviar. Tutorial. M.: MIIT, 2008 -119 p.

Alte lucrări similare care vă pot interesa
5981.		DISPOZIȚII DE BAZĂ A TEORIEI DE Fiabilitate	450,77 KB
	Fiabilitatea este proprietatea obiectului mașinii dispozitivului mecanismului piesei de a îndeplini funcțiile specificate, menținând în același timp valorile indicatorilor de performanță în limitele specificate corespunzătoare modurilor specificate și condițiilor de utilizare a întreținerii și reparații de depozitare și. Fiabilitatea este numită proprietatea unui obiect de a menține în mod continuu performanța pentru o perioadă de timp sau pentru o anumită perioadă de timp. Runtime este durata sau cantitatea de lucru a unui obiect. Durabilitatea este proprietatea unui obiect de păstrat ...
2199.		Bazele diagnosticului tehnic	96,49 KB
	Comunicații interdisciplinare: Suport: informatică, matematică, tehnologie computerizată și sisteme de programare MT. starea pacientului este determinată; diagnostic medical; sau starea diagnosticului tehnic al sistemului tehnic. Diagnosticul tehnic este știința recunoașterii stării unui sistem tehnic. După cum știți, cel mai important indicator de fiabilitate este absența defecțiunilor în timpul funcționării unui sistem tehnic.
199.		Subiectul și obiectivele disciplinei „Bazele controlului și diagnosticului tehnic”	190,18 KB
	Condiția tehnică este un set de proprietăți ale obiectului care pot fi modificate în timpul producției și funcționării, caracterizând gradul de adecvare funcțională a acestuia în condițiile date ale utilizării intenționate sau locul unui defect în cazul în care cel puțin unul dintre proprietățile nu îndeplinesc cerințele stabilite. În al doilea rând, starea tehnică este o caracteristică a adecvării funcționale a obiectului numai pentru condițiile date de utilizare intenționată. Acest lucru se datorează faptului că, în diferite condiții de aplicare, cerințele privind fiabilitatea obiectului ...
1388.		Dezvoltarea și implementarea software-ului axat pe determinarea caracteristicilor probabilistice ale fiabilității elementelor prin observarea caracteristicilor probabilistice ale fiabilității întregului sistem	356,02 KB
	O abordare naturală care este utilizată în mod eficient în studiul SS este utilizarea metodelor logico-probabilistice. Metoda logico-probabilistică clasică este concepută pentru a studia caracteristicile de fiabilitate ale sistemelor complexe din punct de vedere structural
17082.		DEZVOLTAREA SISTEMULUI DE INFORMAȚIE, TEORIA ȘI METODELE DE DIAGNOSTIC DE LA DISTANȚĂ A REȚEII DE CONTACT DE PARAMETRII RADIOULUI ELECTROMAGNETIC ȘI RADIAȚIA OPTICĂ A COLECȚIEI ACTUALĂ A ARCULUI	2,32 MB
	Problema asigurării unei colecții de curent fiabile devine din ce în ce mai importantă. Soluția la problema asigurării unei fiabilități ridicate a CC și a unei colecții de curent de înaltă calitate se realizează în direcția îmbunătățirii și dezvoltării metodelor de calcul, creând noi modele mai avansate de CC de colecționarii de curent și interacțiunea lor. Oamenii de știință și inginerii practic tuturor ...
3704.		Bazele teoriei navei	1,88 MB
	Manual pentru auto-studiu Stabilitatea navei maritime Izmail - 2012 Manualul pentru cursul Fundamentele teoriei navei a fost elaborat de către profesorul superior al Departamentului SViES V. Chimshir Dombrovsky la fiecare întrebare. În anexe, materialele manualului sunt prezentate în secvența necesară pentru înțelegerea studenților cursului Fundamentele teoriei navei.
4463.		Fundamentele teoriei probabilității	64,26 KB
	Test, eveniment. Clasificarea evenimentelor. Definiții clasice, geometrice și statistice ale probabilității. Teoreme de adăugare a probabilității. Teoreme de multiplicare a probabilității. Formula probabilității totale. Formulele lui Bayes. Schema testelor independente. Formula lui Bernoulli
13040.		FUNDAMENTELE TEORIEI PROBABILITĂȚILOR	176,32 KB
	Ecourile acestui lucru persistă până în prezent, ceea ce poate fi văzut din exemplele și sarcinile date în toate manualele privind teoria probabilității, inclusiv a noastră. Sunt de acord că oricine câștigă mai întâi șase jocuri va primi întregul premiu. Să presupunem că, din cauza unor circumstanțe externe, jocul este încheiat înainte ca unul dintre jucători să câștige un premiu, de exemplu, unul a câștigat 5 și celălalt a câștigat 3 jocuri. Cu toate acestea, răspunsul corect în acest caz particular este că secțiunea 7: 1 este corectă.
2359.		Bazele teoriei erorilor	2,19 MB
	Metode numerice pentru rezolvarea ecuațiilor neliniare într-o necunoscută. Metode numerice pentru rezolvarea sistemelor de ecuații liniare. La rezolvarea unei probleme specifice, sursa erorilor din rezultatul final poate fi inexactitatea datelor inițiale de rotunjire în timpul procesului de numărare, precum și metoda soluției aproximative. În conformitate cu aceasta, vom împărți erorile în: erori datorate informațiilor inițiale - eroare fatală; erori de calcul; erori de metodă.
5913.		Bazele teoriei controlului	578,11 KB
	Sisteme automate liniare. Sisteme moderne de control R. Sisteme de control cu ​​feedback. Nyquist a propus un criteriu de stabilitate pentru caracteristicile de frecvență ale sistemului în stare deschisă și în 1936.

Fundamentele teoriei fiabilității și diagnosticului sunt enunțate în raport cu cea mai încăpătoare componentă a sistemului om - mașină - drum - mediu. Sunt prezentate informațiile de bază despre calitatea și fiabilitatea mașinii ca sistem tehnic. Sunt furnizați termeni și definiții de bază, indicatori de fiabilitate a sistemelor complexe și dezmembrate și metode de calcul al acestora. Se acordă atenție fundamentelor fizice ale fiabilității vehiculelor, metodelor de prelucrare a informațiilor despre fiabilitate și metodelor de testare a fiabilității. Sunt arătate locul și rolul diagnosticării în sistemul de întreținere și reparații ale mașinilor în condiții moderne.
Pentru studenții universitari.

Conceptele de „calitate” și „fiabilitate” ale mașinilor.
Viața societății moderne este de neconceput fără utilizarea unor mașini de o mare varietate în design și scop, care transformă energia, materialele, informațiile, schimbă viața oamenilor și a mediului.
În ciuda varietății imense a tuturor mașinilor, în procesul de dezvoltare a acestora, sunt utilizate criterii uniforme pentru a evalua gradul de perfecțiune al acestora.

În condițiile relațiilor de piață, crearea majorității mașinilor noi necesită respectarea celei mai importante condiții de competitivitate, și anume, oferindu-le funcții noi și indicatori tehnici și economici de utilizare a acestora.
Pentru utilizarea eficientă a mașinilor, este necesar ca acestea să aibă indicatori de înaltă calitate și fiabilitate.

Standardul internațional ISO 8402 - 86 (ISO - International Organization Standartization) oferă următoarea definiție: „Calitatea este un set de proprietăți și caracteristici ale unui produs sau serviciu care le oferă capacitatea de a satisface nevoi condiționate sau implicite.”

CUPRINS
cuvânt înainte
Introducere
Capitolul 1. Fiabilitatea este cea mai importantă proprietate a calității produsului
1.1. Calitatea produselor și serviciilor este cel mai important indicator al funcționării cu succes a întreprinderilor rutiere și de transport
1.2. Conceptele de „calitate” și „fiabilitate” ale mașinilor
1.3. Fiabilitate și probleme umane
Capitolul 2. Concepte de bază, termeni și definiții adoptate în domeniul fiabilității
2.1. Obiecte luate în considerare în domeniul fiabilității
2.1.1. Concepte generale
2.1.2. Clasificarea sistemelor tehnice
2.2. Principalele stări ale obiectului (sistem tehnic)
2.3. Trecerea unui obiect la diferite stări. Tipuri și caracteristici ale defecțiunilor sistemelor tehnice
2.4. Concepte de bază, termeni și definiții în domeniul fiabilității
2.5. Indicatori de fiabilitate
2.6. Criterii de fiabilitate pentru sistemele nerecuperabile
2.7. Criterii de fiabilitate pentru sistemele recuperabile
2.8. Indicatori de durabilitate
2.9. Indicatori de persistență
2.10. Indicatori de reparabilitate
2.11. Indicatori de fiabilitate cuprinzători
Capitolul 3. Colectarea, analiza și prelucrarea datelor operaționale privind fiabilitatea produsului
3.1. Obiective și obiective de colectare a informațiilor și evaluarea fiabilității mașinilor
3.2. Principii de colectare și sistematizare a informațiilor operaționale privind fiabilitatea produsului
3.3. Construirea distribuției empirice și estimarea statistică a parametrilor săi
3.4. Legile de distribuție a timpului de funcționare până la eșec, cel mai adesea utilizate în teoria fiabilității
3.5. Transformarea Laplace
3.6. Interval de încredere și nivel de încredere
Capitolul 4. Fiabilitatea sistemelor complexe
4.1. Sistem complex și caracteristicile sale
4.2. Fiabilitatea sistemelor dezmembrate
Capitolul 5. Modele matematice ale fiabilității funcționării elementelor și sistemelor tehnice
5.1. Model general de fiabilitate a unui element tehnic
5.2. Model general de fiabilitate a sistemului în termeni de ecuații integrale
5.2.1. Notare de bază și ipoteze
5.2.2. Matricea de stat
5.2.3. Matricea de tranziție
5.3. Modele de fiabilitate pentru sistemele nerecuperabile
Capitolul 6. Ciclul de viață al unui sistem tehnic și rolul pregătirii științifice și tehnice a producției pentru a asigura cerințele calității sale
6.1. Structura ciclului de viață al unui sistem tehnic
6.2. Sistem cuprinzător de asigurare a calității produselor
6.3. Evaluarea calității și managementul fiabilității
6.3.1. Standarde internaționale de calitate seria ISO 9000-2000
6.3.2. Controlul calității și metodele sale
6.3.3. Metode de control al calității, analiza defectelor și cauzele acestora
6.4. Managementul tehnic și economic al fiabilității produsului
6.5. Șapte metode statistice simple pentru evaluarea calității utilizate în standardele ISO 9000
6.5.1. Clasificarea metodelor statistice de control al calității
6.5.2. Stratificarea datelor
6.5.3. Prezentarea grafică a datelor
6.5.4. Diagrama Pareto
6.5.5. Diagrama cauzală
6.5.6. Complot Scatter
6.5.7. Lista de verificare
6.5.8. Card de control
Capitolul 7. Esența fizică a proceselor de schimbare a fiabilității elementelor structurale ale mașinilor în timpul funcționării acestora
7.1. Motive pentru pierderea performanței și tipuri de deteriorare a elementelor mașinii
7.2. Procese fizico-chimice de distrugere a materialelor
7.2.1. Clasificarea proceselor fizice și chimice
7.2.2. Procese de distrugere mecanică a solidelor
7.2.3. Îmbătrânirea materialelor
7.3. Eșecuri în ceea ce privește puterea
7.4. Eșecuri tribologice
7.5. Tipuri de uzură a pieselor auto
7.6. Defecțiuni ale parametrilor de coroziune
7.7. Diagrama uzurii și metodele de măsurare a uzurii pieselor auto
7.8. Metode de determinare a uzurii pieselor mașinii
7.8.1. Măsurarea uzurii periodice
7.8.2. Măsurarea continuă a uzurii
7.9. Influența deformațiilor permanente și îmbătrânirea materialelor asupra uzurii pieselor
7.10. Evaluarea fiabilității elementelor și sistemelor tehnice ale vehiculelor în timpul proiectării lor
7.11. Cele mai comune moduri și metode de asigurare și prezicere a fiabilității utilizate la crearea mașinilor
Capitolul 8. Sistem de întreținere și reparare a mașinilor
8.1. Întreținerea și repararea sistemelor de mașini, esența lor, conținutul și principiile de construcție
8.2. Cerințe pentru sistemul de întreținere și reparații și metode pentru determinarea frecvenței implementării acestora
8.3. Funcționarea mașinii în situații extreme
Capitolul 9. Diagnosticul ca metodă de monitorizare și asigurare a fiabilității vehiculului în timpul funcționării
9.1. Informații generale despre diagnosticare
9.2. Concepte de bază și terminologia diagnosticului tehnic
9.3. Valoare de diagnostic
9.4. Parametrii de diagnosticare, determinarea valorilor limită și admisibile ale parametrilor stării tehnice
9.5. Principiile diagnosticării auto
9.6. Organizarea diagnosticului auto în sistemul de întreținere și reparații
9.7. Tipuri de diagnostic auto
9.8. Diagnosticul unităților auto în timpul reparației
9.9. Diagnosticul stării grupului cilindru-piston
9.10. Conceptul de diagnosticare a tehnologiei în condiții moderne
9.11. Diagnosticul tehnic este un element important al certificării tehnologice a serviciilor întreprinderilor de servicii
9.12. Managementul fiabilității, starea tehnică a mașinilor pe baza rezultatelor diagnosticului
9.13. Diagnostic și siguranța vehiculului
9.14. Diagnosticarea sistemului de frânare
9.15. Diagnosticul farurilor
9.16. Diagnosticarea suspensiei și a direcției
Concluzie
Bibliografie.

Trimite-ți munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Folosiți formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Stat federal autonom

instituție educațională

studii superioare profesionale

„UNIVERSITATEA FEDERALĂ SIBERIANĂ”

Departamentul Transporturilor

Munca cursului

În disciplina „Bazele teoriei fiabilității și diagnosticului”

Completat de un student, grupurile FT 10-06 V.V. Korolenko

Verificat de V.V. Kovalenko

Primit de doctor în științe tehnice, prof. Univ. N.F. Bulgakov

Krasnoyarsk 2012

INTRODUCERE

1 Analiza lucrărilor de cercetare privind fiabilitatea și diagnosticarea

2 Evaluarea indicatorilor de fiabilitate a vehiculului

2.2 Estimarea punctelor

2.3 Evaluarea intervalului

2.5 Testarea ipotezei nule

4 Al doilea rând de variație

5 Evaluarea indicatorilor procesului de recuperare

CONCLUZIE

LISTA SURSELOR UTILIZATE

INTRODUCERE

fiabilitate recuperarea operației fără probleme

Teoria și practica fiabilității studiază procesele eșecului și cum să le abordăm în părțile componente ale obiectelor de orice complexitate - de la complexe mari până la detalii elementare.

Fiabilitate - proprietatea unui obiect de a menține la timp în limitele stabilite valoarea tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcțiile necesare în modurile și condițiile specificate de utilizare, întreținere, reparații, depozitare și transport.

Fiabilitatea este o proprietate complexă, care, în funcție de scopul obiectului și de condițiile de utilizare a acestuia, constă din combinații de proprietăți: fiabilitate, durabilitate, mentenabilitate și conservare.

Există un sistem extins de standarde de stat „Fiabilitate în tehnologie” descris de GOST 27.001 - 81.

Principalele sunt:

GOST 27.002 - 83. Fiabilitate în tehnologie. Termeni și definiții.

GOST 27.003 - 83. Selectarea și reglarea indicatorilor de fiabilitate. Prevederi de bază.

GOST 27.103 - 83. Criterii pentru eșecuri și stări limitative. Prevederi de bază.

GOST 27.301-83. Prezicerea fiabilității produselor în timpul proiectării. Cerințe generale.

GOST 27.410 - 83. Metode și planuri pentru controlul statistic al indicatorilor de fiabilitate pe o bază alternativă.

1 Analiza lucrărilor de cercetare

Articolul povestește despre inginerul și antreprenorul remarcabil A.E. Struve, care a fost fondatorul celebrei fabrici de construcții de mașini Kolomna (acum OJSC „uzina Kolomna). El a fost angajat în construcția a 400 de platforme feroviare pentru calea ferată Moscova-Kursk. Sub conducerea sa, se construia cel mai mare pod feroviar din Europa de peste Nipru. Împreună cu șantierele de marfă, platformele și structurile de poduri, fabrica Struve a stăpânit producția de locomotive cu aburi și autoturisme de toate clasele, autoturisme și tancuri.

Articolul descrie activitățile E.A. și M.E. Cherepanovs, care a construit prima locomotivă cu aburi din Rusia. O locomotivă cu abur care folosește un motor cu abur ca centrală electrică a fost mult timp tipul dominant de locomotivă și a jucat un rol imens în dezvoltarea comunicațiilor feroviare.

Articolul descrie activitățile lui V. Kh. Balașenko, celebrul creator al tehnologiei de cale, inventator onorat, de trei ori „Cărucior de onoare”, laureat al Premiului de Stat al URSS. A proiectat o mașină de deszăpezit. În același timp, a fabricat un transportor mobil pentru încărcarea vagoanelor deschise și o presă pentru ștanțarea protecției antifurt de șinele vechi. Dezvoltarea a 103 mașini de căptușit șenile, care au înlocuit peste 20 mii montatori de șină.

Articolul povestește despre SM Serdinov, care a fost angajat în studiul de fezabilitate și pregătirea primelor proiecte de secțiuni electrificate, a dezvoltat eșantioane de material rulant electric și echipamente pentru dispozitive de alimentare cu energie electrică și, ulterior, a pus în funcțiune primele secțiuni electrificate și funcționarea lor ulterioară. . Mai târziu S.M. Serdinov a susținut propuneri de îmbunătățire a eficienței energetice a sistemului de curent alternativ de 25 kV, a dezvoltat și implementat un sistem de 2x25 kV, mai întâi pe secțiunea Vyazma - Orsha, apoi pe un număr de alte drumuri (peste 3 mii de km).

Articolul spune despre B.S. Jacobi, care a fost unul dintre primii din lume, a folosit motorul electric pe care l-a creat în scopuri de transport - mișcarea unei bărci (bot) cu pasageri de-a lungul Neva. El a creat un model de motor electric format din opt electro-magneți dispuși în perechi pe un tambur mobil și staționar din lemn. Pentru prima dată, am folosit un comutator cu discuri metalice rotative și pârghii de cupru în motorul meu electric, care, atunci când aluneca de-a lungul discurilor, furniza colecția de curent

Articolul descrie munca lui IP Prokofiev, care a dezvoltat o serie de proiecte originale, inclusiv etajele arcuite ale atelierelor feroviare din stațiile Perovo și Murom (primele structuri cu trei trepte din Rusia), suprapunerea etapei de aterizare (baldachin în zona de sosire și plecare a trenurilor) ale stației Kazan din Moscova. De asemenea, a dezvoltat un proiect pentru un pod feroviar peste râu. Kazanka și o serie de modele standard de ziduri de susținere de înălțime variabilă.

Articolul descrie activitățile lui V.G. Inozemtsev, om de știință onorat al Federației Ruse, inventator al tehnologiei de frânare, care este folosit până în prezent. Creat la VNIIZhT o bază de laborator unică pentru studierea frânelor trenurilor de masă și lungime mare.

Articolul spune despre F.P. Kochnev, doctor în științe tehnice, profesor. El a dezvoltat principiile științifice ale organizării traficului de călători, referitoare la alegerea vitezei raționale de circulație a trenurilor de călători și a greutății acestora. Soluția problemei organizării raționale a traficului de pasageri, dezvoltarea unui sistem de calcule tehnice și economice pentru traficul de pasageri au avut o mare importanță.

Articolul povestește despre I.L. Perist, care a stabilit tehnologia conducerii trenurilor de marfă grele și a îmbunătățit activitatea infrastructurii de călători și formarea celor mai mari rețele de complexe de triaj. El a fost principalul inițiator al reconstrucției fără precedent a gărilor de la Moscova.

Articolul descrie P. P. Melnikov, un inginer rus remarcabil, om de știință și organizator în domeniul transporturilor, construind prima cale ferată pe distanțe lungi din Rusia. Construcția a durat aproape 8 ani.

Articolul descrie activitățile lui I. I. Rerberg. Este un inginer rus, arhitect, autor al proiectelor pentru gara Kievsky, a organizat protecția liniei de la zăpezile cu zăpadă cu ajutorul împăduririi. La inițiativa sa, a fost deschisă prima fabrică de impregnare din Rusia. A creat ateliere mecanice, care au început producția primelor mașini autohtone. A lucrat pentru îmbunătățirea condițiilor de muncă și de viață ale muncitorilor feroviari.

Articolul povestește despre inginerul și omul de știință rus în domeniul mecanicii structurale și al construcției de poduri N. A. Belyumbsky, care a dezvoltat peste 100 de proiecte de poduri mari. Lungimea totală a podurilor construite conform proiectelor sale depășește 17 km. Acestea includ poduri peste Volga, Nipru, Ob, Kama, Oka, Neva, Irtysh, Belaya, Ufa, Volhov, Neman, Selena, Ingulets, Chu sova yu, Berezina etc.

Articolul descrie activitățile S.P.Syromyatnikov, un om de știință sovietic în domeniul construcției locomotivelor cu abur și al ingineriei termice, care a dezvoltat proiectarea, modernizarea și calculul termic al locomotivelor cu abur. Fondatorul proiectării științifice a locomotivelor cu abur; a dezvoltat teoria și calculul proceselor termice și, de asemenea, a creat teoria procesului de ardere a cazanelor cu locomotive cu abur.

Articolul descrie lucrarea lui VN Obraztsov, care a propus modalități de rezolvare a problemelor asociate cu proiectarea gărilor și joncțiunilor, a organizat planificarea lucrărilor de sortare pe rețeaua feroviară, precum și problemele interacțiunii dintre serviciile feroviare și diferitele tipuri de transport. printre ei. El este fondatorul științei proiectării stațiilor și joncțiunilor unui nod feroviar.

Articolul descrie activitățile P.P. Roterte, șeful construcției de metrou, care a organizat construcția primei etape a metroului din Moscova. Următoarele secțiuni au fost aprobate pentru prima etapă de construcție: Sokolniki - Okhotny Ryad, Okhotny Ryad - Krymskaya Ploshchad și Okhotny Ryad - Smolenskaya Ploshchad. Acestea au prevăzut construcția a 13 stații și 17 holuri la sol.

2 Evaluarea indicatorilor de fiabilitate a instalațiilor feroviare

78 35 39 46 58 114 137 145 119 64 106 77 108 112 159 160 161 101 166 179 189 93 199 200 81 215 78 80 91 98 216 224

2.1 Estimarea timpului mediu între eșecuri

Ca rezultat al procesării statistice a seriilor variaționale, se obțin caracteristicile eșantionului, care sunt necesare pentru alte calcule.

2.2 Estimarea punctelor

O estimare punctuală a timpului mediu până la eșecul unui element ATS între înlocuiri este media eșantionului, mii km:

unde Li este al i-lea membru al seriei de variații, mii de km;

N - Dimensiunea probei.

Numărul membrilor din seria de variații este N = 32.

Lav = 1/32 3928 = 122,75

Dispersia (imparțială) a estimării punctuale a timpului mediu până la eșec, (mii km) 2:

D (L) = 1/31 (577288 - 482162) = 3068,5745

Deviația pătrată medie, mii km,

S (L) = = 55,39471

Coeficientul de variație al unei estimări punctuale a timpului mediu până la eșec

Parametrul de formă Weibull - Gnedenko este determinat în conformitate cu tabelul 11, în funcție de coeficientul de variație V.

Dacă este dificil de determinat forma în coeficientul de variație, atunci calculăm forma în următorul algoritm:

1. Împărțim coeficientul de variație obținut în suma a două numere, iar unul dintre ele determină valoarea formei din tabel

V = 0,4512 = 0,44 + 0,0112

2. Găsim din tabelul 11 ​​valoarea formei în pentru coeficientul de variație, descompus în sumă și următoarea valoare a formei în

pentru V1 = 0,44 B1 = 2,4234

pentru V2 = 0,46 V2 = 2,3061

3. Găsiți diferența? V și? In pentru valorile pe care le-am găsit

V = 0,46 - 0,44 = 0,02

B = 2.4234 - 2.3061 = 0.1173

4. Compunerea proporției

5. Găsiți valoarea formei în pentru coeficientul de variație V = 0,45128

în = în (0,44) - în = 2, 4234 - 0, 06568 = 2, 35772

Să determinăm q la b = 0,90, pentru care calculăm nivelul de semnificație e și selectăm valoarea (64) din Tabelul 12:

Cantitatea de distribuție:

Precizia necesară estimării MTBF:

e = (1-0,9) / 2 = 0,05

Valoarea calculată a erorii relative marginale:

q = ((2 * 32 / 46.595) ^ (1 / 2.3577)) - 1 = 0.1441

2.3 Evaluarea intervalului

Cu probabilitatea b, se poate argumenta că timpul mediu până la defectarea pantografului L-13U este în interval, care este estimarea intervalului.

Limitele inferioare și superioare ale acestui interval sunt după cum urmează:

Lsrn = 122.75 * (1-0.1441) = 105.0617

Lav = 122,75 * (1 + 0,1441) = 140,4382

Ca rezultat, obținem estimări punctuale și intervale ale timpului mediu până la defectarea pantografului L-13U - unul dintre indicatorii de siguranță cantitativi. Pentru elementele neregenerabile, acesta este în același timp un indicator al durabilității - o resursă medie.

2.4 Estimarea parametrului de scară al legii Weibull - Gnedenko

Estimarea punctuală a parametrului de scară a legii Weibull - Gnedenko, o calculăm după formula, mii km:

unde Г (1 + 1 / в) este funcția gamma pentru argumentul x = 1 + 1 / в, care este preluată din Tabelul 12 în funcție de coeficientul de variație V. Pentru a găsi funcția gamma Г (1 + 1 / в ), folosim același algoritm, în mod similar cu estimarea parametrului de formă în legea Weibull - Gnedenko.

G (1 = 1 / c) = 0,8862

Obținem, respectiv, limita inferioară a parametrului scalei

Limită superioară

2.5 Testarea ipotezei nule

Correspondența legii Weibull-Gnedenko cu distribuția experimentală este verificată de X2 - criteriul bunătății de potrivire a lui Pearson. Nu există niciun motiv pentru a respinge ipoteza nulă dacă condiția

X2calcul< Х2табл(,к), (2.9)

unde este valoarea criteriului calculată din datele experimentale;

Punctul critic (valoarea tabelară) a criteriului la nivelul semnificației și numărul de grade de libertate (vezi Tabelul 12 Anexa 1).

Nivelul de semnificație este de obicei egal cu una dintre valorile seriei: 0,1, 0,05, 0,025, 0,02, 0,01.

Numărul de grade de libertate

k = S - 1 - r, (2.10)

unde S este numărul de intervale de eșantionare parțiale;

r este numărul de parametri ai distribuției asumate.

Cu legea Weibull - Gnedenko cu doi parametri, k = S-3.

Ipoteza nulă este testată folosind următorul algoritm:

S = 1 + 3,32 * lnN (2,11)

Împărțiți gama seriei de variații în intervale de S, adică diferența dintre numărul cel mai mare și cel mai mic. Limitele intervalelor se găsesc prin formulă

unde j - 1,2, ..., S.

Determinați frecvențele empirice, adică nj este numărul de membri ai seriei de variații care se încadrează în j -th interval. Când apare un interval zero (nj = 0), acest interval este împărțit în două părți și se adaugă celor vecine cu un recalcul al limitelor lor și numărul total de intervale.

unde j = 1,2, ..., S.

Funcția de distribuție a eșecului inclusă în formula (14) este determinată de formulă (pentru legea Weibull-Gnedenko).

3) Determinați valoarea calculată a criteriului

Hrasch2 = (2.15)

Vom lua în considerare evaluarea criteriului X2 folosind exemplul dat anterior de o serie de variații.

1) Numărul de intervale S = 1 + 3.332 * ln316. Numărul de grade de libertate k = 6 - 3 = 3. Nivelul de semnificație este presupus a fi 0,1. Valoarea tabelară a criteriului X2tabl (0,1; 3) = 6,251 (vezi Tabelul 12). Gama variației serie 224-35 = 189 mii km este împărțită în 6 intervale: 189/6 = 31,5 mii km. Trebuie remarcat faptul că primul interval începe de la zero, iar ultimul se termină la infinit.

Tabelul 1 - Calculul frecvențelor empirice

2) Calculăm frecvențele teoretice după formula (2.13) și determinăm valoarea calculată a criteriului X2 calculată prin formula (2.15). Pentru claritate, calculul este rezumat în Tabelul 2.

Tabelul 2 - Calculul lui X2 - Criteriul de bunătate al potrivirii Pearson

3) Ca rezultat, obținem că valoarea calculată a criteriului:

X2calculat = 33,968 - 32 = 1,968

X2calc = 1.968 X2tabl = 6.251

Se acceptă ipoteza nulă.

3 Evaluarea caracteristicilor cantitative ale fiabilității și durabilității

3.1 Evaluarea probabilității de funcționare fără defecțiuni

Calculăm caracteristicile cantitative ale fiabilității folosind exemplul sistemului de frânare. Probabilitatea funcționării fără defecte a pantografului L-13U este estimată conform legii Weibull-Gnedenko, utilizând formula:

P (L) = exp [- (L / a)]. (3.1)

Estimarea intervalului se determină prin substituirea valorilor lui a și a din formula (3.1), respectiv, în loc de a.

Tabelul 3 - Estimarea punctuală a probabilității de funcționare fără defecțiuni a sistemului de frânare înainte de prima defecțiune

L, mii de km

Figura 1 - Grafic al probabilității de funcționare fără defecțiuni a pantografului L-13U

3.2 Estimarea procentului gamma MTBF

Conform GOST 27.002 - 83 gamma-procent timp de funcționare până la eșec Lj, mii km, este timpul de funcționare în care o defecțiune a unui element ATS nu are loc cu probabilitatea j. Pentru elementele nerecuperabile, este în același timp un indicator al durabilității - o resursă gamma - procentuală (timpul de funcționare în care un element ATS nu va atinge starea limită cu o probabilitate dată j). Pentru legea Weibull - Gnedenko, estimarea sa punctuală, mii km,

Lj = a * (- ln (j / 100)) 1 / b. (3.2)

Luăm probabilitatea j ca fiind egală cu 90%, respectiv. Apoi obținem:

3.3 Evaluarea ratei de eșec

Rata eșecului (L), mii km-1, este densitatea condițională a probabilității de eșec a pantografului L-13U, determinată pentru momentul de timp considerat, cu condiția să nu se fi produs niciun eșec înainte de acest moment.

Pentru legea Weibull - Gnedenko, estimarea sa punctuală, refuzul, mii de km,

(L) = în / av * (L) în-1. (3.3)

b = 2,3577; a = 138.1853

Estimarea intervalului este determinată prin substituirea în formula (3.3) în locul valorilor an și a.

Tabelul 4 - Estimarea punctuală a ratei de eșec a pantografului L-13U

L, mii de km

Figura 2 - Grafic al ratei de eșec a pantografului L-13U

3.4 Estimarea densității de distribuție a eșecurilor

Densitatea de distribuție a eșecului f (L), mii km-1, este densitatea de probabilitate ca timpul de funcționare al pantografului L-13U până la eșec să fie mai mic decât L. Pentru legea Weibull - Gnedenko:

f (L) = b / a * (L / a) b-1 * (3.4)

f (10) = 2.357 / 138.185 * (10 / 138.185) 2.3577-1 * 0.00048

Tabelul 5 - Densitatea distribuției timpului de funcționare până la defectarea pantografului L-13U

Figura 3 - Grafic al distribuției densității defecțiunilor pantografului L-13U

4 Pentru a simplifica problema, calculăm a doua serie variațională folosind un program de computer.

Interval variațional:

54 67 119 14 31 41 68 90 94 112 80 130 146 71 45 148 88 99 113

Ca rezultat al calculului, obținem următoarele tabele și grafice.

Tabelul 6 - date inițiale pentru estimarea timpului mediu până la eșec

Tabelul 7 - Calculul lui X2 - Criteriul de bunătate al potrivirii Pearson

X2calculat = 1,6105 X2tabl = 11,345

Se acceptă ipoteza nulă.

Tabelul 8 - Estimarea punctuală a probabilității de funcționare fără defecțiuni a pantografului L-13U

L, mii de km

Figura 4 - Grafic al probabilității de funcționare fără defecțiuni a pantografului L-13U

Tabelul 9 - Estimarea punctuală a ratei de eșec a pantografului L-13U

L, mii de km

Figura 5 - Graficul intensității primelor defecțiuni ale pantografului L-13U

Tabelul 10 - Densitatea distribuției timpului de funcționare până la defectarea pantografului L-13U

Figura 5 - Grafic al distribuției densității defecțiunilor pantografului L-12U

Tabelul 11 ​​- Rezultatele calculării parametrilor principali ai seriei de variații 1, 2

Index	Primul rand	Al doilea rând

5 Evaluarea indicatorilor procesului de recuperare (metodă grafic-analitică)

Să calculăm o estimare a timpului mediu de funcționare înainte de prima, a doua recuperare:

Să calculăm estimarea abaterii standard înainte de prima, a doua recuperare:

Să calculăm funcția de compoziție a distribuției înainte de prima, a doua, a treia recuperare și să introducem datele calculate în tabel.

Calculul funcțiilor compoziției de distribuție a timpului de funcționare înainte de înlocuirea elementelor pantografului L-13U se va efectua conform formulei:

unde lcp este timpul mediu dintre eșecuri;

Up - distribuție cuantilă;

K - abaterea standard

Tabelul 12 - Calculul funcției de compoziție a distribuției timpului de funcționare înainte de înlocuiri

		l№ср ± Uр? у№к	lІср ± Uр? уІк

Să facem o construcție grafică a funcțiilor de compoziție de distribuție. Să calculăm valorile funcției principale și parametrul fluxului de eșec la intervalele alese de noi. Să introducem datele calculate în tabele și să realizăm o construcție grafică (vezi Figura 6).

Calculul se efectuează prin metoda grafic-analitică, indicatorii sunt preluați din graficul rezultat și introduși în tabel.

Tabelul 13 - Definiții ale funcției principale

Parametrul fluxului de eșec este determinat de formula:

valori substitutive pentru

Să calculăm parametrul fluxului de defecțiuni pentru alte valori ale kilometrajului și să introducem rezultatul în tabel.

Tabelul 13 - Determinarea parametrului fluxului de recuperare

Figura 6 - Metoda grafoanalitică pentru calcularea caracteristicilor procesului de recuperare, pantograf L (13) și u (L) L-13U

CONCLUZIE

În cursul activității de curs, au fost consolidate cunoștințele teoretice ale disciplinei „Bazele teoriei fiabilității și diagnosticului”, „Bazele operabilității sistemelor tehnice”. Pentru primul eșantion, s-au făcut următoarele: o estimare a resursei tehnice medii înainte de înlocuirea elementelor vehiculului (estimare punctuală); calcularea intervalului de încredere pentru resursa tehnică medie a vehiculului; estimarea parametrului de scară al legii Weibull-Gnedenko; evaluarea parametrilor ipotezei nule, evaluarea caracteristicilor teoriei probabilității: densitatea probabilității și funcțiile de distribuție a eșecurilor f (L), F (L); evaluarea probabilității de funcționare fără eșecuri; determinarea nevoii de piese de schimb; evaluarea gama - timpul procentual până la eșec; evaluarea ratei de eșec; evaluarea indicatorilor procesului de recuperare (prin metoda grafic-analitică); calculul funcției de recuperare principală; calculul parametrului fluxului de recuperare; metoda grafic-analitică pentru calcularea funcției de conducere și a parametrului fluxului de restaurare. A doua serie variațională a fost calculată într-un program de calculator dezvoltat special pentru studenți „Model de evaluare statistică a caracteristicilor fiabilității și eficienței tehnologiei”.

Sistemul de evaluare a fiabilității permite nu numai monitorizarea constantă a stării tehnice a materialului rulant, ci și gestionarea performanței acestora. Planificarea operațională a producției, managementul calității întreținerii și repararea vehiculelor feroviare este facilitată.

LISTA SURSELOR UTILIZATE

1 Bulgakov N.F., Burkhiev Ts. Ts. Managementul calității prevenirii vehiculelor. Modelare și optimizare: manual. alocație. Krasnoyarsk: IPC KSTU, 2004.184 p.

2 GOST 27.002-89 Fiabilitate în tehnologie. Noțiuni de bază. Termeni și definiții.

3 Jurnalul Kasatkin G.S.„Transport feroviar” nr. 10, 2010.

4 Kasatkin GS Journal "Transport feroviar" nr. 4, 2010.

5 Sadchikov P.I., Zaitseva T.N. Jurnalul „Transport feroviar” nr. 12, 2009.

6 Prilepko A. I. Jurnal "Transport feroviar" nr. 5, 2009.

7 Shilkin P.M. Jurnalul „Transport feroviar” nr. 4, 2009.

8 Kasatkin G.S. Jurnalul "Transport feroviar" nr. 12, 2008.

9 Balabanov V.I. Jurnalul „Transport feroviar” nr. 3, 2008.

10 Anisimov P.S. Jurnalul „Transport feroviar” nr. 6, 2006.

11 Levin B.A. Transport feroviar "nr. 3, 2006.

12 X Rezumat. Constructorul primei căi ferate din Rusia. http://xreferat.ru.

13 Știri GZD. Bustul de bronz al lui Ivan Rerberg. http://gzd.rzd.ru.

14 Websib. Nikolay Apollonovich Belelyubsky. http://www.websib.ru.

15 Syromyatnikov S. P. Bibliografia oamenilor de știință din URSS. "Izvestia Academiei de Științe a URSS. Departamentul de științe tehnice", 1951, nr. 5.64s.

16 Wikipedia. Enciclopedie gratuită. V.N. Obraztsov. http://ru.wikipedia.org.

17 Kasatkin G.S. Kasatkin „Transport feroviar” nr. 5 2010.

18 Știri GZD. O figură remarcabilă în industria feroviară. http://www.rzdtv.ru.

19 Manual metodic „Bazele teoriei fiabilității și diagnosticului”. 2012

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Evaluarea indicatorilor de fiabilitate ai unei roți de cale ferată într-un sistem de boghiuri de material rulant. Densitatea distribuției timpului de funcționare. Estimarea timpului mediu până la primul eșec. Bazele diagnosticului cuplajelor automate în transportul feroviar.

hârtie la termen, adăugată 28.12.2011


Factori care determină fiabilitatea tehnologiei aeronautice. Clasificarea metodelor de rezervare. Evaluarea indicatorilor de fiabilitate ai sistemului de control al elicopterului Mi-8T. Dependența probabilității de funcționare fără eșec și a probabilității de eșec din timpul de funcționare.

teză, adăugată la 12/10/2011


Dispozitivul strungului de tăiere cu șurub. Analiza fiabilității sistemului său. Calculul probabilității de avarie a echipamentelor electrice și hidraulice, parte mecanică prin metoda „arborelui evenimentelor”. Evaluarea riscului activității profesionale a tehnicianului aeronavelor după cadru și motoare.

hârtie de termen, adăugată 19.12.2014


Determinarea probabilităților statistice de funcționare fără eșecuri. Conversia valorilor MTBF într-o serie statistică. Evaluarea probabilității de funcționare fără defecțiuni a unei anumite unități din sistemul electronic de control al unei locomotive electrice. Schema de conexiune bloc.

test, adăugat 09/05/2013


Luarea în considerare a elementelor de bază ale calculului probabilității de funcționare fără eșec a mașinii. Calculul timpului mediu până la eșec, rata de eșec. Dezvăluirea conexiunii în funcționarea unui sistem format din două subsisteme. Conversia valorilor timpului de funcționare într-o serie statistică.

test, adăugat 16/10/2014


Calculul indicatorilor de fiabilitate operațională a vagoanelor de marfă. Metode de colectare a datelor statistice cu privire la motivele decuplării autovehiculelor pentru reparații de rutină. Evaluarea indicatorilor de fiabilitate operațională a acestora. Determinarea valorilor prospective ale numărului de trenuri.

hârtie pe termen adăugată la 11/10/2016


Informații generale despre circuitele electrice ale locomotivei electrice. Calculul indicatorilor de fiabilitate a circuitelor de control. Principiile unui sistem de diagnosticare a echipamentelor la bord bazat pe microprocesor. Determinarea eficacității utilizării sistemelor de diagnostic în repararea unei locomotive electrice.

teză, adăugată 14.02.2013


Fiabilitatea și indicatorii săi. Determinarea regularității modificărilor parametrilor stării tehnice a mașinii în funcție de timpul de funcționare (timp sau kilometraj) și probabilitatea defectării acesteia. Formarea procesului de recuperare. Concepte de bază de diagnosticare și tipurile sale.

hârtie de termen, adăugată 22.12.2013


Principii generale de diagnosticare tehnică în repararea echipamentelor de aviație. Aplicarea instrumentelor tehnice de măsurare și a metodelor de control fizic. Tipuri și clasificare a defectelor mașinilor și pieselor acestora. Calculul indicatorilor operaționali ai fiabilității aeronavelor.

teză, adăugată 19.11.2015


Metode de prelucrare statistică a informațiilor despre defecțiunile bateriei. Determinarea caracteristicilor de fiabilitate. Trasarea unei histograme a frecvențelor experimentale pe baza kilometrajului. Găsirea valorii criteriului bunătății de potrivire a lui Pearson. Estimarea pe intervale a așteptării matematice.

Profesorul T.P. Voskresenskaya

INTRODUCERE Importanța teoriei fiabilității

în tehnologia modernă.

Perioada modernă de dezvoltare a tehnologiei se caracterizează prin dezvoltarea și implementarea de sisteme și complexe tehnice complexe.

Principalele concepte care sunt utilizate în această disciplină sunt conceptele unui sistem dinamic complex și a unui dispozitiv tehnic (TC) sau a unui element care face parte din sistem. Complexitatea înseamnă de obicei complexitate sisteme de elemente individuale, în timp ce nu este considerată doar suma elementelor, ci interacțiunea lor. Interacțiunea elementelor și proprietățile lor se schimbă în timp. Complexitatea interacțiunii elementelor și numărul acestora sunt două aspecte ale conceptului de sistem dinamic complex. Complexitatea unui sistem este determinată nu atât de numărul de elemente, cât de numărul de conexiuni dintre elementele în sine și dintre sistem și mediu.

Sistemele dinamice complexe sunt sisteme suprasaturate cu conexiuni interne de elemente și conexiuni externe cu mediul.

Să definim un sistem dinamic complex ca formarea de elemente de diferite naturi care au unele funcții și proprietăți care sunt absente în fiecare dintre elemente și sunt capabile să funcționeze, corelându-se static într-un anumit interval cu mediul și datorită acestui fapt , își păstrează structura în timpul schimbării continue a elementelor care interacționează de-a lungul legilor dinamice complexe.

Sistemele dinamice complexe sunt în esență sisteme neliniare, a căror descriere matematică nu este întotdeauna posibilă în stadiul actual.

Orice sistem dinamic complex este creat pentru a rezolva o anumită problemă teoretică sau de producție. În legătură cu deteriorarea proprietăților sistemului în timpul funcționării, este necesară o întreținere periodică, al cărei scop este de a păstra capacitatea sistemului de a-și îndeplini funcțiile. Prin urmare, procesele informaționale sunt de o importanță fundamentală pentru sistemele dinamice complexe. Natura ciclică a proceselor informaționale este asigurată de un mecanism de feedback. Pe baza informațiilor despre comportamentul sistemului, este organizată gestionarea stării sale, ținând seama de rezultatele cărora se ajustează gestionarea ulterioară a sistemului.

La proiectarea sistemelor tehnice, este necesar să se prevadă probleme de întreținere în timpul operației prevăzute. Printre alte probleme de proiectare și creare a complexului:

Respectarea cerințelor tehnice specificate;

Eficiența costurilor complexului, luând în considerare testele și condițiile operațiunii intenționate;

Dezvoltarea mijloacelor tehnice de întreținere a complexului și a software-ului pentru acestea;

Asigurați-vă că complexul este adecvat pentru lucru în legătura „om - mașină” etc.

Astfel, chiar și atunci când se proiectează un complex, atenția ar trebui să se concentreze asupra tuturor problemelor notate, interconectate în ansamblu, și nu asupra fiecărui individ.

Este posibil să se proiecteze un complex care îndeplinește cerințele tehnice date, dar nu îndeplinește cerințele economice, cerințele pentru întreținere și funcționarea complexului în legătura „om-mașină”. În consecință, problema creării unui complex trebuie rezolvată din punctul de vedere al unei abordări sistemice. Esența acestei abordări poate fi demonstrată printr-un exemplu simplu. Să presupunem că am selectat o mașină pentru fiecare dintre mărcile disponibile pentru vânzare. Apoi, cerem unui grup de experți să le studieze și să aleagă cel mai bun carburator, apoi să aleagă cel mai bun motor, distribuitor, transmisie etc., până când colectăm toate piesele auto de la diferite mașini. Este puțin probabil să putem monta o mașină din aceste piese și, dacă putem, cu greu va funcționa bine. Motivul este că părțile individuale nu se vor potrivi între ele. De aici concluzia: este mai bine atunci când părțile sistemului se potrivesc bine, chiar dacă funcționează separat și nu funcționează perfect, decât atunci când părțile perfect de lucru nu se potrivesc împreună. Aceasta este esența abordării sistemelor.

Uneori, îmbunătățirea unei părți a complexului duce la o deteriorare a caracteristicilor tehnice ale celeilalte, astfel încât îmbunătățirea devine lipsită de sens. O abordare sistematică a analizei fenomenelor luate în considerare implică utilizarea unui set de diverse metode matematice, metode de modelare și experimente.

În cursul propus, este luată în considerare soluția unor probleme particulare de deservire a sistemelor complexe și a elementelor acestora prin metoda analitică și se remarcă caracteristicile rezolvării problemelor mai complexe de operare prin metoda modelării statistice. În practică, implementarea metodelor obținute va duce la analiza complexului din punctul de vedere al unei abordări sistematice.

Principalele caracteristici ale unui sistem complex sau dispozitiv tehnic (TU) sunt următoarele:

Posedarea unei anumite unități de scop și promovarea dezvoltării unor rezultate optime din setul de intrări disponibil; optimitatea rezultatelor trebuie evaluată în conformitate cu un criteriu de optimitate dezvoltat anterior;

Efectuarea unui număr mare de funcții diferite, care sunt îndeplinite de mai multe părți ale sistemului;

Complexitatea funcționării, adică o modificare într-o singură variabilă implică o schimbare în multe variabile și, de regulă, într-o manieră neliniară;

Grad ridicat de automatizare;

Abilitatea de a descrie cantitativ perturbarea care intră în sistem.

Funcționarea unei specificații tehnice complexe este un proces continuu care include o serie de activități care necesită un impact planificat și continuu asupra specificației tehnice pentru ao menține în stare de funcționare. Aceste activități includ: întreținere de rutină, recuperare după eșec, depozitare, pregătire pentru lucru etc. Definiția de mai sus a operației nu acoperă toate acele activități care alcătuiesc procesul de operare a sistemelor complexe. Prin urmare, funcționarea în sens larg ar trebui înțeleasă ca procesul de utilizare a specificațiilor tehnice în scopul urmărit și menținerea acesteia într-o stare tehnică solidă.

Starea specificațiilor tehnice este determinată de un set de valori ale caracteristicilor sale tehnice. În timpul funcționării, caracteristicile tehnice ale dispozitivului se schimbă continuu. Pentru organizarea funcționării, este important să se facă distincția între stările de specificații tehnice care îndeplinesc valorile extreme sau admisibile (limită) ale caracteristicilor tehnice, care corespund stării de funcționare, defecțiune, stării de întreținere, depozitare, recuperare etc. De exemplu, un motor este în stare de funcționare dacă oferă tracțiunea necesară, cu condiția ca valorile tuturor celorlalte caracteristici să se încadreze în limitele stabilite în documentația tehnică. Motorul trebuie să fie într-o stare de întreținere dacă specificațiile sale au atins limitele corespunzătoare. În acest caz, utilizarea sa imediată pentru scopul propus este imposibilă.

Sarcina principală a teoriei operației este de a prezice științific stările sistemelor complexe sau a specificațiilor tehnice și de a elabora, utilizând modele speciale și metode matematice pentru analiza și sinteza acestor modele, recomandări pentru organizarea funcționării acestora. Atunci când se rezolvă problema principală a operației, se utilizează o abordare probabilistic-statistică pentru a prezice și gestiona stările sistemelor complexe și pentru a modela procesele operaționale.

Unele aspecte ale teoriei funcționării, cum ar fi prezicerea fiabilității echipamentelor tehnice în condiții de funcționare, organizarea recuperării echipamentelor tehnice în timpul executării unei sarcini, diagnosticarea defecțiunilor în sisteme complexe, determinarea numărului necesar de elemente de rezervă etc., au beneficiat de o dezvoltare suficientă în teoria fiabilității, teoria recuperării și teoria așteptării, în diagnosticul tehnic și teoria gestionării stocurilor.

1. Concepte de bază și definiții

teoria fiabilității.

Teoria fiabilității - știința metodelor de asigurare și menținere a fiabilității în proiectarea, fabricarea și funcționarea sistemelor.

Capacitatea oricărui produs sau sistem de a-și menține caracteristicile tehnice originale în timpul funcționării este determinată de fiabilitatea sa. Semnificația fizică a fiabilității este capacitatea unei specificații tehnice de a-și menține caracteristicile în timp.

Caracteristicile operaționale sunt, de asemenea, disponibilitatea pentru utilizare, recuperabilitate, parametrii de întreținere. Fiabilitatea poate fi determinată ca o caracteristică operațională independentă a unității tehnice și poate servi ca o componentă a altor caracteristici operaționale.

Sub fiabilitate proprietatea specificațiilor tehnice este înțeleasă de a îndeplini funcțiile specificate, menținându-și în același timp indicatorii de performanță în limitele specificate pentru perioada de timp necesară sau timpul de funcționare necesar în anumite condiții de operare.

După cum rezultă din definiție, fiabilitatea depinde de funcțiile pe care le îndeplinește produsul în timpul în care aceste funcții trebuie asigurate și de condițiile de funcționare.

Orice produs are mulți indicatori de performanță și este necesar să se stipuleze cu strictețe în fiecare caz când parametrii tehnici sau o proprietate a specificațiilor tehnice ar trebui luate în considerare la stabilirea fiabilității acestuia.

În acest sens, este introdus conceptul operabilitate , care este definit ca starea specificațiilor tehnice, în care este capabil să îndeplinească funcțiile specificate cu parametrii stabiliți de cerințele documentației tehnice. Introducerea conceptului de operabilitate este necesară pentru a determina parametrii tehnici și proprietățile specificațiilor tehnice care determină performanța funcțiilor specificate și limitele admisibile ale schimbării acestora.

De asemenea, din definiția fiabilității rezultă că fiabilitatea constă în capacitatea unei specificații tehnice de a-și menține caracteristicile tehnice inițiale în timp. Cu toate acestea, chiar și cel mai fiabil TR nu își poate menține caracteristicile tehnice inițiale pentru un timp nelimitat. Prin urmare, nu are sens să vorbim despre fiabilitate fără a defini o anumită perioadă de timp în care ar trebui furnizate aceste caracteristici. În plus, fiabilitatea reală a fiecărei UT depinde în mare măsură de condițiile de funcționare. Orice valoare predeterminată a fiabilității este valabilă numai pentru condiții de operare specifice, inclusiv moduri de utilizare a specificațiilor tehnice.

În teoria fiabilității sunt introduse conceptele de element și sistem. Diferența dintre ele este pur condițională și constă în faptul că atunci când se determină fiabilitatea, elementul este considerat indivizibil, iar sistemul este reprezentat ca un set de părți separate, fiabilitatea fiecăreia dintre ele fiind determinată separat.

Conceptele de element și sistem sunt relative. De exemplu, nu se poate presupune că un avion este întotdeauna un sistem, iar unul dintre motoarele sale este un element. Un motor poate fi considerat un element dacă, atunci când se determină fiabilitatea, este considerat ca un întreg. Dacă este împărțit în părțile sale componente (cameră de ardere, turbină, compresor etc.), fiecare dintre acestea având propria valoare de fiabilitate, atunci motorul este un sistem.

Este mult mai dificil să cuantificați sau să măsurați fiabilitatea unui DUT decât să măsurați oricare dintre caracteristicile sale tehnice. De regulă, se măsoară doar fiabilitatea elementelor, pentru care se efectuează teste speciale, uneori destul de complexe și lungi sau se utilizează rezultatele observațiilor comportamentului lor în funcțiune.

Fiabilitatea sistemelor este calculată pe baza datelor privind fiabilitatea elementelor. Ca punct de plecare în determinarea valorilor cantitative ale fiabilității, sunt utilizate evenimente, constând într-o defecțiune a dispozitivului tehnic și numite defecțiuni.

Sub respingere se înțelege un eveniment după care unitatea tehnică încetează să își îndeplinească (parțial sau complet) funcțiile. Conceptul de eșec este fundamental în teoria fiabilității și înțelegerea corectă a esenței sale fizice este cea mai importantă condiție pentru soluționarea cu succes a problemelor de fiabilitate.

În unele cazuri, sistemul continuă să îndeplinească funcțiile specificate, dar cu unele elemente apar încălcări ale caracteristicilor tehnice. Această stare a elementului se numește o defecțiune.

Defectiune - starea elementului, în care în prezent nu îndeplinește cel puțin una dintre cerințele stabilite atât în ​​raport cu parametrii principali, cât și cu cei secundari.

Să luăm în considerare alte câteva concepte care caracterizează calitățile operaționale ale specificațiilor tehnice. În unele cazuri, este necesar ca dispozitivul tehnic să nu funcționeze fiabil pentru o anumită perioadă de timp, dar, în ciuda prezenței defecțiunilor în timpul întreruperilor în funcțiune, ar păstra, în general, capacitatea de a îndeplini funcțiile specificate pentru o perioadă lungă de timp.

Proprietatea specificațiilor tehnice de a menține operabilitatea cu întreruperile necesare pentru întreținere și reparații până la starea limită definită în documentația tehnică se numește durabilitate ... Stările limitative ale condițiilor tehnice pot fi: defectarea, uzura limită, scăderea puterii sau productivității, scăderea preciziei etc.

Puteți pierde eficiența nu numai în timpul funcționării, ci și în timpul depozitării pe termen lung, ca urmare a îmbătrânirii. Pentru a sublinia proprietatea specificațiilor tehnice de a menține operabilitatea în timpul depozitării, a fost introdus conceptul de persistență, care dă sens fiabilității specificațiilor tehnice în condițiile de depozitare.

Persistenţă proprietatea specificațiilor tehnice este chemată să aibă indicatori de performanță condiționați în timpul și după perioada de depozitare și transport stabilită în documentația tehnică.

Conceptele de viață, timp de funcționare și resurse sunt de o mare importanță în determinarea caracteristicilor operaționale ale dispozitivelor tehnice.

Durata de viață se numește durata calendaristică de funcționare a UT până la apariția stării de limitare specificată în documentația tehnică. Sub timpul de funcționare înseamnă durata (în ore sau cicluri) sau volumul de lucru al specificației tehnice (în litri, kilograme, t-km etc.) până la apariția unei defecțiuni ... Resursă se numește timpul total de funcționare al specificațiilor tehnice la starea limitativă specificată în documentația tehnică.

2. O măsură cantitativă a fiabilității sistemelor complexe

Pentru a selecta măsuri raționale menite să asigure fiabilitatea, este foarte important să cunoașteți indicatorii cantitativi ai fiabilității elementelor și sistemelor. O caracteristică a caracteristicilor cantitative ale fiabilității este natura lor probabilistică și statistică. Prin urmare, urmează particularitățile definiției și utilizării lor. După cum arată practica, același tip de specificații tehnice care intră în funcțiune, de exemplu, mașinile, chiar și fabricate în aceeași fabrică, prezintă o capacitate diferită de a-și menține performanța. În procesul de funcționare, defecțiunile specificațiilor tehnice apar în momentele cele mai neașteptate, neprevăzute. Se pune întrebarea, există modele în apariția eșecurilor? Exista. Numai pentru a le stabili, este necesar să se efectueze observații nu pentru unul, ci pentru multe dispozitive tehnice în funcțiune, și pentru prelucrarea rezultatelor observațiilor, să se aplice metodele statisticii matematice și teoria probabilității.

Utilizarea evaluărilor cantitative ale fiabilității este necesară atunci când rezolvați următoarele sarcini:

Fundamentarea științifică a cerințelor pentru sisteme și produse nou create;

Îmbunătățirea calității designului;

Crearea metodelor științifice de testare și control al nivelului de fiabilitate;

Justificarea modalităților de reducere a costurilor economice și de reducere a timpului pentru dezvoltarea produselor;

Îmbunătățirea calității și stabilității producției;

Dezvoltarea celor mai eficiente metode de operare;

Evaluarea obiectivă a stării tehnice a echipamentului în funcțiune;

În prezent, în dezvoltarea teoriei fiabilității, există Două direcții principale :

Progrese în tehnologie și îmbunătățirea tehnologiei pentru fabricarea elementelor și sistemelor;

Utilizarea rațională a elementelor în proiectarea sistemelor - sinteza sistemelor în termeni de fiabilitate.

3. Indicatori cantitativi de fiabilitate

elemente și sisteme.

Indicatorii cantitativi ai fiabilității elementelor și sistemelor includ:

Factorul de fiabilitate R G ;

Probabilitatea funcționării fără eșecuri pentru o anumită perioadă de timp P ( t ) ;

Timpul mediu până la primul eșec T cf. pentru sistemele nerecuperabile;

MTBF t Miercuri pentru sisteme recuperabile:

Rata de eșec λ( t ) ;

Timp mediu de recuperare τ Miercuri ;

μ( t ) ;

Funcția de fiabilitate R G ( t ).

Definiții ale cantităților numite:

R G – probabilitatea de a găsi produsul în stare de funcționare.

P ( t ) - probabilitatea ca pentru o anumită perioadă de timp ( t ) sistemul nu va da greș.

T cf. Este așteptarea matematică a timpului de funcționare a sistemului până la primul eșec.

t Miercuri este așteptarea matematică a timpului de funcționare al sistemului între eșecuri succesive.

λ( t ) - așteptarea matematică a numărului de eșecuri pe unitate de timp; pentru un flux simplu de eșecuri:

λ( t )= 1/ t Miercuri .

τ Miercuri Este așteptarea matematică a timpului de recuperare a sistemului.

μ( t ) - așteptarea matematică a numărului de restaurări pe unitate de timp:

μ( t ) = 1 / τ av.

R G ( t ) - schimbarea în timp a fiabilității sistemului.

4. Clasificarea sistemelor în scopul calculării fiabilității.

Sistemele în scopul calculării fiabilității sunt clasificate în funcție de mai multe criterii.

1. Prin particularitățile funcționării în perioada de aplicare:

Sisteme de unică folosință; acestea sunt sisteme a căror reutilizare este imposibilă sau impracticabilă din orice motiv;

Sisteme refolosibile; acestea sunt sisteme care pot fi reutilizate și pot fi realizate după ce sistemul a îndeplinit funcțiile care i-au fost atribuite pentru ciclul anterior de utilizare.

2. Prin adaptabilitate la recuperare după eșecuri:

Recuperabil, dacă performanța lor, pierdută în timpul eșecului, poate fi restabilită în timpul funcționării;

Nerecuperabil dacă performanța lor, pierdută în caz de eșec, nu poate fi recuperată.

3. Pentru implementarea întreținerii:

În afara funcționării - sisteme, a căror stare tehnică nu este monitorizată în timpul funcționării și nu se iau măsuri pentru a le asigura fiabilitatea;

Service - sisteme, a căror stare tehnică este monitorizată în timpul funcționării și se iau măsuri adecvate pentru a asigura fiabilitatea acestora.

4. După tipul de întreținere implementată:

Cu întreținere periodică - sisteme în care măsurile pentru asigurarea fiabilității sunt implementate numai atunci când se efectuează reparații programate și lucrări preventive la intervale prestabilite Acea ;

Cu o perioadă de întreținere aleatorie - sisteme în care măsurile pentru asigurarea fiabilității sunt implementate la intervale aleatorii corespunzătoare apariției defecțiunilor sau a sistemului care atinge starea maximă de operabilitate;

Întreținere combinată - sisteme în care, în prezența lucrărilor de întreținere și reparații programate, există articole de întreținere cu o perioadă aleatorie.

5. Clasificarea sistemelor după structură.

Indicatorii fiabilității sistemelor depind nu numai de indicatorii fiabilității elementelor, ci și de metodele de „conectare” a elementelor în sistem. În funcție de metoda de „conectare” a elementelor la sistem, se disting diagrame bloc: a. secvențial (conexiune principală); b. paralel (conexiune redundantă); în. combinat (în diagrama bloc există atât conexiunea principală, cât și conexiunea redundantă a elementelor); vezi fig. unu.

Orez. 1. Structuri ale sistemelor în scopul calculării fiabilității.

Atribuirea structurii sistemului la principal sau redundant nu depinde de dispunerea relativă fizică a elementelor din sistem; depinde doar de influența defecțiunilor elementelor asupra fiabilității întregului sistem.

Structurile principale ale sistemului se caracterizează prin faptul că eșecul unui element provoacă eșecul întregului sistem.

Structurile de sistem redundante sunt cele în care apare o defecțiune atunci când toate sau un anumit număr de elemente care alcătuiesc sistemul eșuează.

Structurile redundante pot fi cu redundanță generală, redundanță pe grupe de elemente și cu redundanță element cu element (a se vedea Fig. 2, a., B., C.).

Figura 2. Opțiuni pentru redundanța sistemului.

Clasificarea sistemului în termeni de structură nu este constantă, ci depinde de scopul calculului. Același sistem poate fi primar și redundant; de exemplu, ce „conexiune” au motoarele unui avion cu patru motoare? Răspunsul este dublu.

Dacă luăm în considerare sistemul din punctul de vedere al unui tehnician care întreține aeronava, atunci motoarele sunt „conectate” în serie, deoarece avionul nu poate fi eliberat pe un zbor dacă cel puțin un motor este defect; astfel, defectarea unui element (motor) înseamnă defectarea întregului sistem.

Dacă luăm în considerare același sistem în zbor, atunci din punctul de vedere al piloților, acesta va fi redundant, deoarece sistemul va defecta complet dacă toate motoarele se defectează.

6. Clasificarea defecțiunilor și defecțiunilor sistemelor și elementelor.

Eșecurile sunt de altă natură și sunt clasificate în funcție de mai multe criterii. Principalele sunt următoarele:

- impactul eșecului asupra siguranței muncii : Periculos în siguranță;

- impactul eșecului asupra funcționării mecanismului principal : duce la perioade de nefuncționare; reducerea performanței mecanismului principal; să nu conducă la nefuncționarea mecanismului principal;

- natura eliminării eșecului : urgent; nu e urgent; compatibil cu funcționarea mecanismului principal; incompatibil cu funcționarea mecanismului principal;

- manifestare exterioară a eșecului : explicit (evident); implicit (ascuns);

- durata eliminării eșecului : termen scurt; lung;

- natura eșecului : brusc; gradual; dependent; independent;

- cauza eșecului : constructional; de fabricație; operațional; eronat; natural;

- timpul eșecului : în timpul depozitării și transportului; în perioada de pornire; înainte de prima revizie majoră; după o revizie majoră.

Toate tipurile de defecțiuni de mai sus sunt de natură fizică și sunt considerate tehnice.

Pe lângă acestea, pot apărea defecțiuni tehnologice în sistemele constând din elemente autonome (mașini, mecanisme, dispozitive).

Tehnologic - acestea sunt defecțiuni asociate cu performanța elementelor individuale ale operațiilor auxiliare care necesită oprirea funcționării mecanismului principal al sistemului.

Eșecurile tehnologice apar în următoarele cazuri:

Efectuarea operațiilor care preced ciclul mecanismului principal al sistemului;

Executarea operațiunilor care urmează ciclului mecanismului principal, dar nu sunt compatibile cu executarea unui nou ciclu;

Ciclul de dezvoltare a mecanismului principal al sistemului este mai mic decât ciclul de dezvoltare a unui element auxiliar în procesul tehnologic;

O operațiune tehnologică efectuată de orice element este incompatibilă cu funcționarea mecanismului principal al sistemului;

Tranziția sistemului către o nouă stare;

Incoerența condițiilor de funcționare a sistemului cu condițiile specificate în caracteristicile pașaportului mecanismelor sistemului.

7. Principalele dependențe cantitative în calculul sistemelor de fiabilitate.

7.1. Analiza statistică a funcționării elementelor și sistemelor.

Caracteristicile calitative și cantitative ale fiabilității sistemului sunt obținute ca urmare a analizei datelor statistice privind funcționarea elementelor și a sistemelor.

Atunci când se determină tipul legii de distribuție a unei variabile aleatorii, care include intervalele de funcționare fără eșec și timpul de recuperare, calculele se efectuează în următoarea succesiune:

Pregătirea datelor experimentale; această operațiune constă în faptul că sursele primare despre funcționarea sistemelor și elementelor sunt analizate pentru a identifica date în mod clar eronate; rad statistic este reprezentat sub formă de variațional, adică plasat pe măsură ce valoarea aleatorie crește sau scade;

Construirea unei histograme a unei variabile aleatorii;

Aproximarea distribuției experimentale prin dependență teoretică; verificarea corectitudinii aproximării distribuției experimentale de către cea teoretică utilizând criteriile de bună-potrivire (Kolmogorov, Pearson, omega-pătrat etc.).

După cum arată observațiile efectuate în diferite domenii ale tehnologiei, fluxul de defecțiuni și restaurări este cel mai simplu, adică posedă caracterul obișnuit, staționar și absența efectelor secundare.

Fiabilitatea sistemelor complexe, de regulă, respectă o lege exponențială, care se caracterizează prin dependențe:

Probabilitate de funcționare:

Funcția de distribuție a timpului de funcționare:

Densitatea distribuției timpului de funcționare:

	f (t)

Aceste dependențe corespund celui mai simplu flux de eșecuri și se caracterizează prin constante:

Rata de eșec λ( t ) = const ;

Rata de recuperare μ( t ) = const ;

MTBF t Miercuri = 1 / λ ( t ) = const ;

Timp de recuperare τ cf = 1 / μ ( t ) = const .

Parametrii λ( t ), t Miercuri ; μ( t ) și τ Miercuri - sunt obținute ca urmare a procesării seriilor de variații prin observarea temporală a funcționării elementelor și sistemelor.

7.2. Calculul coeficientului de fiabilitate al elementelor.

Coeficientul de fiabilitate al elementului este determinat în funcție de datele de prelucrare statistică a seriei de variații în conformitate cu formulele:

sau (1)

și, de asemenea, în ceea ce privește rata de eșec și recuperare λ( t ) și μ( t ) :

. (2)

În sistemele de transport industrial, ar trebui făcută o distincție între defecțiunile tehnice și tehnologice. În consecință, caracteristicile fiabilității elementelor în termeni tehnici și tehnologici sunt coeficienții tehnici r T eu și tehnologic r ci fiabilitatea elementelor. Fiabilitatea elementului ca întreg este determinată de dependența:

r G eu = r T eu · r ci . (3)

7.3. Calculul fiabilității tehnice a sistemului.

Fiabilitatea sistemului principal (sistemul de elemente conectate în serie) este determinată în prezența doar a defecțiunilor tehnice de dependență:

cu elemente la fel de fiabile:

Unde n - numărul de elemente conectate în serie în sistem;

Atunci când se calculează indicatorii cantitativi ai structurilor redundante și combinate ale sistemelor, este necesar să se cunoască nu numai fiabilitatea acestora, ci și nesiguranța elementului; din moment ce fiabilitatea r i și nesiguranță q i element alcătuiește suma totală a probabilităților egală cu una, apoi:

q i =(1 - r i ) . (6)

Fiabilitatea unui sistem redundant (cu conexiune paralelă a elementelor) este definită ca probabilitatea că toate elementele sistemului au eșuat, adică:

(7)

Fiabilitatea, respectiv, este determinată de dependență:

(8)

Sau, cu elemente la fel de fiabile

, (9)

Unde m - numărul de elemente de rezervă.

Grad ( m + 1) atunci când se calculează fiabilitatea sistemului, se explică prin faptul că în sistem este necesar un element, iar numărul de elemente de rezervă poate varia de la 1 la m .

După cum sa menționat deja, redundanța în sistemele combinate poate fi element cu element, grup de elemente și element cu element. Indicatorii de fiabilitate ai sistemului depind de tipul de redundanță din sistemul combinat. Luați în considerare aceste opțiuni pentru diferite moduri de dezvoltare a sistemului.

Fiabilitatea sistemelor redundante combinate cu redundanță generală (redundanță a sistemului) este determinată de dependență:

(10)

cu elemente la fel de fiabile (prin urmare, subsisteme):

(11)

Fiabilitatea sistemelor combinate cu redundanță pe grupe de elemente este determinată secvențial; în primul rând, se determină fiabilitatea subsistemelor redundante, apoi fiabilitatea sistemului subsistemelor conectate în serie.

Fiabilitatea sistemelor combinate cu redundanță element cu element (separată) este determinată secvențial; în primul rând, se determină fiabilitatea elementelor de bloc (un element rezervat de unul, doi etc. la m elemente), apoi - fiabilitatea sistemului de elemente bloc conectate în serie.

Fiabilitatea elementului bloc este egală cu:

; (12)

R La j pentru rezervarea articol cu ​​articol este egal cu:

; (13)

sau cu elemente la fel de fiabile:

(14)

Considera exemplu calculul fiabilității sistemului fără redundanță și cu diferite forme de dezvoltare a acestuia (redundanță).

Se oferă un sistem format din patru elemente (vezi Fig. 1.):

	r 1 = 0,95		r 2 = 0,82		r 3 = 0,91		r 4 = 0,79

Figura 1. Schema bloc a sistemului (principal).

Fiabilitatea principală a sistemului:

0,95 0,82 0,91 0,79 = 0,560.

Fiabilitatea sistemului combinat cu redundanță generală (de sistem) va fi (a se vedea Fig. 2):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 2. Schema bloc a unui sistem combinat cu redundanță a sistemului.

1- (1- 0,560) 2 = 1 – 0,194 = 0,806.

Fiabilitatea unui sistem combinat atunci când faceți backup cu grupuri de elemente va depinde de modul în care sunt grupate elementele; în exemplul nostru, grupăm elementele după cum urmează (vezi Fig. 3):

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 3. Schema bloc a unui sistem combinat cu redundanță pe grupe de elemente.

Fiabilitatea primului subgrup R o1 din elementele 1 și 2 conectate în serie vor fi egale cu:

0,95 0,82 = 0,779;

Fiabilitatea unui element de bloc al primului subgrup:

= 1- (1- 0,779) 2 = 0,951.

Fiabilitatea celui de-al doilea subgrup R OP din elementele 3 și 4 conectate în serie vor fi egale cu:

0,91 0,79 = 0,719.

Fiabilitatea unui element de bloc din al doilea subgrup:

= 1 – (1 – 0,719) 2 = 0,921.

Fiabilitatea sistemului R poliţist a două subsisteme conectate în serie vor fi egale cu:

0,951 0,921 = 0,876.

Fiabilitate combinată a sistemului R La j cu redundanță element cu element, este egal cu produsul fiabilității elementelor bloc, fiecare constând dintr-un element al sistemului (vezi Fig. 4)

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

r 1 = 0,95

r 2 = 0,82

r 3 = 0,91

r 4 = 0,79

Figura 4. Diagrama bloc a unui sistem combinat cu redundanță element cu element.

Fiabilitatea unui element de bloc este determinată de formula:

;

Pentru primul articol: r j 1 = 1 – (1 – 0,95) 2 = 0,997;

Pentru al doilea element: r j 2 = 1 – (1 – 0,82) 2 = 0,968;

Pentru al treilea element: r j 3 = 1 – (1 – 0,91) 2 = 0, 992;

Pentru al patrulea element: r j 4 = 1 – (1 – 0,79) 2 = 0,956.

Pentru un sistem de elemente bloc conectate în serie:

0,997 0,968 0,992 0,956 = 0,915.

După cum arată exemplul de calcul, cu cât sunt mai multe conexiuni între elementele sistemului, cu atât este mai mare fiabilitatea acestuia.

7.4. Calculul pregătirii tehnice a sistemului.

Parametrii de pregătire a sistemului în prezența defecțiunilor tehnice și tehnologice sunt determinați de formula:

.

Unde r G eu - fiabilitatea tehnică a elementului;

r ci - fiabilitatea tehnologică a elementului;

r G eu - fiabilitatea generalizată a elementului.

Când elementele sunt redundante, schimbarea fiabilității tehnice și tehnologice are loc în moduri diferite: tehnic - conform unei scheme multiplicative, tehnologic - conform unei scheme aditive, în timp ce fiabilitatea tehnologică maximă poate fi egală cu una.

Prin urmare, cu dublă redundanță a elementului, obținem fiabilitatea elementului bloc:

Cu un număr arbitrar de elemente de rezervă m:

unde m este numărul de elemente de rezervă.

Disponibilitatea sistemelor combinate este determinată în mod similar cu definiția fiabilității în prezența doar a defecțiunilor tehnice, adică gradul de pregătire al elementelor blocului este determinat și, în funcție de indicatorii lor, disponibilitatea întregului sistem.

7. Formarea structurii optime a sistemului.

După cum arată rezultatele calculelor, odată cu dezvoltarea structurii sistemului, fiabilitatea acestuia se apropie asimptotic de una, în timp ce costul formării sistemului crește liniar. Deoarece performanța operațională a sistemului este produsul fiabilității sale prin performanța nominală (pașaport), creșterea anticipată a costurilor de formare a sistemului cu o creștere lentă a fiabilității sale va duce la faptul că costurile pe unitate de productivitate va crește și dezvoltarea în continuare a structurii sistemului va deveni inexpedientă din punct de vedere economic. Astfel, soluția la problema fiabilității rapide a sistemului este o problemă de optimizare.

Funcția obiectivă a optimizării sistemului este următoarea:

unde este costul total al sistemului; - factorul de disponibilitate al sistemului combinat realizat pe baza acestor costuri.

EXEMPLU Condiții inițiale: sistemul principal al formularului este setat (a se vedea figura):

Figura 5. Structura sistemului principal, indicatori de fiabilitate

elementele și valorile noționale ale elementelor.

Este necesar să se determine raportul optim de redundanță al celui de-al treilea element al sistemului (restul elementelor nu sunt redundante).

Soluţie:

1. Determinați fiabilitatea sistemului principal:

0,80 · 0,70 · 0,65 · 0,90 = 0,328.

2. Determinați costul sistemului principal:

С о == 20 + 30 + 12 + 50 = 112 USD

3. Determinați costurile unitare pentru a obține un factor de disponibilitate dat al sistemului principal: