Токарев А.Н. Основы теории надежности и диагностика

Подождите немного. Документ загружается.

- полнота и качество эксплуатационно-ремонтной

документации.

Конструктивно-производственные показатели учитываются

при создании машин, но требования к ним вырабатываются

эксплуатационниками, а эксплуатационные - как при создании, так

и при эксплуатации машин.

Следует отметить, что приспособленность машины к ТО и

ремонту закладывается и обеспечивается, в основном, на этапах

проектирования и производства. Именно здесь

обеспечиваются

необходимые эксплуатационные свойства машины.

Конструктивно-производственные показатели

1. Доступность к объекту обслуживания и ремонта

характеризуется:

а) удобством работы исполнителя при выполнении

основных операций ТО и ремонта с минимальным объемом

дополнительных работ. В зависимости от позы, которую

вынужден принимать исполнитель при работе, значительно

изменяется производительность его труда (от 100 до

30 %);

б) пригодностью объекта для выполнения целевых работ

по ТО и ремонту с минимальным объемом дополнительных работ

или вообще без них.

Доступность оценивается коэффициентом доступности К

к объекту технического обслуживания и ремонта.

= 1 - (Т

доп

/ Т

доп

+ Т

осн

где Т

доп

- трудоемкость дополнительных работ (чел/час);

осн

- трудоемкость основной работы (чел/час).

К дополнительным работам относятся такие работы, как

снятие и установка крышек всевозможных люков, панелей,

капотов, демонтаж и монтаж рядом установленного и не

подлежащего съемке оборудования и пр.

Основными работами считаются контрольные,

регулировочные, смазочные, заправочные операции, демонтаж и

монтаж подлежащих замене агрегатов.

2. Контролепригодность - приспособленность

конструкции к проведению проверок теми или иными методами и

средствами контроля. Это важный фактор, от которого зависит

трудоемкость контроля и надежность конструкции.

Контролепригодность оказывает существенное влияние на

внедрение в практику новых, более эффективных методов

выполнения ТО и ремонта.

Контролепригодность оценивается коэффициентом

контроле-пригодности К

, который определяется по формуле:

где Т

- трудоемкость разового контроля i-го агрегата, не

требующего демонтажа с машины (чел/час);

- трудоемкость разового контроля j-го агрегата,

требующего обязательного демонтажа с машины, включая

трудоемкость его демонтажа и монтажа (чел/час);

, n

- число агрегатов в системе (на машине), требующих и

не требующих обязательного демонтажа для контроля,

соответственно;

, К

- частота контроля агрегатов в течение межремонтного

ресурса машины не требующих и требующих демонтажа,

соответственно.

3. Лёгкосъемность - пригодность машины к замене

его деталей с минимальными затратами времени и труда.

Не следует смешивать лёгкосъемность с доступностью.

Деталь может быть доступна, но замена ее при эксплуатации

может быть затруднена.

Лёгкосъемность агрегатов и элементов

автомобиля

оценивается коэффициентом лёгкосъемности К

где Т

дм

- трудоемкость демонтажно-монтажных работ

рассматриваемого агрегата (машины), (чел/час);

∆Т

дм

- отклонение трудоемкости демонтажно-монтажных

∑∑

∑

−=

nн

KTKT

ДМ

∆

−=

работ рассматриваемого агрегата (машины), в сравнении с

базовым показателем (чел/час).

За базовый показатель в данном случае принимается

показатель легкосъемности, заданный в требованиях.

4. Взаимозаменяемость - свойство, при котором из

множества деталей (изделий) можно без выбора взять любую и без

подгонки установить на машину (подшипники, валы, вкладыши и

т.д.). Чем меньше

объем подгоночных работ при замене изделий и

деталей, тем выше степень их взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость оценивается коэффициентом

взаимозаменяемости К

, определяемым по формуле:

ДМПОДГ

ПОДГ

−= 1

где Т

подг

- трудоемкость подгоночных или подстроечных

работ при замене элемента конструкции (чел/час).

5. Унификация - приведение к единообразию деталей,

узлов и агрегатов различных машин. Увеличение количества

одних и тех же изделий на разнотипных машинах намного

упрощает и удешевляет ТО и ремонт, уменьшает номенклатуру

запчастей на складах предприятий, сокращает количество видов

потребной контрольно-

измерительной аппаратуры.

Следует отметить, что вышеописанные коэффициенты К

, К

выражаются в виде безразмерных величин,

изменяющихся в пределах от нуля до единицы. Считается, что

конструкция полностью отвечает предъявленным к ней

требованиям в отношении того или иного ее свойства, если

коэффициент, характеризующий это свойство, равен или близок к

единице.

Эксплуатационные показатели ремонтопригодности

1. Формы и методы организации выполнения ТО и

ремонта. Этот показатель отражает вопросы организации ТО и

ремонта машин в эксплуатации.

Пример: на автомобильном транспорте ТО и ремонт может

выполняться методом комплексных бригад, методом

универсальных бригад, агрегатно-участковым методом и другими

методами. Выбор метода зависит от множества факторов: типа

автомобиля, состояния базы, технического состояния автомобиля

и т.п.

2. Состояние производственно-технической базы.

Это показатель характеризует тип предприятия, его

размеры, количество прикрепленных

к предприятию машин,

оснащенность контрольно-измерительным оборудованием,

оборудованием для проведения ТО и ремонта и т.п. От состояния

производственно-технической базы зависит производительность

труда и трудоемкость ТО.

3. Квалификация специалистов занимающихся ТО и

ремонтом. Этот фактор характеризует уровень подготовленности

специалистов к проведению ТО и ремонта машин. От уровня

квалификации ремонтного персонала

зависит качество

выполнения работ, величина трудоемкости, затрачиваемая на ТО и

ремонт, и, в конечном итоге, себестоимость ТО и ремонта.

4. Полнота удовлетворения требований в запасных

частях. Это степень удовлетворения потребности в запасных

частях на данном предприятии. Это один из наиболее важных

показателей, от которого зависит качество ТО и ремонта.

Качественно можно

отремонтировать машину только при наличии

необходимой номенклатуры запасных частей требуемого качества.

5. Полнота и качество эксплуатационно-ремонтной

документации. Этот фактор отражает степень обеспеченности

ремонтного персонала и эксплуатационников необходимой

документацией. Для эксплуатационников - это правила

эксплуатации машины; для ремонтников - технологические карты

на разборочно-сборочные, регулировочные и ремонтные работы

каждого узла, агрегата и

машины в целом.

2.3.4 Сохраняемость

Сохраняемость - это свойство машины сохранять

исправное и работоспособное состояние в течение срока хранения

и после, а также при транспортировании [2].

К основным показателям сохраняемости относятся;

- средний срок сохраняемости;

- гамма-процентный срок сохраняемости;

- назначенный срок хранения;

- установленный срок хранения.

Средний срок сохраняемости — математическое

ожидание срока сохраняемости объекта. В статистической

трактовке этот показатель определеляют по формуле

сi

ср

∑

где Т

с i

– срок сохраняемости i-того объекта.

Гамма-процентный срок сохраняемости — календарная

продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта,

в течение и после которой показатели безотказности,

долговечности и ремонтопригодности объекта не выйдут за

установленные пределы с вероятностью γ, выраженной в

процентах.

Как и гамма-процентный ресурс, значение гамма-

процентного срока сохраняемости определяют, используя

выражение

()

100

∫

∞

ссс

dTTPTP

Назначенный срок хранения — календарная

продолжительность хранения в заданных условиях, по истечении

которой применение объекта по назначению не допускается

независимо от его технического состояния.

Под установленным сроком сохраняемости понимают

технико-экономически обоснованный срок хранения,

обеспечиваемый конструкцией и эксплуатацией, в пределах кото-

рого показатели безотказности, долговечности и ремонтопри-

годности объекта сохраняются теми

же, какими они были у

объекта до начала его хранения и (или) транспортирования.

Дополнительные свойства надёжности

Для машин, отказы которых представляют угрозу для

людей, персонала и окружающей среды, применяются

дополнительные свойства надёжности, такие как "безопасность" и

"живучесть"

Безопасность - это свойство машин не создавать или

минимизировать угрозу для жизни и здоровья людей, а также

окружающей среды. Для автомобиля типичной является дорожная

и экологическая безопасность.

Под живучестью или отказоустойчивостью (fail-safe

property) понимается свойство машин или системы противостоять

критическому развитию ситуации в момент

или даже после

возникновения неисправности или отказа. Для характеристики

отказоустойчивости в системе оператор-машина в международных

документах применяется термин fool-proof property (дословно

"дуракоустойчивость).

2.3.5 Комплексные показатели надежности

К комплексным показателям относятся:

- коэффициент готовности;

- коэффициент технического использования;

- коэффициент технической готовности;

- коэффициент оперативной готовности.

Коэффициент готовности (К

) — вероятность того, что

объект окажется работоспособным в произвольный момент

времени, кроме планируемых периодов, в течение которых

применение объекта по назначению не предусматривается.

По коэффициенту готовности судят о надёжности объекта

на определенном интервале эксплуатации, поэтому при

нормировании этого показателя необходимо в нормативно-

технической документации указывать интервал эксплуатации

объекта, на котором следует

оценивать К

Среднее статистическое значение К

определяют по

формуле:

ср

где

ср

- среднее время работы объекта до отказа;

ср

- среднее время восстановления объекта после

отказа.

Коэффициент технического использования —

отношение математического ожидания наработки объекта за

некоторый период эксплуатации к сумме математических

ожиданий наработки, продолжительности технических

обслуживании, плановых ремонтов и

внеплановых восстановлений за тот же период эксплуатации.

Рассчитывается К

т.н.

по формуле:

рот

нт

ττ

..0

где τ

т.о.

– продолжительность Т.О.;

– продолжительность текущего ремонта;

Коэффициент технической готовности Kr,

характеризует уровень безотказности, долговечности,

эксплуатационной и ремонтной технологичности машины с

учетом продолжительности простоя при проведении ТО, планово-

предупредительного и капитального ремонтов. С использованием

коэффициента технической готовности определяется уровень

эффективности системы ТО и ремонта машины

LВ

l⋅+

)(1

где B(L) - удельный простой машины, определяемый по

формуле:

кр

ТП

LB +

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−+=

1000

)(

где L2, Lк - наработки между ТО-2 и капитальным

ремонтом, Д2, Дкр - дни простоя в ТО-2 и капитальном ремонте;

Дтп - дни простоя в текущем ремонте; ℓcc – среднесуточная

наработка.

Коэффициент технической готовности используется на

практике в качестве общего критерия оценки качества

функционирования системы профилактики машин.

Коэффициент оперативной готовности — вероятность

того, что объект окажется работоспособным в произвольный

момент времени, кроме планируемых переходов, в течение

которых применение объекта по назначению не

предусматривается, и, начиная с этого момента, объект будет

работать безотказно

в течение заданного интервала времени.

Численное значение коэффициента оперативной

готовности определяют выражения:

(

)

10..

ttРКK

Гго

где

()

.ttР — вероятность безотказной работы объекта в

интервале

()

.tt ;

— момент времени, с которого возникает

необходимость приме- нения объекта по назначению;

— момент времени, когда применение объекта по

назначению прекращается.

Коэффициент готовности (К

) определяют для периода

ожидания работы, непосредственно предшествующего моменту t

когда возникает необходимость в применении объекта.

Глава 3 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ МАШИН

3.1 Математический аппарат для обработки случайных

величин

Как было отмечено ранее, основным понятием в теории

надёжности является отказ. Поскольку отказ - это случайное

событие, то для обработки данных об отказах любой машины

необходимо знать математический аппарат обработки случайных

величин [10,11,12].

Как известно из теории вероятности и

математической

статистики общими характеристиками случайных величин, в том

числе и отказа, являются:

1. Среднее арифметическое значение. Среднее значение

определяет такой показатель, как средняя наработка машины или

его элемента до отказа, который определяется по формуле:

∑

где l

- наработка i-ой машины до отказа;

n - число машин, взятых под наблюдение;

l - средняя наработка машины до отказа.

2. Размах. Понятие размаха в теории статистики

используется в качестве меры рассеивания случайной величины.

= ℓ

max

– ℓ

min

где ℓ

max

- максимальное значение наработки при отказе;

ℓ

min

- минимальное значение наработки при отказе;

– размах.

3. Среднее квадратическое отклонение является также

мерой рассеивания случайной величины. Среднее квадратическое

отклонение наработки до отказа определяется:

∑

−

−−=

nlll

)1/()()(

В некаторах расчётах используется понятие дисперсии:

)(

=eD

4. Коэффициент вариации также характеризует

рассеивание случайной величины с учетом средней величины на-

работки. Коэффициент вариации определяется по формуле:

−

Различают случайные величины с малой вариацией

(V≤0.1), средней вариацией (0.1<V≤0.33) и большой вариацией

(V>0.33).

5. Вероятность - одна из важнейших характеристик

случайной величины. Вероятность - это численная мера степени

объективно существующей возможности появления изучаемого

события. Следует различать статистическую и теоретическую ве-

роятности.

Статистическая (эмпирическая) вероятность - это

величина, определенная на основе статистических данных

полученных при испытаниях.

Теоретическая вероятность - это величина, полученная на

основе расчета значений статистической вероятности, но более

обобщенная, которая может быть распространена на всю гене-

ральную совокупность исследуемых объектов.

Статистическая вероятность появления отказа

представляет собой отношение числа случаев отказов к общему

числу случаев:

)(

)( =

где m(ℓ) - число отказавших элементов (машин) к моменту

наработки ℓ.

Событие, противоположное вероятности отказа, носит

название статистическая вероятность безотказной работы:

lmn

)(

))((

)( −=

−