Файл: Паньков, Н. П. Надежность автомобильной техники ЧЗХР.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.10.2024

Просмотров: 67

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

этого состояния отражает свойство безотказности и сохраняемости. Значение «О» соответствует неработоспособным состояниям, длительность которых определяется свойством ремонтопригодно-

сти и организацией ремонта.

Продолжительность работы автомобиля до .предельного состо­ яния определяется долговечностью деталей, узлов и агрегатов.

Таким образом, вид функции x(t) определяется безотказ­ ностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью и долговечностью автомобиля. Последствия же отказа автомобиля, которые учиты­

вает и руководствуется потребитель,

імогут

быть

оценены

соот­

ветствующим выбором функционала ?[■*(£)].

 

 

 

 

 

 

Учитывая, что каждый автомобиль

состоит из ремонтируемых,

и перемонтируемых

изделий

(деталей,

приборов

и

узлов),

 

рас­

 

 

 

 

 

 

 

смотрим

изложенные вы­

хЩ

 

 

 

 

 

 

ше

положения

примени­

 

 

 

 

 

 

тельно к каждому из этих

 

 

 

 

 

 

 

классов систем.

 

 

из­

 

 

 

 

 

 

 

Неремонтируемые

 

 

 

момент отказа

 

 

делия. На рис. 2.2 пред­

 

 

 

 

 

ставлено

 

 

графическое

х(Ц

 

 

 

 

 

 

изображение

 

функции

 

 

 

 

 

 

состояний

для

невосста-

 

 

 

 

 

 

 

навливаемых

деталей.

 

 

 

 

 

 

 

Как следует из рисун­

 

 

 

 

 

 

 

ка,

надежность

неремон-

 

 

 

 

м о м ент

 

тируемых

 

деталей

опре­

 

 

 

 

отказа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

деляется

 

их

безотказ­

x (tl

 

 

 

 

 

 

ностью, так

как

для

это­

 

 

 

 

 

 

го класса изделий поня­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тия безотказность, дол­

 

 

 

 

 

момент

 

говечность

и надежность

 

 

 

 

 

отнакарг

 

совпадают.

 

Поэтому

ос­

 

 

 

 

 

 

 

новной

характеристикой

Рис.

2.2

Функция состояний х (t) для

 

надежности

их

является

 

распределение

отказов,

невосстанавливаемых деталей.

 

 

 

 

 

 

 

 

описывающее

вероят­

ностное поведение системы. Распределение

же

отказов опреде­

ляется: плотностью распределения (или

плотностью

вероятности)

отказов

f(t),

интегральной

функцией

распределения

отказов

F(t), функцией

безотказной

работы

(или

кривой

убыли)

P(t).

Каждая

реализация x {(t) характеризуется

 

моментом

 

пе­

рехода

детали

из

одного

состояніия в другое.

Она полностью

определяется законом распределения времени безотказной рабо­ ты и законом распределения времени до предельного состояния. Поэтому оценка реализаций для невосстанавливаемых деталей бу­ дет функцией действительного переменного cp (t).

При t 0, ^ (і) = 0 уравнение можно записать в виде

18


N = M<f(t) = f v ( t ) f ( t ) d t = f ?'(t)P(t)dt,

(2.4)

оо

где

f(t) = F'(t) — плотность

распределения

времени

безотказ­

 

ной работы;

времени

безотказ­

 

F(t) — функция

распределения

 

ной работы;

работы.

 

 

Я(£) = 1— F(t) —- вероятность безотказной

 

На рис. 2.3 представлены в виде графиков интегральные функции F(f) и P(t). Для наработки tt кривые дают два числа, две вероятности: F(t.) — появление отказа и P(t{) — безотказной работы.

Кривая Р (t) позволяет установить важный показатель надеж­ ности—гамма-процентный ресурс, под которым понимают ресурс, который имеет не менее обусловленного числа f°/0 деталей дан­ ного типа. Возьмем подшипники качения. Если для них установ­ лено, что не менее у =90% должны проработать 5000 ч, то это значит, что девяностопроцентный ресурс подшипников равен

5000 ч.

Рассмотрим следующие варианты работы деталей автомобиля.

Вариант 1. Изменение физико-механических свойств деталей пропорционально проработанному времени (рис. 2.4).

2*

19

В этом случае ср(£) = а£, a<p'(f) = a, где а — коэффициент пропорциональности.

Подставляя эти данные в формулу (2.4), получим

 

N = P(t)dt = а Гдр,

(2.5)

о

 

где Ttр — средняя наработка до отказа.

Если а =1, то тогда основной показатель надежности имеет смысл средней наработки до отказа

N = T cp.

(2.6)

Вариант 2. Изъятие некоторых деталей из

эксплуатации

через регламентированное время Грев (это касается в первую очередь деталей рулевого управления и тормозов, рис. 2.5).

щ

Рис. 2.4 Изменение <f(t) пропорРис. 2.5 Изменение <f(t) для деталей,'замеционально проработанному вреняемых через Трес.

мени.

В этом случае <р(t) = a.-t при

t<CTpee и <?(t) = а Тѵес при t >

Трее.

Подставляя эти данные в формулу

(2.4),

получим

 

 

грес

 

 

 

 

 

N = f a P ( t ) d t

 

 

 

(2.7)

О

 

 

 

 

 

Если задать значение а =

- . р т—г— ,

то показатель

на-

дежности 7,ес будет иметь смысл среднего

времени

наработки

на отказ ТСѵ при условии, что детали,

проработавшие

безотказно

время Грее и замененные на новые, не считаются отказавшими.

Подставляя значение а в зависимость (2.7), получим урав­ нение для определения Тср

29


Гpec

1

cp

l - P ( T ' p e c )

dt .

( 2.8)

В заключение рассмотрим следующий пример.

Требуется найти показатели безотказности работы партии подшипников п = 100 шт., которая должна иметь наработку

/до“ 5000 ч.

Испытания показали, что не все подшипники выдержали ис­ пытания: один подшипник вышел из строя через 3000 ч работы,

два подшипника — через

4000 ч и один — через 4500 ч. Значит,

/і = 5000 ч, «і = 4; п'=100—4 = 96.

Определяем общую наработку

£ /,.= 3000+ 2-4000+ 4500+ 96-5000 = 495,5-ІО3 ч.

Находим /=(/,) =

п

= J L - = 0,04 .

'

100

Находим интенсивность отказов, которая соответствует доста­

точно

малой

наработке

А t,

 

 

 

 

 

 

 

l(t) =

 

п.

+

 

= °,8 .1 0 “5

 

 

 

М • п'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем вероятность безотказной работы

 

 

 

 

P(ti) =

 

96

=

0,96

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

Определяем среднюю наработку до отказа

 

 

 

 

2 * ,

 

495,5*103

=

4955 ч.

 

 

 

“ср

Ѣ

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

Из приведенного расчета следует,

что

вероятность

безотказ­

ной работы

партии

подшипников

составила 96% и

оказалась,

выше

заданной

(90%).

 

 

 

 

 

 

Ремонтируемые изделия. В данном случае функции состояний

также

принимают

два

значения — «1»

и «0». Однако,

в отличие

от перемоптируемьгх изделий, значение «0» принимается не толь­ ко после отказа, но и после начала любого вида технического об­ служивания и ремонта.

Таким образом, если изделие ремонтируется в процессе эксплуатации, то его последовательные отказы формируют поток отказов. Поэтому функция x(t) характеризуется параметрами, определяющими соответствующий им поток отказов, законом распределения времени до предельного состояния и законами

21


распределения длительностей различного рода работ по техниче­ скому обслуживанию автомобилей.

Длительность эксплуатации ограничивается достижением 'пре­ дельного состояния, после которого использование детали, узла и агрегата автомобиля становится невозможным или экономически невыгодным. Таким образам, наработка до предельного состоя­

ния

Грес или

ресурс является одним

из показателей надежно­

сти

ремонтируемых изделий.

функции состояний. Сум-

На рис. 2.6

графически изображены

Рис. 2.6 Функция состояний ремонтируемых изделий.

марная наработка в каждом из приведенных выше случаев равна

Тл рес*

Полезная отдача автомобиля пропорциональна доли времени его работоспособного состояния от времени общей эксплуатации Поэтому оценка функционирования его <р[x{t)\ должна состоять, прежде всего, в определении доли времени работоспособного состояния за период работы Тѵа6.

Обозначим ічерез а коэффициент іпролорциональносш работо­ способного состояния автомобиля от времени Общей эксплуата­ ции. Тогда

Траб

ср [*(*)] = -=?— f X(t)dt .

(2.9)

* раб J

О

Поставив это значение в формулу (2.3), получим

^раб

^раб

 

x { t ) d t \ = -* —

^ M [ x (*)]J<# .

(2.10) ,

22

Ho

M[x(t)] = l - Kt (t) + 0 [1 - /Ш 1

= *,(*).

(2.11)

где Kr {t) — вероятность исправного

состояния

автомобиля

 

в момент t.

 

 

 

Если

подставить зависимости (2.11)

в

уравнение

(2.10), то

получим

(2. 12)

о

При а. = 1 получаем, что основным показателем надежности

восстанавливаемых 'систем является коэффициент

готовности.

В автомобилях многие 'системы и агрегаты

предназначены

для непрерывной работы в течение отдельных 'отрезков времени. Оценка их функционирования 'может быть произведена по числу

отказов за время работы, равное

7рес.

 

 

В этом случае

? [* (* )]=

а/Г0 ,

 

(2.13)

 

 

 

 

где

Я0 — число отказов за

время работы

Трес .

 

Подставляя

это выражение ;в

формулу

(2.3), получим

 

 

 

 

 

1рес

 

 

 

 

N = M ( a K ' ) = a j * ( t ) d t ,

 

(2.14)

где

oü(t) — параметр потока

отказов.

 

 

 

Если а =

— , тогда показатель N имеет

среднее значение

 

*

рес

отказов

 

 

 

 

параметра потока

б>ес

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л' = - —

[ 0>(t) d t --=<а .

 

(2.15)

 

 

 

'pe«

J

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

Из изложенного

следует,

что надежность—сложное свойство,

•определяемое показателями

безотказности,

долговечности, ре­

монтопригодности и 'Сохраняемости. В зависимости от вида изде­ лия его надежность может определяться всеми или частью пере­ численных Xарактеристик:

а) »©восстанавливаемых деталей

и

приборов — средней нара­

ботки до отказа;

 

сроком работы — ресурсом

б) деталей с регламентированным

и фиктивным значением среднего времени наработки

на

отказ;

в) ремонтируемых агрегато/в и

узлов — ресурсам

и

средним

•значением параметра потока отказов;

 

готовности (или

техниче­

г) автомобилей —коэффициентом

 

ского использования), ресурсом и различными дополнительными критериями.

23


В тэ;бл. 2.1 приведена номенклатура основных показателей

надежности.

Т а б л и ц а 2.1

Наменклатура основных показателей

надежности

деталей, узлов, агрегатов и автомобилей

Наименование показателей

Размерность

Неремонтируемые детали

Средняя наработка до отказа Гамма-процентный ресурс до замены Средний срок сохранности Гамма-процентный срок сохранности

тыс. км; ТЫС. ч тыс. км•, тыс. ч годы годы

Ремонтируемые детали

Средний ресурс до первого ремонта Гамма-процентный ресурс до первого ремонта Средний ресурс между ремонтами Гамма-процентный ресурс между ремонтами Средний суммарный ресурс (до списания) Средний срок сохранности Гамма-процентный срок сохранности

тыс. км; тыс. ч тыс. км; тыс. ч тыс. км; тыс. ч тыс. км; тыс. ч тыс. км; тыс. ч годы годы

Узлы и агрегаты

Средний ресурс до первого капитального ремонта Гамма-процентный ресурс до первого капитально-

го ремонта Средний ресурс между капитальными ремонтами

Гамма-процентный ресурс между капитальными ремонтами

Средний суммарный ресурс (до списания) Наработка на отказ Удельная трудоемкость технического обслужи-

вания (профилактики)

Удельная трудоемкость текущих ремонтов

Удельная стоимость технического обслуживания, текущих и капитальных ремонтов

Средний срок сохранности Гамма-процентный срок сохранности

Автомобили

Средняя наработка до первого капитального ремонта

Гамма-процентная наработка до первого капитального ремонта

Средняя наработка между капитальными ремойтами

Гамма-процентная наработка между капитальными ремонтами

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

чел - ч

чел - ч

тыс.

км

тыс.

км

чел - ч .

чел - ч

тыс.

км

тыс.

км

руб.

руб.

тыс.

км

тыс.

км

годы

 

 

 

годы

 

 

 

тыс.

км;

тыс.

км

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

тыс.

км;

тыс.

ч

24