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
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