Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Державна освітня установа

вищої професійної освіти

«Омський державний технічний університет»

А. В. Федотов, Н. Г. Скабкін

Основи теорії надійності і технічної діагностики

Конспект лекцій

видавництво ОмГТУ

УДК 62-192 + 681.518.54

ББК 30.14 + 30.82

Рецензенти: н. С. Галдіна, д-р техн. Наук, проф, каф. ПттМіГ СібАДІ; ю. П. Котелевський, канд. Техн. Наук, ген. Директор тов «АДЛ-Омськ»

Федотов, А. В.

Ф34 Основи теорії надійності і технічної діагностики:конспект лекцій / А. В. Федотов, Н. Г. Скабкін. - Омськ: Изд-во ОмГТУ, 2010. - 64 с.

Розглядаються основні поняття теорії надійності, якісні та кількісні характеристики надійності. Розглянуто математичні основи теорії надійності, розрахунки показників надійності, основні поняття, визначення та завдання технічної діагностики.

Конспект може бути використаний як для практичного закріплення теоретичного матеріалу з курсу «Діагностика і надійність автоматизованих систем» студентам денної форми навчання, так і при самостійній підготовці студентів заочної та дистанційної форм навчання.

Друкується за рішенням редакційно-видавничої ради

Омського державного технічного університету

УДК 62-192 + 681.518.54

ББК 30.14 + 30.82

© ГОУ ВПО «Омський державний

технічний університет », 2010

1. Загальна характеристика надійності як науки

Поява техніки і її широке застосування в виробничих процесах зробило актуальним питання про її ефективності. Ефективність використання машин пов'язана з їх здатністю безперервно і якісно виконувати покладені на них функції. Однак через поломки або несправності знижується якість роботи машин, виникають вимушені простої в їх роботі, виникає потреба в ремонті для відновлення працездатності і необхідних технічних характеристик машин.

Перераховані обставини привели до появи поняття надійності машин та інших технічних засобів. Поняття надійності пов'язано зі здатністю технічного засобу виконувати покладені на нього функції протягом необхідного часу і з необхідною якістю. З перших кроків розвитку техніки стояло завдання зробити технічний пристрій таким, щоб воно працювало надійно. З розвитком і ускладненням техніки ускладнювалася і розвивалася проблема її надійності. Для вирішення її потрібна була розробка наукових основ нового наукового напрямку - науки про надійність.

Надійність характеризує якість технічного засобу. Якість - сукупність властивостей, що визначають придатність виробу до використання за призначенням і його споживчі властивості. Надійність - комплексне властивість технічного об'єкта, яке складається в його здатності виконувати задані функції, зберігаючи свої основні характеристики в встановлених межах. Поняття надійності включає в себе безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність і збереженість.

Вивчення надійності як якісного показника, що характеризує технічний пристрій, призвело до появи науки "Надійність". Предмет дослідження науки - вивчення причин, що викликають відмови об'єктів, визначення закономірностей, яким вони підкоряються, розробка способів кількісного виміру надійності, методів розрахунку і випробувань, розробка шляхів і засобів підвищення надійності.

Розрізняють загальну теорію надійності та прикладні теорії надійності. Загальна теорія надійності має три складові:

1. Математична теорія надійності. Визначає математичні закономірності, яким підкоряються відмови і методи кількісного виміру надійності, а також інженерні розрахунки показників надійності.

2. Статистична теорія надійності. Обробка статистичної інформації про надійність. Статистичні характеристики надійності та закономірності відмов.

3. Фізична теорія надійності. Дослідження фізико-хімічних процесів, фізичних причин відмов, впливу старіння і міцності матеріалів на надійність.

Прикладні теорії надійності розробляються в конкретній галузі техніки стосовно об'єктів цієї області. Наприклад, існує теорія надійності систем управління, теорія надійності електронних пристроїв, теорія надійності машин і ін.

Надійність пов'язана з ефективністю (наприклад, з економічною ефективністю) техніки. Недостатня надійність технічного засобу має наслідком:

зниження продуктивності через простої внаслідок поломок;

зниження якості результатів використання технічного засобу через погіршення його технічних характеристик внаслідок несправностей;

витрати на ремонти технічного засобу;

втрата регулярності отримання результату (наприклад, зниження регулярності перевезень для транспортних засобів);

зниження рівня безпеки використання технічного засобу.

З надійністю безпосередньо пов'язана діагностика. діагностика - вчення про методи і принципи розпізнавання хвороб і постановки діагнозу. Технічна діагностика розглядає питання, пов'язані з оцінкою дійсного стану технічних систем. Завданням діагностики є виявлення і запобігання виникають відмов технічних засобів з метою підвищення їх загальної надійності.

Процес технічної діагностики передбачає наявність об'єкта діагностики, засобів діагностики і людини-оператора. В процесі діагностики виконуються вимірювальні, контрольні та логічні операції. Ці операції виконуються оператором з використанням засобів діагностики з метою визначення дійсного стану технічного засобу. Результати оцінки використовуються для прийняття рішення про подальше використання технічного засобу.

Оцінка показника надійності це числові значення показників визначаються за результатами спостережень за об'єктами в умовах експлуатації або спеціальних випробувань на надійність. При визначенні показників надійності можливі два варіанти: вид закону розподілу напрацювання відомий ...

Поділіться роботою в соціальних мережах

Якщо ця робота Вам не підійшла внизу сторінки є список схожих робіт. Так само Ви можете скористатися кнопкою пошук

PAGE 2

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

«Основи теорії надійності і діагностики»

1. завдання

За результатами випробувань виробів на надійність за планом [N v z ] Отримані наступні вихідні дані для оцінки показників надійності:
- 5 вибіркових значень напрацювання до відмови (одиниця виміру: тис. Год): 4,5; 5,1; 6,3; 7,5; 9,7.
- 5 вибіркових значень напрацювання до цензурування (т. Е. 5 виробів залишилися в працездатному стані до моменту закінчення випробувань): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0.

визначити:

- точкову оцінку середнього напрацювання до відмови;

- з довірчою ймовірністю нижні довірчі кордону і;
- побудувати в масштабі такі графіки:

функцію розподілу;

ймовірність безвідмовної роботи;

верхню довірчу кордон;

нижню довірчу кордон.

1. Вступ

Розрахункова частина практичної роботи містить оцінку показників надійності по заданих статистичних даних.

Оцінка показника надійності це числові значення показників, які визначаються за результатами спостережень за об'єктами в умовах експлуатації або спеціальних випробувань на надійність.

При визначенні показників надійності можливі два варіанти:

Вид закону розподілу напрацювання відомий;

Вид закону розподілу напрацювання не відомий.

У першому випадку застосовують параметричні методи оцінки, при яких спочатку оцінюють параметри закону розподілу, що входять в розрахункову формулу показника, а потім визначають показник надійності, як функцію від оцінених параметрів закону розподілу.

У другому випадку застосовуються непараметричні методи, при яких показники надійності оцінюють безпосередньо по досвідченим даним.

1. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Кількісні показники надійності рухомого складу можна визначити по представницьким статистичними даними про відмови, отриманим в процесі експлуатації або в результаті спеціальних випробувань, поставлених з урахуванням особливостей роботи конструкції, наявності або відсутності ремонтів і інших чинників.

Вихідна сукупність об'єктів спостереження зветься генеральної сукупності. За охопленням сукупності розрізняють 2 види статистичних спостережень: суцільне і вибіркове. Суцільне спостереження, коли вивчається кожен елемент сукупності, пов'язане зі значними витратами коштів і часу, а іноді взагалі фізично нездійсненно. У таких випадках вдаються до вибіркового спостереження, в основі якого лежить виділення з генеральної сукупності деякої її представницької частини вибіркової сукупності, яку також називають вибіркою. За результатами вивчення ознаки в вибіркової сукупності роблять висновок про властивості ознаки у генеральній сукупності.

Вибірковий метод може використовуватися в двох варіантах:

Простий випадковий відбір;

Випадковий відбір по типовим групам.

Розподіл вибіркової сукупності на типові групи (наприклад, за моделями піввагонів, по роках споруди і т.д.) дає виграш в точності при оцінюванні характеристик всієї генеральної сукупності.

Як би докладно не було поставлено вибіркове спостереження, число об'єктів завжди звичайно, а тому і обсяг досвідчених (статистичних) даних завжди обмежена. При обмеженому обсязі статистичного матеріалу можна отримати лише деякі оцінки показників надійності. Незважаючи на те, що істинні значення показників надійності не випадкові, їх оцінки завжди є випадковими (стохастичними), що пов'язано з випадковістю вибірки об'єктів з генеральної сукупності.

При обчисленні оцінки зазвичай прагнуть вибрати такий спосіб, щоб вона була спроможною, несмещенной і ефективною. Заможної називається оцінка, яка при збільшенні числа об'єктів спостереження сходиться по ймовірності до істинної величиною показника (усл.1).

Незміщеної називається оцінка, математичне очікування якої дорівнює істинної величиною показника надійності (усл.2).

Ефективною називається оцінка, дисперсія якої в порівнянні з дисперсіями всіх інших оцінок є найменшою (усл.3).

Якщо умови (2) і (3) виконуються тільки приN , Які прагнуть до нуля, то такі оцінки називаються відповідно асимптотично незміщеними і асимптотично ефективними.

Спроможність, Незміщеність і ефективність є якісними характеристиками оцінок. Умови (1) - (3) дозволяють для кінцевого числа об'єктівN спостереження записати лише наближена рівність

a ~ â (N)

Таким чином, оцінка показника надійності â (N ), Підрахована по вибіркової сукупності об'єктів обсягуN застосовується в якості наближеного значення показника надійності для всієї генеральної сукупності. Така оцінка носить назву точкової.

З огляду на імовірнісний характер показників надійності і значний розкид статистичних даних про відмови, при використанні точкових оцінок показників замість справжніх їх значень важливо знати, які межі можливої \u200b\u200bпомилки, і яка її ймовірність, тобто важливо визначити точність і достовірність використовуваних оцінок. Відомо, що якість точкової оцінки тим вище, ніж на більшій статистичному матеріалі вона отримана. Тим часом, точкова оцінка сама по собі не несе ніякої інформації про обсяг даних, на яких вона отримана. Цим визначається необхідність інтервальних оцінок показників надійності.

Вихідні дані для оцінки показників надійності обумовлені планом спостережень. Вихідними даними для плану (N V Z) є:

Вибіркові значення напрацювання до відмови;

Вибіркові значення напрацювання машин, що залишилися працездатними за час спостережень.

Напрацювання машин (виробів), що залишилися працездатними за час випробувань називається напрацюванням до цензурування.

Цензурування (відсікання) справа ця подія, що приводить до припинення випробувань або експлуатаційних спостережень об'єкта до настання відмови (граничного стану).

Причинами цензурування є:

Різночасність початку і (або) закінчення випробувань або експлуатації виробів;

Зняття з випробувань або експлуатації деяких виробів з організаційних причин або через відмови складових частин, надійність яких не досліджується;

Переклад виробів з одного режиму застосування в інший в процесі випробувань або експлуатації;

Необхідність оцінки надійності до настання відмов всіх досліджуваних виробів.

Напрацювання до цензурування це напрацювання об'єкта від початку випробувань до настання цензурування. Вибірка, елементами якої є значення напрацювання до відмови і до цензурування, називається цензурувати вибіркою.

Лише один раз цензурувати вибірка це цензурувати вибірка, в якій значення всіх напрацювань до цензурування рівні між собою і не менше найбільшої напрацювання до відмови. Якщо значення напрацювань до цензурування у вибірці не рівні між собою, то така вибірка є багаторазово цензурувати.

1. Оцінка показників надійності непараметричних методів

1 . Напрацювання до відмови і напрацювання до цензурування вибудовуємо в загальний варіаційний ряд в порядку неспадання напрацювань (наробітку до цензурування позначені *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Обчислюємо точкові оцінки функції розподілу за напрацювання за формулою:

де - кількість працездатних виробівj -го відмови в варіаційному ряду.

3. Обчислюємо точкову оцінку середнього напрацювання до відмови за формулою:

де;

Тис. година.

4. Точкову оцінку безвідмовної роботи за напрацювання тис. Год визначаємо за формулою:

де;

5. Обчислюємо точкові оцінки за формулою:

6. За обчисленими значеннями і будуємо графіки функцій розподілу напрацювання і функції надійності.

7. Нижню довірчу кордон для середнього напрацювання до відмови обчислюємо за формулою:

Де - квантиль нормального розподілу, відповідна ймовірності. Приймається за таблицею в залежності від довірчої ймовірності.

За умовою завдання довірча ймовірність. Вибираємо з таблиці відповідне їй значення.

Тис. година.

8 .Значенія верхньої довірчої границі для функції розподілу обчислимо за формулою:

де - квантиль ХІ-квадрат розподілу з числом ступенів свободи. Приймається за таблицею в залежності від довірчої ймовірностіq.

Фігурні дужки в останній формулі означають взяття цілої частини числа, укладеного в ці дужки.

для;
для;
для;
для;
для.

9. Значення нижньої довірчої кордону ймовірності безвідмовної роботи визначаємо за формулою:

10. Нижню довірчу кордон ймовірності безвідмовної роботи при заданої напрацювання тис. Год визначаємо за формулою:

де; .

відповідно

11. За обчисленими значеннями і будуємо графіки функцій верхньої довірчої границі і нижньої довірчої кордону що і раніше побудовані моделі точкових оцінок і

1. Висновки за виконану роботу

При дослідженні результатів випробувань виробів на надійність за планом [N v z ] Отримані значення наступних показників надійності:

Точкову оцінку середнього напрацювання до відмови тис. Год;
- точкову оцінку ймовірності безвідмовної роботи за напрацювання тис. Год;
- з довірчою ймовірністю нижні довірчі кордону тис. Годину і;

За знайденим значенням функції розподілу, імовірності безвідмовної роботи, верхній довірчої кордону і нижньої довірчої кордону побудовані графіки.

На основі проведених розрахунків можна вирішувати аналогічні завдання, з якими інженери стикаються на виробництві (наприклад, при експлуатації вагонів на ж. Д.).

1. Список літератури
2. Четиркін Е. М., Каліхман І. Л. Вероятьность і статистика. М .: Фінанси і статистика, 2012. 320 с.
3. Надійність технічних систем: Довідник / За ред. І. А. Ушакова. М .: Радио и связь, 2005. 608 с.
4. Надійність машинобудівної продукції. Практичний посібник з нормування, підтвердженню і забезпечення. М .: Изд-во стандартів,2012. 328 с.
5. Методичні вказівки. Надійність в техніці. Методи оцінки показників надійності за експериментальні даними. РД 50-690-89. Введ. С. 01.01.91 р М .: Изд-во стандартів, 2009. 134 с. Група Т51.
6. Болишев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблиці математичної статистики. М .: Наука, 1983. 416 с.
7. Кисельов С.Н., Савоськин А.Н., Устич П.А., Зайнетдінов Р.І., Бурчак Г.П. Надійність механічних систем залізничного транспорту. Навчальний посібник. М .: МИИТ,2008 -119 с.

Інші схожі роботи, які можуть вас заінтересовать.вшм\u003e
5981.		Основні положення теорії НАДІЙНОСТІ	450.77 KB
	Надійністю називають властивість об'єкта машини приладу механізму деталі виконувати задані функції зберігаючи в часі значення експлуатаційних показників в заданих межах відповідних заданим режимам та умовам використання технічного обслуговування ремонтів зберігання і. Безвідмовністю називають властивість об'єкта безупинно зберігати працездатність протягом деякого часу або деякого напрацювання. Напрацюванням називають тривалість або обсяг роботи об'єкта. Довговічність властивість об'єкта зберігати ...
2199.		Основи технічної діагностики	96.49 KB
	Міжпредметні зв'язки: Щоб Забезпечити: інформатика математика обчислювальна техніка та МП системи програмування. визначається стан хворого медична діагностика; або стан технічної системи технічна діагностика. Технічним діагностуванням називається наука про розпізнавання стану технічної системи. Як відомо найбільш важливим показником надійності є відсутність відмов під час функціонування роботи технічної системи.
199.		Предмет і завдання дисципліни «Основи контролю і технічної діагностики»	190.18 KB
	Технічним станом називається сукупність схильних до зміни в процесі виробництва і експлуатації властивостей об'єкта характеризують ступінь його функціональної придатності в заданих умовах цільового застосування або місце дефекту в ньому в разі невідповідності хоча б одного з властивостей встановленим вимогам. Подруге технічний стан є характеристикою функціональної придатності об'єкта тільки для заданих умов цільового застосування. Це пов'язано з тим що в різних умовах застосування вимоги до надійності об'єкта ...
1388.		Розробка і реалізація програмного забезпечення орієнтованого на визначення імовірнісних характеристик надійності елементів за спостереженнями імовірнісних характеристик надійності всієї системи	356.02 KB
	Природним підходом, ефективно застосовуються при дослідженні СС, є використання логіко-імовірнісних методів. Класичний логіко-імовірнісний метод призначений для дослідження характеристик надійності структурно-складних систем
17082.		РОЗВИТОК ІНФОРМАЦІЙНОЇ СИСТЕМИ, ТЕОРІЇ І МЕТОДІВ ДИСТАНЦІЙНОГО ДІАГНОСТИКИ контактної мережі ЗА ПАРАМЕТРАМИ електромагнітних РАДІО І ОПТИЧНИХ випромінювань дугового струмознімання	2.32 MB
	Проблема забезпечення надійного струмознімання набуває все більшого значення т. Рішення проблеми забезпечення високої надійності КС і якісного струмознімання проводиться в напрямку вдосконалення і розробки методів розрахунку створення нових більш досконалих конструкцій КС струмоприймачів і їх взаємодії. Значний внесок у розробку теорії методів розрахунку в рішення проблем забезпечення якісного струмознімання побудови систем і засобів контролю основних параметрів КС внесли і вносять вчені та інженери практично всіх ...
3704.		Основи теорії судна	1.88 MB
	Посібник для самопідготовки Остійність морського судна Ізмаїл 2012 Посібник з курсу Основи теорії судна розроблено старшим викладачем кафедри СВіЕС Домбровським В.Чімшир У Посібнику розглянуті питання контролю і забезпечення остійності морських судів подано перелік питань вирішуються судноводієм з підтримки судна в морехідному стані і дані короткі пояснення по кожного питання. У додатках матеріали посібника викладені в послідовності необхідної для розуміння вивчають курс Основи теорії судна.
4463.		Основи теорії ймовірностей	64.26 KB
	Випробування, подія. Класифікація подій. Класичне, геометричне і статистичне визначення ймовірності. Теореми додавання ймовірностей. Теореми множення ймовірностей. Формула повної ймовірності. Формули Бейеса. Схема незалежних випробувань. Формула Бернуллі
13040.		ОСНОВИ ТЕОРІЇ ЙМОВІРНОСТЕЙ	176.32 KB
	Відлуння цього зберігаються і понині що видно з прикладів і завдань приводяться у всіх довідниках по теорії ймовірностей в тому числі і в нашому. Вони домовляються що той хто першим виграє шість партій отримає весь приз. Припустимо що в силу зовнішніх обставин гра припиняється до того як один з гравців виграв приз наприклад один виграв 5 а другий 3 партії. Однак правильна відповідь в цьому конкретному випадку говорить що справедливим є розділ щодо 7: 1.
2359.		Основи теорії похибок	2.19 MB
	Чисельні методи розв'язання нелінійних рівнянь з одним невідомим. Чисельні методи розв'язання систем лінійних рівнянь. При вирішенні конкретної задачі джерелом похибок остаточного результату можуть бути неточність початкових даних округлення в процесі рахунку а також наближений метод рішення. Відповідно до цього будемо розділяти похибки на: похибки изза початкової інформації непереборна похибка; похибки обчислень; похибки методу.
5913.		Основи теорії управління	578.11 KB
	Лінійні автоматичні системи. Сучасні системи управління Р. Системи управління зі зворотним зв'язком. Найквіст запропонував критерій стійкості по частотним характеристикам системи в розімкнутому стані а в 1936 р

Викладено основи теорії надійності і діагностики стосовно найбільш ємною складовою системи людина - автомобіль - дорога - середовище. Представлені основні відомості про якість і надійність автомобіля як технічної системи. Дані основні терміни та визначення, наведені показники надійності складних і розчленованих систем і методи їх розрахунку. Приділено увагу фізичним основам надійності автомобіля, методам обробки інформації про надійність і методам випробування на надійність. Показано місце і роль діагностування в системі технічного обслуговування і ремонту автомобілів в сучасних умовах.
Для студентів вищих навчальних закладів.

Поняття «якість» і «надійність» машин.
Життя сучасного суспільства немислима без використання найрізноманітніших за конструкцією і призначенням машин, які перетворюють енергію, матеріали, інформацію, змінюють життя людей і навколишнє середовище.
Незважаючи на величезну різноманітність всіх машин, в процесі їх розвитку застосовують єдині критерії для оцінки ступеня їх досконалості.

В умовах ринкових відносин створення більшості нових машин вимагає дотримання найважливішої умови конкурентоспроможності, а саме надання їм нових функцій і високих техніко-економічних показників їх використання.
Для ефективного використання машин необхідно, щоб вони володіли високими показниками якості та надійності.

Міжнародний стандарт ІСО 8402 - 86 (ISO - International Organization Standartization) дає наступне визначення: «Якість - це сукупність властивостей і характеристик продукції або послуги, які надають їм здатність задовольняти обумовлені або передбачувані потреби».

ЗМІСТ
Передмова
Вступ
Глава 1. Надійність - найважливіша властивість якості продукції
1.1. Якість продукції та послуг - найважливіший показник успішної діяльності підприємств транспортно-дорожнього комплексу
1.2. Поняття «якість» і «надійність» машин
1.3. Надійність і загальнолюдські проблеми
Глава 2. Основні поняття, терміни і визначення, прийняті в області надійності
2.1. Об'єкти, що розглядаються в області надійності
2.1.1. загальні поняття
2.1.2. Класифікація технічних систем
2.2. Основні стану об'єкта (технічної системи)
2.3. Перехід об'єкта в різні стани. Види і характеристики відмов технічних систем
2.4. Основні поняття, терміни і визначення в галузі надійності
2.5. показники надійності
2.6. Критерії надійності невідновлювальних систем
2.7. Критерії надійності відновлюваних систем
2.8. показники довговічності
2.9. показники зберігання
2.10. показники ремонтопридатності
2.11. Комплексні показники надійності
Глава 3. Збір, аналіз і обробка експлуатаційних даних про надійність виробів
3.1. Цілі і завдання збору інформації і оцінки надійності машин
3.2. Принципи збору та систематизації експлуатаційної інформації про надійність виробів
3.3. Побудова емпіричного розподілу і статистична оцінка його параметрів
3.4. Закони розподілу часу напрацювання до відмови, найбільш часто використовувані в теорії надійності
3.5. перетворення Лапласа
3.6. Довірчий інтервал і довірча ймовірність
Глава 4. Надійність складних систем
4.1. Складна система і її характеристики
4.2. Надійність розчленованих систем
Глава 5. Математичні моделі надійності функціонування технічних елементів і систем
5.1. Загальна модель надійності технічного елемента
5.2. Загальна модель надійності систем в термінах інтегральних рівнянь
5.2.1. Основні позначення та допущення
5.2.2. матриця станів
5.2.3. матриця переходів
5.3. Моделі надійності невідновлювальних систем
Глава 6. Життєвий цикл технічної системи і роль науково-технічної підготовки виробництва по забезпеченню вимог її якості
6.1. Структура життєвого циклу технічної системи
6.2. Комплексна система забезпечення якості виробу
6.3. Оцінка рівня якості і управління надійністю
6.3.1. Міжнародні стандарти якості ISO серії 9000-2000
6.3.2. Контроль якості та його методи
6.3.3. Методи контролю якості, аналізу дефектів і їх причин
6.4. Техніко-економічне управління надійністю вироби
6.5. Сім простих статистичних методів оцінки якості, що застосовуються в стандартах ІСО 9000
6.5.1. Класифікація статистичних методів контролю якості
6.5.2. розшарування даних
6.5.3. Графічне представлення даних
6.5.4. діаграма Парето
6.5.5. Причинно-наслідковий діаграма
6.5.6. діаграма розкиду
6.5.7. контрольний листок
6.5.8. контрольна карта
Глава 7. Фізична сутність процесів зміни надійності конструктивних елементів автомобілів при їх експлуатації
7.1. Причини втрати працездатності та види пошкоджень елементів машин
7.2. Фізико-хімічні процеси руйнування матеріалів
7.2.1. Класифікація фізико-хімічних процесів
7.2.2. Процеси механічного руйнування твердих тіл
7.2.3. старіння матеріалів
7.3. Відмови за параметрами міцності
7.4. трибологические відмови
7.5. Види зношування деталей автомобіля
7.6. Відмови за параметрами корозії
7.7. Діаграма зношування і методи вимірювання зносу деталей автомобілів
7.8. Методи визначення зносу деталей машин
7.8.1. Періодичне вимір зносу
7.8.2. Безперервне вимірювання зносу
7.9. Вплив залишкових деформацій і старіння матеріалів на знос деталей
7.10. Оцінка надійності елементів і технічних систем автомобілів при їх проектуванні
7.11. Найбільш поширені способи і методи забезпечення та прогнозування надійності, використовувані при створенні машин
Глава 8. Система технічного обслуговування і ремонту машин
8.1. Системи технічного обслуговування і ремонту машин, їх сутність, зміст і принципи побудови
8.2. Вимоги, що пред'являються до системи технічного обслуговування і ремонту, і методи визначення періодичності їх проведення
8.3. Функціонування машини в екстремальних ситуаціях
Глава 9. Діагностування як метод контролю і забезпечення надійності автомобіля при експлуатації
9.1. Загальні відомості про діагностику
9.2. Основні поняття і термінологія технічної діагностики
9.3. значення діагностики
9.4. Діагностичні параметри, визначення граничних і допустимих значень параметрів технічного стану
9.5. Принципи діагностування автомобілів
9.6. Організація діагностування автомобілів в системі технічного обслуговування і ремонту
9.7. Види діагностики автомобілів
9.8. Діагностування агрегатів автомобілів при ремонті
9.9. Діагностування стану циліндропоршневої групи
9.10. Концепція діагностування техніки в сучасних умовах
9.11. Технічне діагностування - важливий елемент технологічної сертифікації послуг сервісних підприємств
9.12. Управління надійністю, технічним станом машин за результатами діагностування
9.13. Діагностика та безпеку автомобіля
9.14. Діагностика гальмівної системи
9.15. Діагностика фар головного освітлення
9.16. Діагностика підвіски і рульового управління
висновок
Список літератури.

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Федеральне державне автономне

освітній заклад

вищої професійної освіти

«Сибірський федеральний університет»

Кафедра транспорту

Курсова робота

З дисципліни «Основи теорії надійності і діагностики»

Виконав студент, групи ФТ 10-06 В.В. Короленка

Перевірив В.В. Коваленко

Прийняв д.т.н., проф. Н.Ф. Булгаков

Красноярськ 2012

ВСТУП

1 Аналіз науково-дослідницьких робіт по надійності і діагностики

2 Оцінка показників надійності транспортних засобів

2.2 Точкова оцінка

2.3 Інтервальна оцінка

2.5 Перевірка нульової гіпотези

4 Другий варіаційний ряд

5 Оцінка показників процесу відновлення

ВИСНОВОК

Список використаних джерел

ВСТУП

надійність безвідмовний робота відновлення

Теорія і практика надійності вивчає процеси виникнення відмов і способи боротьби з ними в складових частинах об'єктів будь-якої складності - від великих комплексів до елементарних деталей.

Надійність - властивість об'єкта зберегти в часі в встановлених межах значення всіх параметрів, що характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування.

Надійність - складна властивість, яке в залежності від призначення об'єкта та умов його застосування складається з поєднань властивостей: безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності і зберігання.

Існує розгорнута система державних стандартів "Надійність в техніці", описувана ГОСТ 27.001 - 81.

Основні з них:

ГОСТ 27.002 - 83. Надійність в техніці. Терміни та визначення.

ГОСТ 27.003 - 83. Вибір і нормування показників надійності. Основні положення.

ГОСТ 27.103 - 83. Критерії відмов і граничних станів. Основні положення.

ГОСТ 27.301 -83.Прогнозірованіе надійності виробів при проектуванні. Загальні вимоги.

ГОСТ 27.410 - 83.Методи і плани статистичного контролю показників надійності за альтернативною ознакою.

1 Аналіз науково-дослідницьких робіт

У статті розповідається про видатним інженера і підприємця А.Є. Струве, який був засновником знаменитого Коломенського машинобудівного заводу (нині ВАТ «Коломенський завод). Займався будівництвом 400 залізничних платформ для Московсько-Курської дороги. Під його керівництвом будувався найбільший в Європі залізничний міст через Дніпро. Поряд з товарними вигонами, платформами і конструкціями мостів на заводі Струве був освоєний випуск паровозів і пасажирських вагонів усіх класів, службових вагонів і цистерн.

У статті описується діяльність Е.А. і М. Є. Черепанових, які побудували перший в Росії паровоз. Паровоз, який використовує в якості енергетичної установки парову машину, довгий час був панівним типом локомотивів і зіграв величезну роль в становленні залізничного сполучення

У статті викладається діяльність В. Х. Балашенко, відомого творця колійної техніки, заслуженого винахідника, тричі «Почесного залізничника», лауреата Державної премії СРСР. Він з проектував снегоземлеуборочную машину. Тоді ж їм був виготовлений пересувний транспортер для завантаження піввагонів і прес для штампування протиугонів з старопридатних рейок. Розробив 103 путеріхтовочних машини, які замінили понад 20 тис. Монтерів колії.

У статті розповідається про С. М. Сердінова, який займався техніко-економічним обґрунтуванням та підготовкою перших проектів, де проводиться електрифікація ділянок, розробляв зразки електрорухомого складу і обладнання для пристроїв електропостачання та в подальшому вводив в дію перших електрифікованих ділянок і їх подальшої експлуатації. Надалі С.М. Сердінова були підтримані пропозиції щодо підвищення енергетичної ефективності системи змінного струму 25 кВ, розроблена і впроваджена система 2х25 кВ спочатку на ділянці Вязьма - Орша, а потім на ряді інших доріг (понад 3 тис. Км).

У статті розповідається про Б.С. Якобі, який одним з перших в світі, застосував створений ним електродвигун для транспортних цілей - руху по Неві катера (бота) з пасажирами. Він створив модель електродвигуна, що складається з восьми електромагнітів, розташованих попарно на рухомому і нерухомому дерев'яних барабанах. Вперше застосував в своєму електродвигуні комутатор з обертовими металевими дисками і мідними важелями, які при ковзанні по дискам забезпечували струмознімання

У статті описуються роботи І. П. Прокоф'єва, який розробив ряд оригінальних проектів, в тому числі арочні перекриття залізничних майстерень на станціях Перово і Муром (перші в Росії рамні трипрольотні конструкції), перекриття дебаркадера (навіс в зоні прибуття і відправлення поїздів) Казанського вокзалу в Москві. Їм також розроблений проект залізничного моста через р. Казанку і ряд типових проектів підпірних стінок змінної висоти.

У статті описується діяльність В. Г. Іноземцева, заслуженого діяча науки РФ, винахідника гальмівної техніки, яка використовується донині. Створив у ВНИИЖТа унікальну лабораторну базу для дослідження гальм поїздів великої маси і довжини.

У статті розповідається про Ф. П. Кочнєва, доктора технічних наук, професора. Він розробив наукові принципи організації пасажирських перевезень, що стосуються вибору раціональної швидкості руху пасажирських поїздів та їх ваги. Важливе значення мали рішення проблеми раціональної організації пасажиропотоків, розробка системи техніко-економічних розрахунків для пасажирського руху.

У статті розповідається про І. Л. перисті, який встановив технологію водіння вантажних поїздів підвищеної ваги, і удосконалив роботи пасажирської інфраструктури і формування найбільших мереж сортувальних комплексів. Був головним ініціатором безпрецедентної за масштабами реконструкції московських вокзалів.

У статті викладається про П. П. Мельникова, видатним російською інженера, вченого і організатором в області транспорту, будівельник першої в Росії залізниці великої протяжності. Будівництво тривало майже 8 років.

У статті описується деятольность І. І. Рерберга. Він російський інженер, архітектор, автор проектів Київського вокзалу, організував захист лінії від снігових заметів з допомогою лісонасаджень. За його інеціатіве був відкритий перший в Росії шпалопросочувальний завод. Створив механічні майстерні, які почали випуск перших вітчизняних вагонів. Працював над поліпшенням умов праці та побуту залізничників.

У статті розповідається про російською інженера і вченого в галузі будівельної механіки і мостобудування Н. А. Белелюмбском, який розробив більше 100 проектів великих мостів. Загальна довжина мостів, побудованих за його проектами, перевищує 17 км. В їх число входять мости через Волгу, Дніпро, Об, Каму, Оку, Неву, Іртиш, Білу, Уфу, Волхов, Німан, Селену, Інгулець, Чу сову ю, Березину і ін.

У статті розповідається про діяльність С. П. Сиромятникова, радянського вченого в галузі паровозобудування і теплотехніки, який розробив питання проектування, модернізації та теплового розрахунку паровозів. Основоположник наукового проектування паровозів; розробив теорію і розрахунок теплових процесів, а також створив теорію топкового процесу паровозних котлів.

У статті описуються роботи В. Н. Образцова, який запропонував шляхи вирішення проблем пов'язаних з проектуванням залізничних станцій і вузлів, організовував планування сортувальної роботи на мережі залізниць, а також питання взаємодії служб залізниці та різних видів транспорту між собою. Є основоположником науки про проектування станцій і вузлів залізничного вузла.

У статті розповідається про діяльність П.П. Ротерта, начальника метробуду, який організував будівництво першої черги Московського метро. Для першої черги будівництва були затверджені ділянки: «Сокольники» - «Охотний Ряд», «Мисливський Ряд» - «Кримська площа» і «Охотний Ряд» - «Смоленська площа». На них передбачалося спорудження 13 станцій і 17 наземних вестибюлів.

2 Оцінка показників надійності залізничних засобів

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 Оцінка середнього напрацювання на відмову

В результаті статистичної обробки варіаційних рядів отримують вибіркові характеристики, які необхідні для подальших розрахунків.

2.2 Точкова оцінка

Точкової оцінкою середнього напрацювання до відмови елемента АТС між замінами є вибіркова середня, тис.км:

де Li - i-й член варіаційного ряду, тис. км;

N - Обсяг вибірки.

Кількість членів варіаційного ряду N \u003d 32.

Lср \u003d 1/32 3928 \u003d 122,75

Дисперсія (несмещенная) точкового оцінки середнього напрацювання до відмови, (тис. Км) 2:

D (L) \u003d 1/31 (577288 - 482162) \u003d 3068,5745

Середнє квадратичне відхилення, тис. Км,

S (L) \u003d \u003d 55,39471

Коефіцієнт варіації точкової оцінки середнього напрацювання до відмови

Параметр форми Вейбулла - Гнеденко в визначимо по таблиці 11 в залежності від отриманого коефіцієнта варіації V.

Якщо за коефіцієнтом варіації складно визначити форму в, то виробляємо розрахунок форми в за наступним алгоритмом:

1. Розбиваємо отриманий коефіцієнт варіації на суму двох чисел, причому по одному з них визначаємо значення форми в з таблиці

V \u003d 0,4512 \u003d 0,44 + 0,0112

2. Знаходимо по таблиці 11 значення форми в для коефіцієнта варіації, розкладеного в сумі і наступного значення форми в

для V1 \u003d 0, 44 в1 \u003d 2,4234

для V2 \u003d 0,46 В2 \u003d 2,3061

3. Знаходимо різницю? V і? В для знайдених нами значень

V \u003d 0,46 - 0,44 \u003d 0,02

В \u003d 2,4234 - 2, 3061 \u003d 0,1173

4. Складаємо пропорцію

5. Знаходимо значення форми в для коефіцієнта варіації V \u003d 0,45128

в \u003d в (0,44) - вх \u003d 2, 4234 - 0, 06568 \u003d 2, 35772

Визначимо д при б \u003d 0,90, для чого розрахуємо рівень значущості е і виберемо з таблиці 12 значення (64):

Квантиль розподілу:

Необхідна точність оцінки середнього напрацювання до відмови:

е \u003d (1-0,9) / 2 \u003d 0,05

Розрахункове значення граничної відносної помилки:

д \u003d ((2 * 32 / 46,595) ^ (1 / 2,3577)) - 1 \u003d 0,1441

2.3 Інтервальна оцінка

З ймовірністю б можна стверджувати, що середнє напрацювання до відмови струмоприймача Л-13У знаходиться в інтервалу, що і є інтервального оцінкою.

Нижня і верхня межі даного інтервалу наступні:

Lсрн \u003d 122,75 * (1-0,1441) \u003d 105,0617

Lсрв \u003d 122,75 * (1 + 0,1441) \u003d 140,4382

У підсумку отримуємо точкову і интервальную оцінки середнього напрацювання до відмови струмоприймача Л-13У - одного з кількісних показників безпеки. Для невідновлювальних елементів він є одночасно і показником довговічності - середнім ресурсом.

2.4 Оцінка параметра масштабу закону Вейбулла - Гнеденко

Точкову оцінку параметра масштабу а закону Вейбулла - Гнеденко, розраховуємо за формулою, тис.км:

де Г (1 + 1 / в) - гамма - функція по аргументу х \u003d 1 + 1 / в, яка береться з таблиці 12 в залежності від коефіцієнта варіації V. Щоб знайти, гамма - функцію Г (1 + 1 / в) скористаємося тим же алгоритмом аналогічно оцінки параметра форми в закону Вейбулла - Гнеденко.

Г (1 \u003d 1 / в) \u003d 0,8862

Отримуємо відповідно нижню межу параметра масштабу

верхню межу

2.5 Перевірка нульової гіпотези

Відповідність закону Вейбулла-Гнеденко експериментальному розподілу перевіряємо по X2 - критерієм згоди Пірсона. Немає підстав для відхилення нульової гіпотези при дотриманні умови

Х2расч< Х2табл(,к), (2.9)

де - значення критерію, обчислене за експериментальними даними;

Критична точка (табличне значення) критерію при рівні значущості і числі ступеня свободи (див. Таблиця 12 додаток 1).

Рівень значущості зазвичай беруть рівним одному зі значень ряду: 0.1, 0.05, 0.025, 0.02, 0.01.

Число ступенів свободи

k \u003d S - 1 - r, (2.10)

де S - кількість часткових інтервалів вибірки;

r - кількість параметрів передбачуваного розподілу.

При двопараметричного законі Вейбулла - Гнеденко k \u003d S-3.

Нульова гіпотеза перевіряється за наступним алгоритмом:

S \u003d 1 + 3,32 * lnN (2.11)

Розділити на S інтервалів розмах варіаційного ряду, тобто різниця між найбільшим і найменшим числами. Межі інтервалів знаходять за формулою

де j - 1,2, ...., S.

Визначити емпіричні частоти, тобто nj - кількість членів варіаційного ряду, що потрапили в j -й інтервал. При виникненні нульового інтервалу (nj \u003d 0) цей інтервал ділять на дві частини і приєднують до сусідніх з перерахунком їх кордонів і загальної кількості інтервалів.

де j \u003d 1,2, ..., S.

Функцію розподілу відмов, що входить в формулу (14), визначаємо за формулою (для закону Вейбулла-Гнеденко).

3) Визначити розрахункове значення критерію

Храсч2 \u003d (2.15)

Оцінку Х2 - критерію розглянемо на раніше наведеному прикладі варіаційного ряду.

1) Кількість інтервалів S \u003d 1 + 3.332 * ln316. Число ступенів свободи к \u003d 6 - 3 \u003d 3. Рівень значущості приймемо рівним 0,1. Табличне значення критерію Х2табл (0,1; 3) \u003d 6,251 (див. Таблиця 12). Розмах варіаційного ряду 224-35 \u003d 189 тис. Км ділиться на 6 інтервалів: 189/6 \u003d 31,5 тис.км. Необхідно врахувати, що перший інтервал починається з нуля, а останній закінчується в нескінченності.

Таблиця 1 - Розрахунок емпіричних частот

2) Розраховуємо теоретичні частоти за формулою (2.13) і визначаємо розрахункове значення критерію Х2расч за формулою (2.15). Для наочності розрахунок зведений в таблицю 2.

Таблиця 2 - Розрахунок Х2 критерію згоди Пірсона

3) В результаті отримуємо, що розрахункове значення критерію:

Х2расч \u003d 33,968 - 32 \u003d 1,968

Х2расч \u003d 1,968 Х2табл \u003d 6,251

Нульова гіпотеза приймається.

3 Оцінка кількісних характеристик безвідмовності і довговічності

3.1 Оцінка ймовірності безвідмовної роботи

Розраховуємо кількісні характеристики безвідмовності на прикладі гальмової системи. Оцінка ймовірності безвідмовної роботи струмоприймача Л-13У провадиться за законом Вейбулла-Гнеденко, використовуючи формулу:

P (L) \u003d exp [- (L / a)]. (3.1)

Интервальную оцінку визначають, підставивши відповідно до формули (3.1) значень ан і ав замість а.

Таблиця 3 - Точкова оцінка ймовірності безвідмовної роботи гальмівної системи до першої відмови

L, тис. Км.

Малюнок 1 - Графік ймовірності безвідмовної роботи струмоприймача Л-13У

3.2 Оцінка гамма-відсоткової напрацювання до відмови

Згідно ГОСТ 27.002 - 83 гамма-відсоткової напрацювання до відмови Lj, тис.км, - це напрацювання, протягом якої відмова елемента АТС не виникає з імовірністю j. Для невідновлювальних елементів він є одночасно показником довговічності - гамма - відсотковим ресурсом (напрацюванням, в перебігу якої елемент АТС не досягне граничного стану із заданою ймовірністю j). Для закону Вейбулла - Гнеденко його точкова оцінка, тис.км,

Lj \u003d a * (- ln (j / 100)) 1 / в. (3.2)

Імовірність j возмем рівну відповідно 90%. Тоді отримуємо:

3.3 Оцінка інтенсивності відмов

Інтенсивність відмов (L), тис. Км-1, - умовна щільність ймовірності виникнення відмови струмоприймача Л -13У, яка визначається для даного моменту часу за умови, що до цього моменту відмова не виник.

Для закону Вейбулла - Гнеденко його точкова оцінка, відмова, тис.км,

(L) \u003d в / ав * (L) в-1. (3.3)

в \u003d 2,3577; а \u003d 138,1853

Интервальную оцінку визначають при підстановці в формулу (3.3) замість а значень aн і aв.

Таблиця 4 - Точкова оцінка інтенсивності відмов струмоприймача Л-13У

L, тис. Км.

Малюнок 2 - Графік інтенсивності відмов струмоприймача Л-13У

3.4 Оцінка щільності розподілу відмов

Щільність розподілу відмов f (L), тис.км-1, - це щільність ймовірності того, що напрацювання струмоприймача Л-13У до відмови виявиться менше L. Для закону Вейбулла - Гнеденко:

f (L) \u003d в / а * (L / a) в-1 * (3.4)

f (10) \u003d 2,357 / 138,185 * (10 / 138,185) 2,3577-1 * 0,00048

Таблиця 5 - Щільність розподілу напрацювань до відмови струмоприймача Л-13У

Малюнок 3 - Графік щільності розподілу відмов струмоприймача Л-13У

4 Другий варіаційний ряд для спрощення завдання розраховуємо за допомогою програми ЕОМ.

Варіаційний ряд:

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

В результаті розрахунку одержуємо такі таблиці і графіки.

Таблиця 6 - вихідні дані оцінки середнього напрацювання до відмови

Таблиця 7 - Розрахунок Х2 критерію згоди Пірсона

Х2расч \u003d 1,6105 Х2табл \u003d 11,345

Нульова гіпотеза приймається.

Таблиця 8 - Точкова оцінка ймовірності безвідмовної роботи струмоприймача Л-13У

L, тис. Км.

Малюнок 4 - Графік ймовірності безвідмовної роботи струмоприймача Л-13У

Таблиця 9 - Точкова оцінка інтенсивності відмов струмоприймача Л-13У

L, тис. Км.

Малюнок 5 - Графік інтенсивності перших відмов струмоприймача Л-13У

Таблиця 10 - Щільність розподілу напрацювань до відмови струмоприймача Л-13У

Малюнок 5 - Графік щільності розподілу відмов струмоприймача Л-12У

Таблиця 11 - Результати розрахунку основних параметрів 1-го, 2-го варіаційних рядів

показник	Перший ряд	другий ряд

5 Оцінка показників процесу відновлення (графоаналітичний метод)

Зробимо розрахунок оцінку середнього напрацювання до першого, другого відновлення:

Зробимо розрахунок оцінку середнього квадратичного відхилення до першого, другого відновлення:

Зробимо розрахунок функції композиції розподілу до першого, другого, третього відновлення, розраховані дані занесемо в таблицю.

Розрахунок функцій композиції розподілу напрацювань до замін елементів струмоприймача Л-13У зробимо за формулою:

де lcp - середнє напрацювання на відмову;

Up - квантиль розподілу;

К - середньоквадратичне відхилення

Таблиця 12 - Розрахунок функції композиції розподілу напрацювань до замін

		l№ср ± Uр? у№к	lІср ± Uр? уІк

Зробимо графічне побудова функцій композицій розподілу. Розрахуємо значення провідної функції і параметра потоку відмов на обраних нами інтервалах. Розраховані дані занесемо в таблиці і зробимо графічну побудову (дивитися малюнок 6).

Розрахунок проводиться графоаналітичним методом, показники знімаються з отриманого графіка і заносяться в таблицю.

Таблиця 13 - Визначення провідної функції

Параметр потоку відмов визначається за формулою:

підставимо значення для

Розрахуємо параметр потоку відмов для інших значень пробігу, результат занесемо в таблицю.

Таблиця 13 - Визначення параметра потоку відновлення

Малюнок 6 - Графоаналитический метод розрахунку характеристик процесу відновлення,? (L) і щ (L) струмоприймача Л-13У

ВИСНОВОК

В ході проведення курсової роботи, закріплені теоретичні знання з дисципліни «Основи теорії надійності і діагностики», «Основи працездатності технічних систем». За першій вибірці були проведені: оцінка середнього технічного ресурсу до заміни елементів ТС (точкова оцінка); розрахунок довірчого інтервалу середнього технічного ресурсу ТЗ; оцінка параметра масштабу закону Вейбулла-Гнеденко; оцінка параметрів нульової гіпотези, оцінка характеристик теорії ймовірності: щільності ймовірності та функції розподілу відмов f (L), F (L); оцінка ймовірності безвідмовної роботи; визначення потреби в запасних частинах; оцінка гамма - процентної напрацювання до відмови; оцінка інтенсивності відмов; оцінка показників процесу відновлення (графоаналітичним методом); розрахунок провідної функції відновлення; розрахунок параметра потоку відновлення; графоаналітичний метод розрахунку провідної функції і параметра потоку відновлення. Другий варіаційний ряд пораховано в розробленій, спеціально для студентів, програмою ЕОМ "Модель статистичного оцінювання характеристик надійності і ефективності техніки".

Система оцінки надійності дозволяє не тільки постійно стежити за технічним станом парку рухомого складу, але і управляти їх працездатністю. Полегшується оперативне планування виробництва, управління якістю ТО і ремонту залізничних засобів.

Список використаних джерел

1 Булгаков Н. Ф., Бурх Ц. Ц. Управління якістю профілактики автотранспортних засобів. Моделювання та оптимізація: Учеб. посібник. Красноярськ: ІСЦ КДТУ, 2004. 184 с.

2 ГОСТ 27.002-89 Надійність в техніці. Основні поняття. Терміни та визначення.

3 Касаткін Г. С. Журнал «Залізничний транспорт» №10, 2010 рік.

4 Касаткін Г. С. Журнал «Залізничний транспорт» №4, 2010 рік.

5 Садчиків П.І., Зайцева Т.Н. Журнал «Залізничний транспорт» №12, 2009 рік.

6 Прилепко А. І. Журнал «Залізничний транспорт» №5, 2009 рік.

7 Шилкин П.М. Журнал «Залізничний транспорт» № 4, 2009 рік.

8 Касаткін Г.С. Журнал «Залізничний транспорт» № 12, 2008 рік.

9 Балабанов В.І. Журнал «Залізничний транспорт» № 3, 2008 рік.

10 Анісімов П.С. Журнал «Залізничний транспорт» № 6, 2006 год.

11 Левін Б.А. Залізничний транспорт »№ 3, 2006 год.

12 ХРеферат. Будівельник першої в Росії залізниці. http://xreferat.ru.

13 Новини ГЖД. Бронзовий бюст Івану Рерберг. http://gzd.rzd.ru.

14 Вебсіб. Микола Аполлонович Белелюбський. http://www.websib.ru.

15 Сиромятников С. П. Бібліографія вчених СРСР. "Известия АН СРСР. Від. Техніч. Наук", 1951, № 5.64с.

16 Вікіпедія. Вільна енциклопедія. В. Н. Образцов. http://ru.wikipedia.org.

17 Касаткін Г.С. Касаткін «Залізничний транспорт» № 5 2010 рік.

18 Новини ГЖД. Визначною діяч залізничної галузі. http://www.rzdtv.ru.

19 Методичний посібник «Основи теорії надійності і діагностики». 2012

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Оцінка показників надійності залізничного колеса в візкового системі рухомого складу. Щільність розподілу напрацювання. Оцінка середнього напрацювання до першої відмови. Основи діагностики автозчіпного пристрою на залізничному транспорті.

курсова робота, доданий 28.12.2011


Фактори, що визначають надійність авіаційної техніки. Класифікація способів резервування. Оцінка показників надійності системи управління вертольота Мі-8Т. Залежність ймовірності безвідмовної роботи та ймовірності появи відмови від напрацювання.

дипломна робота, доданий 10.12.2011


Пристрій токарно-гвинторізного верстата. Аналіз надійності його системи. Розрахунок ймовірності відмови електро- і гідроооборудованія, механічної частини методом "дерева подій". Оцінка ризику професійної діяльності авіатехніка з планера та двигунів.

курсова робота, доданий 19.12.2014


Визначення статистичних ймовірностей безвідмовної роботи. Перетворення значень напрацювання до відмови в статистичний ряд. Оцінка ймовірності безвідмовної роботи деякого блоку в електронній системі управління електровоза. Схема з'єднання блоків.

контрольна робота, доданий 05.09.2013


Розгляд основ обчислення ймовірності безвідмовної роботи машини. Розрахунок середнього напрацювання до відмови, інтенсивності відмов. Виявлення зв'язку в роботі системи, що складається з двох підсистем. Перетворення значень напрацювання в статистичний ряд.

контрольна робота, доданий 16.10.2014


Розрахунок показників експлуатаційної надійності вантажних вагонів. Методика збору статистичних даних про причини отцепок вагонів в поточний ремонт. Оцінка показників їх експлуатаційної надійності. Визначення перспективних значень кількості поїздів.

курсова робота, доданий 10.11.2016


Загальні відомості про електричні ланцюги електровоза. Розрахунок показників надійності ланцюгів управління. Принципи мікропроцесорної бортової системи діагностування обладнання. Визначення ефективності застосування систем діагностики при ремонті електровоза.

дипломна робота, доданий 14.02.2013


Надійність і її показники. Визначення закономірностей зміни параметрів технічного стану автомобіля з напрацювання (часу або пробігу) і ймовірності його відмови. Формування процесу відновлення. Основні поняття про діагностику і її види.

курсова робота, доданий 22.12.2013


Загальні принципи технічної діагностики при ремонті авіаційної техніки. Застосування технічних засобів вимірювань і фізичних методів контролю. Види і класифікація дефектів машин і їх частин. Розрахунок оперативних показників надійності повітряних суден.

дипломна робота, доданий 19.11.2015


Методи статистичної обробки інформації про відмови акумуляторів. Визначення характеристик надійності. Побудова гістограми досвідчених частот по пробігу. Знаходження величини критерію згоди Пірсона. Інтервальна оцінка математичного очікування.

Професор Т.П. Воскресенська

ВСТУП. Значення теорії надійності

в сучасній техніці.

Сучасний період розвитку техніки характеризується розробкою і впровадженням складних технічних систем і комплексів.

Основними поняттями, які використовуються в даній дисципліні, є поняття складної динамічної системи і технічного пристрою (ТУ) або елемента, що входить до складу системи. Під складністю зазвичай розуміється складеному системи з окремих елементів, при цьому розглядається не просто сума елементів, а їх взаємодія. Взаємодія елементів і їх властивості змінюються в часі. Складність взаємодії елементів і їх кількість є двома аспектами поняття складної динамічної системи. Складність системи визначається не стільки кількістю елементів, скільки кількістю зв'язків між самими елементами і між системою і середовищем.

Складні динамічні системи - це системи перенасичені внутрішніми зв'язками елементів і зовнішніми зв'язками з середовищем.

Визначимо складну динамічну систему, як освіта елементів різної природи, які володіють деякими функціями і властивостями, відсутніми у кожного з елементів, і здатне функціонувати, статично корелюючи в деякому діапазоні з навколишнім середовищем, і завдяки цьому зберігати свою структуру в ході безперервного зміни взаємодіючих елементів по складних динамічних законам.

Складні динамічні системи є істотно нелінійними системами, математичний опис яких на сучасному етапі не завжди можливо.

Будь-яка складна динамічна система створюється для вирішення певної теоретичної чи виробничого завдання. У зв'язку з погіршенням властивостей системи в процесі експлуатації виникає потреба в періодичному обслуговуванні, мета якого зберегти здатність системи виконувати свої функції. Тому основне значення для складних динамічних систем мають інформаційні процеси. Циклічність інформаційних процесів забезпечується механізмом зворотного зв'язку. На підставі інформації про поведінку системи організовується управління її станом, з урахуванням результатів якого коригується подальше управління системою.

При проектуванні технічних систем необхідно передбачити питання обслуговування в процесі передбачуваної експлуатації. Серед інших проблем проектування і створення комплексу:

Відповідність заданим технічним вимогам;

Економічність комплексу, враховуючи випробування і умови передбачуваної експлуатації;

Розробка технічних засобів обслуговування комплексу та математичне забезпечення до них;

Забезпечити пристосованість комплексу для роботи в ланці «людина - машина» і ін.

Таким чином, вже при проектуванні комплексу слід зосередити увагу на всіх зазначених, пов'язаних між собою питаннях в цілому, а не на кожному окремому з них.

Можна спроектувати комплекс, який відповідає заданим технічним вимогам, але не задовольнити вимогам економічним, вимогам з обслуговування та щодо функціонування комплексу в ланці «людина - машина». Отже, проблему створення комплексу потрібно вирішувати з позицій системного підходу. Сутність цього підходу можна продемонструвати на простому прикладі. Припустимо, що нами відібрано по одному автомобілю кожної з наявних у продажу марок. Потім звертаємося до групи експертів з проханням вивчити їх і вибрати найкращий карбюратор, після цього вибрати найкращий двигун, розподільник, трансмісію і т.д., поки не зберемо всі автомобільні частини від різних автомобілів. Нам навряд чи вдасться зібрати автомобіль з цих частин, а якщо вдасться, то він навряд чи буде добре працювати. Причина в тому, що окремі здебільшого не будуть підходити один до одного. Звідси висновок: краще, коли частини системи добре підходять один до одного, навіть якщо окремо вони працюють і не чудово, ніж коли чудово працюють здебільшого не підходять один до одного. В цьому суть системного підходу.

Іноді удосконалення однієї частини комплексу призводить до поганої роботи або іншої, так що поліпшення втрачає сенс. Системний підхід для аналізу даних явищ передбачає використання комплексу різних математичних методів, методів моделювання і проведення експериментів.

У пропонованому курсі розглядається рішення приватних завдань обслуговування складних систем і їх елементів аналітичним методом і відзначаються особливості вирішення складніших завдань експлуатації методом статистичного моделювання. На практиці реалізація отриманих методів призведе до аналізу комплексу з позицій системного підходу.

Основні ознаки складної системи або технічного пристрою (ТУ) наступні:

Володіння певним єдністю мети і сприяння виробленню оптимальних виходів з наявного безлічі входів; оптимальність виходів повинна оцінюватися за заздалегідь розробленим критерієм оптимальності;

Виконання великої кількості різних функцій, які здійснюються безліччю входять в систему частин;

Складність функціонування, тобто зміна однієї змінної тягне за собою зміну багатьох змінних і, як правило, нелінійним чином;

Високий ступінь автоматизації;

Можливість опису надходить в систему обурення в кількісної мірі.

Експлуатація складного ТУ - це безперервний процес, який включає ряд заходів, що вимагають планового, безперервного впливу на ТУ для підтримки його в робочому стані. До таких заходів належать: планове технічне обслуговування, відновлення працездатності після відмови, зберігання, підготовка до роботи та ін. Наведене визначення експлуатації не охоплює всіх тих заходів, які складають процес експлуатації складних систем. Тому під експлуатацією в широкому сенсі слід розуміти процес використання ТУ за призначенням і підтримання його в технічно справному стані.

Стан ТУ визначається сукупністю значень його технічних характеристик. В процесі експлуатації технічні характеристики пристрою змінюються безперервно. Для організації експлуатації важливо розрізняти стану ТУ, що відповідають крайнім або допустимим (граничним) значенням технічних характеристик, які відповідають робочого стану, відмови, станом технічного обслуговування, зберігання, відновлення і т.п. Наприклад, двигун знаходиться в робочому стані, якщо забезпечує необхідну тягу за умови, що значення всіх інших характеристик знаходяться в межах, встановлених у технічній документації. Двигун повинен перебувати в стані технічного обслуговування, якщо значення його технічних характеристик досягли відповідних меж. В цьому випадку негайне його використання за призначенням неможливо.

Основне завдання теорії експлуатації полягає в науковому прогнозуванні станів складних систем або ТУ і виробленні з допомогою спеціальних моделей і математичних методів аналізу та синтезу цих моделей, рекомендацій щодо організації їх експлуатації. При вирішенні основного завдання експлуатації використовується ймовірносно-статистичний підхід до прогнозування та управління станами складних систем і моделювання експлуатаційних процесів.

Деякі питання теорії експлуатації, такі як прогнозування надійності ТУ в умовах експлуатації, організація відновлення ТУ в ході виконання завдання, діагностика відмов в складних системах, визначення необхідної кількості запасних елементів і ін., Отримали достатній розвиток в теорії надійності, теорії відновлення та теорії масового обслуговування , в технічній діагностиці та теорії управління запасами.

1. Основні поняття і визначення

теорії надійності.

Теорія надійності - наука про методи забезпечення і збереження надійності при проектуванні, виготовленні та експлуатації систем.

Здатність будь-якого виробу або системи зберігати свої початкові технічні характеристики в процесі експлуатації визначаються їх надійністю. Фізичний сенс надійності полягає в здатності ТУ зберігати свої характеристики в часі.

Експлуатаційними характеристиками є також готовність до застосування, восстанавливаемость, параметри технічного обслуговування. Надійність може визначатися як самостійної експлуатаційної характеристикою ТУ, так і служити складовою інших експлуатаційних характеристик.

під надійністю розуміється властивість ТУ виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих межах протягом необхідного проміжку часу або необхідної напрацювання в певних умовах експлуатації.

Як випливає з визначення, надійність залежить від того, які функції виконує виріб в часі, протягом якого має бути забезпечено виконання цих функцій, і від умов експлуатації.

У будь-якого виробу багато експлуатаційних показників і необхідно строго обумовлювати в кожному випадку, коли технічні параметри або властивість ТУ слід враховувати при визначенні його надійності.

У зв'язку з цим вводиться поняття працездатності , Яке визначається як стан ТУ, при якому воно здатне виконувати задані функції з параметрами, встановленими вимогами технічної документації. Введення поняття працездатності необхідно для визначення технічних параметрів і властивостей ТУ, що обумовлюють виконання заданих функцій і допустимих меж їх зміни.

З визначення надійності також випливає, що надійність полягає в здатності ТУ зберігати свої початкові технічні характеристики в часі. Однак, навіть найнадійніше ТУ не може зберігати свої початкові технічні характеристики протягом необмеженого часу. Тому говорити про надійність, не визначаючи конкретний проміжок часу, протягом якого ці характеристики повинні забезпечуватися, безглуздо. Крім того, реальна надійність кожного ТУ в значній мірі залежить від умов експлуатації. Будь-яке заздалегідь певне значення надійності справедливо тільки для конкретних умов експлуатації, включаючи режими використання ТУ.

У теорії надійності вводяться поняття елементу та системи. Різниця між ними чисто умовне і полягає в тому, що при визначенні надійності елемент вважають неподільним, а систему представляють у вигляді сукупності окремих частин, надійність кожної з яких визначають окремо.

Поняття елемент і система відносні. Наприклад, не можна вважати, що літак завжди є системою, а один з його двигунів - елементом. Двигун можна вважати елементом, якщо при визначенні надійності розглядати його як єдине ціле. Якщо його розчленувати на складові частини (камеру згоряння, турбіну, компресор і т.д.), кожна з яких має власний значенням надійності, то двигун являє собою систему.

Кількісно визначити або виміряти надійність ТУ набагато складніше, ніж виміряти будь-які його технічні характеристики. Як правило, вимірюється тільки надійність елементів, для чого проводяться спеціальні, іноді досить складні і тривалі випробування або використовуються результати спостережень за їх поведінкою в експлуатації.

Надійність систем розраховується на підставі даних про надійність елементів. В якості відправних даних при визначенні кількісних значень надійності використовуються події, що складаються в порушенні працездатності ТУ і звані відмовами.

під відмовою розуміється подія, після якого ТУ перестає виконувати (частково або повністю) свої функції. Поняття відмови є основним в теорії надійності і правильне з'ясування його фізичної сутності є найважливішою умовою успішного вирішення питань забезпечення надійності.

У деяких випадках система продовжує виконувати задані функції, але з деяких елементах з'являються порушення технічних характеристик. Такий стан елемента називають несправністю.

несправність - стан елемента, при якому він в даний момент не відповідає хоча б одній їх вимог, встановлених як відносно основних, так і другорядних параметрів.

Розглянемо деякі інші поняття, що характеризують експлуатаційні якості ТУ. У деяких випадках потрібно, щоб ТУ не тільки безвідмовно працювало протягом певного проміжку часу, але, не дивлячись на наявність відмов у перервах в роботі, зберігало б в цілому здатність виконувати задані функції протягом тривалого часу.

Властивість ТУ зберігати працездатність з необхідними перервами для технічного обслуговування і ремонтів до граничного стану, визначеного в технічній документації, називається довговічністю . Граничними станами ТУ можуть з'явитися: поломка, граничний знос, падіння потужності або продуктивності, зниження точності і т.д.

Ту може втратити працездатність не тільки при експлуатації, але також в процесі тривалого зберігання, у результаті старіння. Щоб підкреслити властивість ТУ зберігати працездатність в процесі зберігання, введено поняття зберігання, яке має сенс надійності ТУ в умовах зберігання.

сохраняемостью називається властивість ТУ мати обумовлені експлуатаційні показники протягом і після терміну зберігання і транспортування, встановленого в технічній документації.

Важливе значення при визначенні експлуатаційних характеристик ТУ мають поняття терміну служби, напрацювання і ресурсу.

терміном служби називається календарна тривалість експлуатації ТУ до моменту виникнення граничного стану, обумовленого в технічній документації. під напрацюванням розуміється тривалість (в годинах або циклах) або обсяг роботи ТУ (в літрах, кілограмах, т-км і т.д.) до появи відмови . ресурсом називається сумарна напрацювання ТУ до граничного стану, обумовленого в технічній документації.

2. Кількісна міра надійності складних систем

Для вибору раціональних заходів, спрямованих на забезпечення надійності, дуже важливо знати кількісні показники надійності елементів і систем. Особливість кількісних характеристик надійності є їх ймовірносно-статистична природа. Звідси випливають особливості їх визначення і використання. Як показує практика, що надходять в експлуатацію однотипні ТУ, наприклад автомобілі, навіть будучи виготовленими на одному заводі, виявляють різну здатність зберігати свою працездатність. В процесі експлуатації відмови ТУ відбуваються в найнесподіваніші, непередбачені моменти. Виникає питання, чи існують які-небудь закономірності в появі відмов? Існують. Тільки для їх встановлення слід вести спостереження не за одним, а за багатьма ТУ, що знаходяться в експлуатації, і для обробки результатів спостережень застосовувати методи математичної статистики і теорії ймовірностей.

Застосування кількісних оцінок надійності необхідно при вирішенні наступних завдань:

Наукове обгрунтування вимог до новостворюваних систем і виробів;

Підвищення якості проектування;

Створення наукових методів випробувань і контролю рівня надійності;

Обгрунтування шляхів зниження економічних витрат і скорочення часу на розробку виробів;

Підвищення якості та стабільності виробництва;

Розробка найбільш ефективних методів експлуатації;

Об'єктивна оцінка технічного стану знаходиться в експлуатації техніки;

В даний час в розвитку теорії надійності виділяються два основні напрями :

Прогрес техніки і вдосконалення технології виготовлення елементів і систем;

Раціональне використання елементів при проектуванні систем - синтез систем по надійності.

3. Кількісні показники надійності

елементів і систем.

До кількісних показників надійності елементів і систем відносяться:

коефіцієнт надійності R г ;

Імовірність безвідмовної роботи протягом певного часу P ( t ) ;

Середнє напрацювання до першої відмови Т ср для невідновлювальних систем;

Напрацювання на відмову t ср для відновлюваних систем:

інтенсивність відмов λ( t ) ;

Середній час відновлення τ ср ;

μ( t ) ;

функція надійності R г ( t ).

Визначення названих величин:

R г – ймовірність застати виріб в працездатному стані.

P ( t ) - ймовірність того, що за заданий проміжок часу ( t ) система не відмовить.

Т ср - математичне очікування часу роботи системи до першої відмови.

t ср - математичне очікування часу роботи системи між послідовними відмовами.

λ( t ) - математичне очікування кількості відмов в одиницю часу; для простого потоку відмов:

λ( t )= 1/ t ср .

τ ср - математичне очікування часу відновлення системи.

μ( t ) - математичне очікування кількості відновлень в одиницю часу:

μ( t ) \u003d 1 / τ пор.

R г ( t ) - зміна надійності системи за часом.

4. Класифікація систем для цілей розрахунку надійності.

Системи для цілей розрахунку надійності класифікуються за кількома ознаками.

1. За особливостями функціонування в період застосування:

Системи одноразового застосування; це системи повторне використання яких неможливо або недоцільно з яких-небудь причин;

Системи багаторазового застосування; це системи повторне використання яких можливо і може здійснюватися після виконання системою покладених на неї функцій за попередній цикл застосування.

2. За пристосованості до відновлення після появи відмов:

Відновлювані, якщо їх працездатність, втрачена при відмові, може бути відновлена \u200b\u200bв процесі експлуатації;

Невідновлювані, якщо їх працездатність, втрачена при відмові, не підлягає відновленню.

3. За реалізації технічного обслуговування:

Чи не обслуговуються - системи, технічний стан яких не контролюється в процесі експлуатації і не проводяться заходи, спрямовані на забезпечення їх надійності;

Обслуговуються - системи, технічний стан яких контролюється в процесі експлуатації і проводяться відповідні заходи щодо забезпечення їх надійності.

4. По виду реалізованого технічного обслуговування:

З періодичним обслуговуванням - системи в яких заходи щодо забезпечення надійності реалізуються тільки при проведенні планових ремонтно-профілактичних робіт через заздалегідь певні проміжки часу Т про ;

З випадковим періодом обслуговування - системи, в яких заходи щодо забезпечення надійності реалізуються через випадкові проміжки часу, відповідні появі відмов або досягнення системою граничного по працездатності стану;

З комбінованим обслуговуванням - системи, в яких при наявності планових ремонтно-профілактичних робіт мають місце елементи обслуговування з випадковим періодом.

5. Класифікація систем за структурою.

Показники надійності систем залежать не тільки від показників надійності елементів, але і способів «з'єднання» елементів в систему. Залежно від способу «з'єднання» елементів в систему розрізняють блок-схеми: а. послідовні (основне з'єднання); б. паралельне (резервувати з'єднання); в. комбіноване (в блок-схемі має місце і основне і резервувати з'єднання елементів); см. рис. 1.

Мал. 1. Структури систем для цілей розрахунку надійності.

Віднесення структури системи до основної або резервованої не залежить від фізичного відносного розміщення елементів в системі, залежить лише від впливу відмов елементів на надійність всієї системи.

Основні структури системи характеризуються тим, що відмова одного елемента викликають відмову всієї системи.

Резервованими структурами системи називають такі, в яких відмова настає при відмові всіх або певної кількості елементів, що складають систему.

Резервовані структури можуть бути із загальним резервуванням, резервуванням групами елементів і з поелементний резервуванням (див. Рис. 2, а., Б., В.).

Малюнок 2. Варіанти резервування систем.

Класифікаційна належність системи за структурою не є постійною, а залежить від мети розрахунку. Одна і та ж система може бути основною і резервованої; наприклад, яке «з'єднання» мають двигуни чотиримоторного літака? Відповідь двоякий.

Якщо розглядати систему з точки зору техніка, обслуговуючого літак, то двигуни «з'єднані» послідовно, тому що літак не може бути випущений в рейс, якщо хоча б один двигун буде несправним; таким чином, відмова одного елемента (двигуна) означає відмову всієї системи.

Якщо розглядати цю ж систему в польоті, то з точки зору пілотів, вона буде резервованої, тому що система відмовить повністю при відмові всіх двигунів.

6. Класифікація відмов і несправностей систем і елементів.

Відмови мають різну природу і класифікуються за кількома ознаками. Основні з них такі:

- вплив відмови на безпеку роботи : Небезпечний, безпечний;

- вплив відмови на роботу основного механізму : Приводить до простою; знижує продуктивність основного механізму; що не приводить до простою основного механізму;

- характер усунення відмови : Терміновий; не термінові; сумісний з роботою основного механізму; несумісний з роботою основного механізму;

- зовнішній прояв відмови : Явний (очевидний); неявний (прихований);

- тривалість усунення відмови : Короткочасний; тривалий;

- характер виникнення відмови : Раптовий; поступовий; залежний; незалежний;

- причина виникнення відмови : Конструкційний; Виготовлювальне; експлуатаційний; помилковий; природний;

- час виникнення відмови : При зберіганні і транспортуванні; в період пуску; до першого капітального ремонту; після капітельного ремонту.

Всі перераховані види відмов мають фізичну природу і вважаються технічними.

Крім них в системах, що складаються з автономних елементів (машин, механізмів, пристосувань) можуть зустрічатися технологічні відмови.

Технологічні - це відмови, пов'язані з виконанням окремими елементами допоміжних операцій, що вимагають зупинки роботи основного механізму системи.

Технологічні відмови виникають у випадках:

Виконання операцій, що передують циклу роботи основного механізму системи;

Виконання операцій, наступних за циклом основного механізму, але не сумісних з виконанням нового циклу;

Цикл відпрацювання основного механізму системи менше циклу відпрацювання допоміжний елемент в технологічному процесі;

Технологічна операція, яка виконується будь-яким елементом, несумісна з роботою основного механізму системи;

Перехід системи в новий стан;

Невідповідність експлуатаційних умов роботи системи умовами, що вказані паспортними характеристиками механізмів системи.

7. Основні кількісні залежності при розрахунку систем на надійність.

7.1. Статистичний аналіз роботи елементів і системи.

Якісні та кількісні характеристики надійності системи отримують в результаті аналізу статистичних даних про експлуатацію елементів і систем.

При визначенні виду закону розподілу випадкової величини, до якої відносяться інтервали безвідмовної роботи і часу відновлення працездатності, розрахунки виконують в послідовності:

Підготовка досвідчених даних; ця операція полягає в тому, що первинні джерела про роботу систем і елементів аналізуються на предмет виявлення явно помилкових даних; статистичний радий представляється у вигляді варіаційного, тобто розміщеного в міру зростання або зменшення випадкової величини;

Побудова гістограми випадкової величини;

Апроксимація експериментального розподілу теоретичної залежністю; перевірка правильності апроксимації експериментального розподілу теоретичним з використанням критеріїв згоди (Колмогорова, Пірсона, омега-квадрат і т.д.).

Як показують спостереження, проведені в різних областях техніки, потік відмов і відновлень є найпростішим, тобто володіє ординарністю, стаціонарністю і відсутністю післядії.

Надійність складних систем підпорядковується, як правило, експоненціальнимзакону, який характеризується залежностями:

Імовірність безвідмовної роботи:

Функція розподілу часу безвідмовної роботи:

Щільність розподілу часу безвідмовної роботи:

	f (t)

Ці залежності відповідають найпростішого потоку відмов і характеризуються константами:

інтенсивність відмов λ( t ) = const ;

інтенсивність відновлення μ( t ) = const ;

Напрацювання на відмову t ср \u003d 1 / λ ( t ) = const ;

Час відновлення працездатності τ ср \u003d 1 / μ ( t ) = const .

параметри λ( t ), t ср ; μ( t ) і τ ср - отримують в результаті обробки варіаційного ряду по хронометражних наглядом за роботою елементів і систем.

7.2. Розрахунок коефіцієнта надійності елементів.

Коефіцієнт надійності елемента визначають за даними статистичної обробки варіаційних рядів за формулами:

або (1)

а також за показниками інтенсивності відмов і відновлення λ( t ) і μ( t ) :

. (2)

У системах промислового транспорту слід розрізняти технічні і технологічні відмови. Відповідно, характеристиками надійності елементів в технічному і технологічному відносинах є коефіцієнти технічної r т i і технологічної r ci надійності елементів. Надійність елемента в цілому визначається залежністю:

r г i = r т i · r ci . (3)

7.3. Розрахунок технічної надійності системи.

Надійність основної системи (системи послідовно з'єднаних елементів) визначається при наявності тільки технічних відмов залежністю:

при равнонадежних елементах:

де n - кількість послідовно з'єднаних елементів в системі;

При розрахунках кількісних показників надійності резервованих і комбінованих структур систем необхідно знати не тільки їх надійність, але і ненадійність елемента; оскільки надійність r i і ненадійність q i елементи складають повну сума ймовірностей, рівну одиниці, то:

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

Ненадійність резервованої системи (при паралельному з'єднанні елементів) визначається як ймовірність того, що всі елементи системи відмовили, тобто .:

(7)

Надійність, відповідно, визначитися залежністю:

(8)

Або, при равнонадежних елементах

, (9)

де m - кількість резервних елементів.

ступінь ( m + 1) при розрахунку надійності системи пояснюється тим, що в системі один елемент обов'язковий, а кількість резервних може змінюватися від 1 до m .

Як вже було зазначено, резервування в комбінованих системах може бути поелементний, групою елементів і поелементний. Показники надійності систем залежать від виду резервування в комбінованій системі. Розглянемо ці варіанти різних способів розвитку системи.

Надійність комбінованих резервованих систем із загальним резервуванням (системне резервування) визначається залежністю:

(10)

при равнонадежних елементах (отже, підсистем):

(11)

Надійність комбінованих систем з резервуванням групами елементів визначається послідовно; спочатку визначаються надійності резервованих підсистем, потім - надійність системи послідовно з'єднаних підсистем.

Надійність комбінованих систем з поелементний (роздільним) резервуванням визначається послідовно; спочатку визначаються надійності блок-елементів (елемент, резервований одним, двома і т.д. до m елементів), потім - надійність системи послідовно з'єднаних блок-елементів.

Надійність блок-елемента дорівнює:

; (12)

R до j при поелементному резервування дорівнює:

; (13)

або при равнонадежних елементах:

(14)

Розглянемо приклад розрахунку надійності системи без резервування і з різними формами її розвитку (резервування).

Дана система, що складається з чотирьох елементів (див. Рис. 1.):

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

Малюнок 1. Блок-схема (основний) системи.

Надійність основної системи:

0,95 · 0,82 · 0,91 · 0,79 \u003d 0,560.

Надійність комбінованої системи при загальному (системному) резервуванні дорівнюватиме (див. Рис. 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

Малюнок 2. Блок-схема комбінованої системи при системному резервування.

1- (1- 0,560) 2 = 1 – 0,194 = 0,806.

Надійність комбінованої системи при резервуванні групами елементів буде залежати від того, яким чином будуть згруповані елементи; в нашому прикладі елементи групуємо наступним чином (див. рис. 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

Малюнок 3. Блок-схема комбінованої системи при резервуванні групами елементів.

Надійність першої підгрупи R о1 з 1-го і 2-го послідовно з'єднаних елементів буде дорівнює:

0,95 · 0,82 \u003d 0,779;

Надійність блок-елемента першої підгрупи:

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

Надійність другої підгрупи R оП з 3-го і 4-го послідовно з'єднаних елементів буде дорівнює:

0,91 · 0,79 \u003d 0,719.

Надійність блок-елемента другої підгрупи:

= 1 – (1 – 0,719) 2 = 0,921.

надійність системи R кс з двох послідовно з'єднаних підсистем буде дорівнює:

0,951 · 0,921 \u003d 0,876.

Надійність комбінованої системи R до j при поелементному резервування дорівнює добутку надійності блок-елементів, що складаються кожний із одного елемента системи (див. рис. 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

Малюнок 4. Блок-схема комбінованої системи при поелементному резервування.

Надійність блок-елемента визначається за формулою:

;

Для першого елемента: r j 1 = 1 – (1 – 0,95) 2 = 0,997;

Для другого елементу: r j 2 = 1 – (1 – 0,82) 2 = 0,968;

Для третього елемента: r j 3 = 1 – (1 – 0,91) 2 = 0, 992;

Для четвертого елемента: r j 4 = 1 – (1 – 0,79) 2 = 0,956.

Для системи послідовно з'єднаних блок-елементів:

0,997 · 0,968 · 0,992 · 0,956 \u003d 0,915.

Як показує приклад розрахунку, чим більше зв'язків між елементами системи, тим вище її надійність.

7.4. Розрахунок технічної готовності системи.

Параметри готовності системи при наявності технічних і технологічних відмов визначається за формулою:

.

де r г i - технічна надійність елемента;

r ci - технологічна надійність елемента;

r г i - узагальнена надійність елемента.

При резервуванні елементів зміна технічної і технологічної надійності відбувається по різному: технічної - по мультипликативной схемою, технологічною - по адитивної схемою, при цьому максимальна технологічна надійність може дорівнювати одиниці.

Звідси, при дворазовому резервування елемента отримаємо його надійність блок-елемента:

При довільній кількості резервних елементів m:

де m - кількість резервних елементів.

Готовність комбінованих систем визначається аналогічно визначенню надійності при наявності тільки технічних відмов, тобто визначається готовність блок-елементів, а за їхніми показниками готовність всієї системи.

7. Формування оптимальної структури системи.

Як показують результати розрахунків, при розвитку структури системи її надійність асимптотично наближається до одиниці, при цьому вартість в формування системи зростає по лінійної залежності. Оскільки експлуатаційна продуктивність системи є твором її надійності на номінальну (паспортну) продуктивність, то випереджаюче зростання витрат у формування системи при сповільнюється зростання її надійності призведе до того, що витрати, віднесені до одиниці продуктивності будуть збільшуватися і подальший розвиток структури системи стане економічно недоцільним. Таким чином, вирішення питання про доцільною надійності системи є оптимізаційної завданням.

Цільова функція оптимізації системи має вигляд:

де - сумарні витрати на систему; - досягнутий на основі цих витрат коефіцієнт готовності комбінованої системи.

П р и м і р. Вихідні умови: задана основна система виду (див. Малюнок):

Малюнок 5. Структура основної системи, показники надійності

елементів і умовні вартості елементів.

Потрібно визначити оптимальну кратність резервування третього елемента системи (інші елементи не резервуються).

Рішення:

1. Визначаємо надійність основної системи:

0,80 · 0,70 · 0,65 · 0,90 \u003d 0,328.

2. Визначаємо вартість основної системи:

З про \u003d\u003d 20 + 30 + 12 + 50 \u003d 112 у.о.

3. Визначаємо питомі витрати на досягнення даного коефіцієнта готовності основної системи: