Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра транспорта

Курсовая работа

По дисциплине «Основы теории надежности и диагностики»

Выполнил студент, группы ФТ 10-06 В.В. Короленко

Проверил В.В. Коваленко

Принял д.т.н., проф. Н.Ф. Булгаков

Красноярск 2012

ВВЕДЕНИЕ

1 Анализ научно исследовательских работ по надежности и диагностики

2 Оценка показателей надежности транспортных средств

2.2 Точечная оценка

2.3 Интервальная оценка

2.5 Проверка нулевой гипотезы

4 Второй вариационный ряд

5 Оценка показателей процесса восстановления

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

надежность безотказный работа восстановление

Теория и практика надежности изучает процессы возникновения отказов и способы борьбы с ними в составных частях объектов любой сложности - от больших комплексов до элементарных деталей.

Надежность - свойство объекта сохранить во времени в установленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность - сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения состоит из сочетаний свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Существует развернутая система государственных стандартов “Надежность в технике”, описываемая ГОСТ 27.001 - 81.

Основные из них:

ГОСТ 27.002 - 83. Надежность в технике. Термины и определения.

ГОСТ 27.003 - 83. Выбор и нормирование показателей надежности. Основные положения.

ГОСТ 27.103 - 83. Критерии отказов и предельных состояний. Основные положения.

ГОСТ 27.301 -83.Прогнозирование надежности изделий при проектировании. Общие требования.

ГОСТ 27.410 - 83.Методы и планы статистического контроля показателей надежности по альтернативному признаку.

1 Анализ научно исследовательских работ

В статье рассказывается о выдающимся инженере и предпринимателе А.Е. Струве, который был основателем знаменитого Коломенского машиностроительного завода (ныне ОАО «Коломенский завод). Занимался строительством 400 железнодорожных платформ для Московско-Курской дороги. Под его руководством строился самый крупный в Европе железнодорожный мост через Днепр. Наряду с товарными выгонами, платформами и конструкциями мостов на заводе Струве был освоен выпуск паровозов и пассажирских вагонов всех классов, служебных вагонов и цистерн.

В статье описывается деятельность Е.А. и М. Е. Черепановых, которые построили первый в России паровоз. Паровоз, использующий в качестве энергетической установки паровую машину, долгое время был господствующим типом локомотивов и сыграл огромную роль в становлении железнодорожного сообщения

В статье излагается деятельность В. Х. Балашенко, известного создателя путевой техники, заслуженного изобретателя, трижды «Почетного железнодорожника», лауреата Государственной премии СССР. Он с проектировал снегоземлеуборочную машину. Тогда же им был изготовлен передвижной транспортер для загрузки полувагонов и пресс для штамповки противоугонов из старогодних рельсов. Разработал 103 путерихтовочных машины, которые заменили свыше 20 тыс. монтеров пути.

В статье рассказывается о С. М. Сердинове, который занимался технико-экономическим обоснованием и подготовкой первых проектов электрифицируемых участков, разрабатывал образцы электроподвижного состава и оборудования для устройств электроснабжения и в дальнейшем вводил в действие первых электрифицированных участков и их последующей эксплуатации. В дальнейшем С.М. Сердиновым были поддержаны предложения по повышению энергетической эффективности системы переменного тока 25 кВ, разработана и внедрена система 2х25 кВ вначале на участке Вязьма - Орша, а затем на ряде других дорог (более 3 тыс. км).

В статье рассказывается о Б.С. Якоби, который одним из первых в мире, применил созданный им электродвигатель для транспортных целей - движения по Неве катера (бота) с пассажирами. Он создал модель электродвигателя, состоящего из восьми электромагнитов, расположенных попарно на подвижном и неподвижном деревянных барабанах. Впервые применил в своем электродвигателе коммутатор с вращающимися металлическими дисками и медными рычагами, которые при скольжении по дискам обеспечивали токосъем

В статье описываются работы И. П. Прокофьева, который разработал ряд оригинальных проектов, в том числе арочные перекрытия железнодорожных мастерских на станциях Перово и Муром (первые в России рамные трехпролетные конструкции), перекрытие дебаркадера (навес в зоне прибытия и отправления поездов) Казанского вокзала в Москве. Им также разработан проект железнодорожного моста через р. Казанку и ряд типовых проектов подпорных стенок переменной высоты.

В статье описывается деятельность В. Г. Иноземцева, заслуженного деятеля науки РФ, изобретателя тормозной техники, которая используется по сей день. Создал во ВНИИЖТе уникальную лабораторную базу для исследования тормозов поездов большой массы и длины.

В статье рассказывается о Ф. П. Кочневе, докторе технических наук, профессоре. Он разработал научные принципы организации пассажирских перевозок, касающиеся выбора рациональной скорости движения пассажирских поездов и их веса. Важное значение имели решение проблемы рациональной организации пассажиропотоков, разработка системы технико-экономических расчетов для пассажирского движения.

В статье рассказывается о И. Л. Перистом, который установил технологию вождения грузовых поездов повышенного веса, и усовершенствовал работы пассажирской инфраструктуры и формирование крупнейших сетей сортировочных комплексов. Был главным инициатором беспрецедентной по масштабам реконструкции московских вокзалов.

В статье излагается о П. П. Мельникове, выдающимся русском инженере, ученом и организатором в области транспорта, строителья первой в России железной дороги большой протяженности. Строительство продолжалось почти 8 лет.

В статье описывается деятольность И. И. Рерберга. Он российский инженер, архитектор, автор проектов Киевского вокзала, организовал защиту линии от снежных заносов с помощью лесонасаждений. По его инециативе был открыт первый в России шпалопропиточный завод. Создал механические мастерские, которые начали выпуск первых отечественных вагонов. Работал над улучшением условий труда и быта железнодорожников.

В статье рассказывается о русском инженере и ученом в области строительной механики и мостостроения Н. А. Белелюмбском, который разработал больше 100 проектов больших мостов. Общая длина мостов, построенных по его проектам, превышает 17 км. В их число входят мосты через Волгу, Днепр, Обь, Каму, Оку, Неву, Иртыш, Белую, Уфу, Волхов, Неман, Селену, Ингулец, Чу сову ю, Березину и др.

В статье рассказывается о деятельности С. П. Сыромятникова, советского ученого в области паровозостроения и теплотехники, который разработал вопросы проектирования, модернизации и теплового расчета паровозов. Основоположник научного проектирования паровозов; разработал теорию и расчёт тепловых процессов, а также создал теорию топочного процесса паровозных котлов.

В статье описываются работы В. Н. Образцова, который предложил пути решения проблем связанных с проектированием железнодорожных станций и узлов, организовывал планирования сортировочной работы на сети железных дорог, а также вопросы взаимодействия служб железной дороги и различных видов транспорта между собой. Является основоположником науки о проектировании станций и узлов железнодорожного узла.

В статье рассказывается о деятельности П.П. Ротерте, начальника метростроя, организовавшего строительство первой очереди Московского метро. Для первой очереди строительства были утверждены участки: «Сокольники» - «Охотный Ряд», «Охотный Ряд» - «Крымская площадь» и «Охотный Ряд» - «Смоленская площадь». На них предусматривалось сооружение 13 станций и 17 наземных вестибюлей.

2 Оценка показателей надежности железнодорожных средств

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 Оценка средней наработки на отказ

В результате статистической обработки вариационных рядов получают выборочные характеристики, которые необходимы для дальнейших расчетов.

2.2 Точечная оценка

Точечной оценкой средней наработки до отказа элемента АТС между заменами является выборочная средняя, тыс.км:

где Li - i-й член вариационного ряда, тыс. км;

N - Объем выборки.

Количество членов вариационного ряда N=32.

Lср=1/32 3928 = 122,75

Дисперсия (несмещенная) точечной оценки средней наработки до отказа, (тыс. км)2:

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

Среднее квадратичное отклонение, тыс. км,

S(L) = = 55,39471

Коэффициент вариации точечной оценки средней наработки до отказа

Параметр формы Вейбулла - Гнеденко в определим по таблице 11 в зависимости от полученного коэффициента вариации V.

Если по коэффициенту вариации сложно определить форму в, то производим расчет формы в по следующему алгоритму:

1. Разбиваем полученный коэффициент вариации на сумму двух чисел, причем по одному из них определяем значение формы в из таблицы

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

2. Находим по таблице 11 значение формы в для коэффициента вариации, разложенного в сумме и следующего значения формы в

для V1 = 0, 44 в1 = 2,4234

для V2 = 0,46 в2 = 2,3061

3. Находим разницу?V и?в для найденных нами значений

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

В = 2,4234 - 2, 3061 = 0,1173

4. Составляем пропорцию

5. Находим значение формы в для коэффициента вариации V = 0,45128

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

Определим д при б=0,90, для чего рассчитаем уровень значимости е и выберем из таблицы 12 значение (64):

Квантиль распределения:

Требуемая точность оценки средней наработки до отказа:

е=(1-0,9)/2 = 0,05

Расчетное значение предельной относительной ошибки:

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

2.3 Интервальная оценка

С вероятностью б можно утверждать, что средняя наработка до отказа токоприемника Л-13У находится в интервала , что и является интервальной оценкой.

Нижняя и верхняя границы данного интервала следующие:

Lсрн = 122,75*(1-0,1441) = 105,0617

Lсрв = 122,75*(1+0,1441) = 140,4382

В итоге получаем точечную и интервальную оценки средней наработки до отказа токоприемника Л-13У - одного из количественных показателей безопасности. Для невосстанавливаемых элементов он является одновременно и показателем долговечности - средним ресурсом.

2.4 Оценка параметра масштаба закона Вейбулла - Гнеденко

Точечную оценку параметра масштаба а закона Вейбулла - Гнеденко, рассчитываем по формуле, тыс.км:

где Г(1+1/в) - гамма - функция по аргументу х=1+1/в, которая берется из таблицы 12 в зависимости от коэффициента вариации V. Чтобы найти, гамма - функцию Г(1+1/в) воспользуемся тем же алгоритмом аналогично оценки параметра формы в закона Вейбулла - Гнеденко.

Г(1=1/в) = 0,8862

Получаем соответственно нижнюю границу параметра масштаба

Верхнюю границу

2.5 Проверка нулевой гипотезы

Соответствие закона Вейбулла-Гнеденко экспериментальному распределению проверяем по X2 - критерию согласия Пирсона. Нет оснований для отклонения нулевой гипотезы при соблюдении условия

Х2расч < Х2табл(,к), (2.9)

где - значение критерия, вычисленное по экспериментальным данным;

Критическая точка (табличное значение) критерия при уровне значимости и числе степени свободы (см. Таблица 12 приложение 1) .

Уровень значимости обычно берут равным одному из значений ряда: 0.1, 0.05, 0.025, 0.02, 0.01.

Число степеней свободы

k = S - 1 - r, (2.10)

где S - количество частичных интервалов выборки;

r - количество параметров предполагаемого распределения.

При двухпараметрическом законе Вейбулла - Гнеденко k = S-3.

Нулевая гипотеза проверяется по следующему алгоритму:

S = 1+3,32*lnN (2.11)

Разделить на S интервалов размах вариационного ряда, т.е. разность между наибольшим и наименьшим числами. Границы интервалов находят по формуле

где j - 1,2,….,S.

Определить эмпирические частоты, т.е. nj - количество членов вариационного ряда, попавших в j -й интервал. При возникновении нулевого интервала (nj = 0) этот интервал делят на две части и присоединяют к соседним с пересчетом их границ и общего количества интервалов.

где j = 1,2,…,S.

Функцию распределения отказов, входящую в формулу (14), определяем по формуле (для закона Вейбулла-Гнеденко).

3) Определить расчетное значение критерия

Храсч2 = (2.15)

Оценку Х2 - критерия рассмотрим на ранее приведенном примере вариационного ряда.

1) Количество интервалов S = 1+3.332*ln316. Число степеней свободы к = 6 - 3 = 3. Уровень значимости примем равным 0,1. Табличное значение критерия Х2табл (0,1;3) =6,251 (см. Таблица 12) . Размах вариационного ряда 224-35=189 тыс. км делится на 6 интервалов: 189/6=31,5 тыс.км. Необходимо учесть, что первый интервал начинается с нуля, а последний оканчивается в бесконечности.

Таблица 1 - Расчет эмпирических частот

2) Рассчитываем теоретические частоты по формуле (2.13) и определяем расчетное значение критерия Х2расч по формуле (2.15). Для наглядности расчет сведен в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчет Х2- критерия согласия Пирсона

3)В результате получаем, что расчетное значение критерия:

Х2расч =33,968 - 32 = 1,968

Х2расч = 1,968 Х2табл=6,251

Нулевая гипотеза принимается.

3 Оценка количественных характеристик безотказности и долговечности

3.1 Оценка вероятности безотказной работы

Рассчитываем количественные характеристики безотказности на примере тормозной системы. Оценка вероятности безотказной работы токоприемника Л-13У ведется по закону Вейбулла-Гнеденко, используя формулу:

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

Интервальную оценку определяют, подставив соответственно в формулу (3.1) значений ан и ав вместо а.

Таблица 3 - Точечная оценка вероятности безотказной работы тормозной системы до первого отказа

L, тыс. км.

Рисунок 1 - График вероятности безотказной работы токоприемника Л-13У

3.2 Оценка гамма-процентной наработки до отказа

Согласно ГОСТ 27.002 - 83 гамма-процентной наработки до отказа Lj , тыс.км,- это наработка, в течение которой отказ элемента АТС не возникает с вероятностью j . Для невосстанавливаемых элементов он является одновременно показателем долговечности - гамма - процентным ресурсом (наработкой, в течении которой элемент АТС не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью j). Для закона Вейбулла - Гнеденко его точечная оценка, тыс.км,

Lj = a*(-ln(j/100))1/в. (3.2)

Вероятность j возмем равную соответственно 90%. Тогда получаем:

3.3 Оценка интенсивности отказов

Интенсивность отказов (L), тыс. км-1, - условная плотность вероятности возникновения отказа токоприемника Л -13У, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.

Для закона Вейбулла - Гнеденко его точечная оценка, отказ, тыс.км,

(L) = в/ав*(L)в-1. (3.3)

в=2,3577; а=138,1853

Интервальную оценку определяют при подстановке в формулу (3.3) вместо а значений aн и aв.

Таблица 4 - Точечная оценка интенсивности отказов токоприемника Л-13У

L, тыс. км.

Рисунок 2 - График интенсивности отказов токоприемника Л-13У

3.4 Оценка плотности распределения отказов

Плотность распределения отказов f(L) , тыс.км-1, - это плотность вероятности того, что наработка токоприемника Л-13У до отказа окажется меньше L. Для закона Вейбулла - Гнеденко:

f(L) = в/а*(L/a)в-1 * (3.4)

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

Таблица 5 - Плотность распределения наработок до отказа токоприемника Л-13У

Рисунок 3 - График плотности распределения отказов токоприемника Л-13У

4 Второй вариационный ряд для упрощения задачи рассчитываем с помощью программы ЭВМ.

Вариационный ряд:

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

В результате расчета получаем следующие таблицы и графики.

Таблица 6 - исходные данные оценки средней наработки до отказа

Таблица 7 - Расчет Х2- критерия согласия Пирсона

Х2расч = 1,6105 Х2табл=11,345

Нулевая гипотеза принимается.

Таблица 8 - Точечная оценка вероятности безотказной работы токоприемника Л-13У

L, тыс. км.

Рисунок 4 - График вероятности безотказной работы токоприемника Л-13У

Таблица 9 - Точечная оценка интенсивности отказов токоприемника Л-13У

L, тыс. км.

Рисунок 5 - График интенсивности первых отказов токоприемника Л-13У

Таблица 10 - Плотность распределения наработок до отказа токоприемника Л-13У

Рисунок 5 - График плотности распределения отказов токоприемника Л-12У

Таблица 11 - Результаты расчета основных параметров 1-го, 2-го вариационных рядов

Показатель	Первый ряд	Второй ряд

5 Оценка показателей процесса восстановления (графоаналитический метод)

Произведем расчет оценку средней наработки до первого, второго восстановления:

Произведем расчет оценку среднего квадратичного отклонения до первого, второго восстановления:

Произведем расчет функции композиции распределения до первого, второго, третьего восстановления, рассчитанные данные занесем в таблицу.

Расчет функций композиции распределения наработок до замен элементов токоприемника Л-13У произведем по формуле:

где lcp - средняя наработка на отказ;

Up - квантиль распределения;

К - среднеквадратическое отклонение

Таблица 12 - Расчет функции композиции распределения наработок до замен

		l№ср±Uр?у№к	lІср±Uр?уІк

Произведем графическое построение функций композиций распределения. Рассчитаем значения ведущей функции и параметра потока отказов на выбранных нами интервалах. Рассчитанные данные занесем в таблицы и произведем графическое построение (смотреть рисунок 6).

Расчет производится графоаналитическим методом, показатели снимаются с полученного графика и заносятся в таблицу.

Таблица 13 - Определения ведущей функции

Параметр потока отказов определяется по формуле:

подставим значения для

Рассчитаем параметр потока отказов для других значений пробега, результат занесем в таблицу.

Таблица 13 - Определение параметра потока восстановления

Рисунок 6 - Графоаналитический метод расчета характеристик процесса восстановления, ?(L) и щ(L) токоприемника Л-13У

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведения курсовой работы, закреплены теоретические знания по дисциплине «Основы теории надежности и диагностики», «Основы работоспособности технических систем». По первой выборке были произведены: оценка среднего технического ресурса до замены элементов ТС (точечная оценка); расчет доверительного интервала среднего технического ресурса ТС; оценка параметра масштаба закона Вейбулла-Гнеденко; оценка параметров нулевой гипотезы, оценка характеристик теории вероятности: плотности вероятности и функции распределения отказов f(L), F(L); оценка вероятности безотказной работы; определение потребности в запасных частях; оценка гамма - процентной наработки до отказа; оценка интенсивности отказов; оценка показателей процесса восстановления (графоаналитическим методом); расчет ведущей функции восстановления; расчет параметра потока восстановления; графоаналитический метод расчета ведущей функции и параметра потока восстановления. Второй вариационный ряд посчитан в разработанной, специально для студентов, программе ЭВМ “Модель статистического оценивания характеристик надежности и эффективности техники”.

Система оценки надежности позволяет не только постоянно следить за техническим состоянием парка подвижного состава, но и управлять их работоспособностью. Облегчается оперативное планирование производства, управление качеством ТО и ремонта железнодорожных средств.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Булгаков Н. Ф., Бурхиев Ц. Ц. Управление качеством профилактики автотранспортных средств. Моделирование и оптимизация: Учеб. пособие. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. 184 с.

2 ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

3 Касаткин Г. С. Журнал «Железнодорожный транспорт» №10, 2010 год.

4 Касаткин Г. С. Журнал «Железнодорожный транспорт» №4, 2010 год.

5 Садчиков П.И., Зайцева Т.Н. Журнал «Железнодорожный транспорт» №12, 2009 год.

6 Прилепко А. И. Журнал «Железнодорожный транспорт» №5, 2009 год.

7 Шилкин П.М. Журнал «Железнодорожный транспорт» № 4, 2009 год.

8 Касаткин Г.С. Журнал «Железнодорожный транспорт» № 12, 2008 год.

9 Балабанов В.И. Журнал «Железнодорожный транспорт» № 3, 2008 год.

10 Анисимов П.С. Журнал «Железнодорожный транспорт» № 6, 2006 год.

11 Лёвин Б.А. Железнодорожный транспорт» № 3, 2006 год.

12 ХРеферат. Cтроитель первой в России железной дороги. http://xreferat.ru.

13 Новости ГЖД. Бронзовый бюст Ивану Рербергу. http://gzd.rzd.ru.

14 Вебсиб. Николай Аполлонович Белелюбский. http://www.websib.ru.

15 Сыромятников С. П. Библиография ученых СССР. "Известия АН СССР. Отд. технич. наук", 1951, № 5.64с.

16 Википедия. Свободная энциклопедия. В. Н. Образцов. http://ru.wikipedia.org.

17 Касаткин Г.С. Касаткин«Железнодорожный транспорт» № 5 2010 год.

18 Новости ГЖД. Выдающейся деятель железнодорожной отрасли. http://www.rzdtv.ru.

19 Методическое пособие «Основы теории надежности и диагностики». 2012

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Оценка показателей надежности железнодорожного колеса в тележечной системе подвижного состава. Плотность распределения наработки. Оценка средней наработки до первого отказа. Основы диагностики автосцепного устройства на железнодорожном транспорте.

курсовая работа , добавлен 28.12.2011


Факторы, определяющие надежность авиационной техники. Классификация способов резервирования. Оценка показателей надежности системы управления вертолета Ми-8Т. Зависимость вероятности безотказной работы и вероятности появления отказа от наработки.

дипломная работа , добавлен 10.12.2011


Устройство токарно-винторезного станка. Анализ надежности его системы. Расчет вероятности отказа электро- и гидроооборудования, механической части методом "дерева событий". Оценка риска профессиональной деятельности авиатехника по планеру и двигателям.

курсовая работа , добавлен 19.12.2014


Определение статистических вероятностей безотказной работы. Преобразование значений наработки до отказа в статистический ряд. Оценка вероятности безотказной работы некоторого блока в электронной системе управления электровоза. Схема соединения блоков.

контрольная работа , добавлен 05.09.2013


Рассмотрение основ вычисления вероятности безотказной работы машины. Расчет средней наработки до отказа, интенсивности отказов. Выявление связи в работе системы, состоящей из двух подсистем. Преобразование значений наработки в статистический ряд.

контрольная работа , добавлен 16.10.2014


Расчет показателей эксплуатационной надежности грузовых вагонов. Методика сбора статистических данных о причинах отцепок вагонов в текущий ремонт. Оценка показателей их эксплуатационной надежности. Определение перспективных значений количества поездов.

курсовая работа , добавлен 10.11.2016


Общие сведения об электрических цепях электровоза. Расчет показателей надежности цепей управления. Принципы микропроцессорной бортовой системы диагностирования оборудования. Определение эффективности применение систем диагностики при ремонте электровоза.

дипломная работа , добавлен 14.02.2013


Надежность и ее показатели. Определение закономерностей изменения параметров технического состояния автомобиля по наработке (времени или пробегу) и вероятности его отказа. Формирование процесса восстановления. Основные понятия о диагностике и ее виды.

курсовая работа , добавлен 22.12.2013


Общие принципы технической диагностики при ремонте авиационной техники. Применение технических средств измерений и физических методов контроля. Виды и классификация дефектов машин и их частей. Расчет оперативных показателей надежности воздушных судов.

дипломная работа , добавлен 19.11.2015


Методы статистической обработки информации об отказах аккумуляторов. Определение характеристик надежности. Построение гистограммы опытных частот по пробегу. Нахождение величины критерия согласия Пирсона. Интервальная оценка математического ожидания.

Оценка показателя надежности это числовые значения показателей определяемые по результатам наблюдений за объектами в условиях эксплуатации или специальных испытаний на надежность. При определении показателей надежности возможны два варианта: вид закона распределения наработки известен...

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

PAGE 2

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«Основы теории надежности и диагностики»

1. Задание

По результатам испытаний изделий на надёжность по плану [ N v z ] получены следующие исходные данные для оценки показателей надежности:
- 5 выборочных значений наработки до отказа (единица измерения: тыс. час): 4,5; 5,1; 6,3; 7,5; 9,7.
- 5 выборочных значений наработки до цензурирования (т. е. 5 изделий остались в работоспособном состоянии к моменту окончания испытаний): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0.

Определить:

- точечную оценку средней наработки до отказа;

- с доверительной вероятностью нижние доверительные границы и;
- построить в масштабе следующие графики:

функцию распределения;

вероятность безотказной работы;

верхнюю доверительную границу;

нижнюю доверительную границу.

1. Введение

Расчетная часть практической работы содержит оценку показателей надежности по заданным статистическим данным.

Оценка показателя надежности – это числовые значения показателей, определяемые по результатам наблюдений за объектами в условиях эксплуатации или специальных испытаний на надежность.

При определении показателей надежности возможны два варианта:

Вид закона распределения наработки известен;

Вид закона распределения наработки не известен.

В первом случае применяют параметрические методы оценки, при которых сначала оценивают параметры закона распределения, входящие в расчетную формулу показателя, а затем определяют показатель надежности, как функцию от оцененных параметров закона распределения.

Во втором случае применяются непараметрические методы, при которых показатели надежности оценивают непосредственно по опытным данным.

1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Количественные показатели надежности подвижного состава можно определить по представительным статистическим данным об отказах, полученным в процессе эксплуатации или в результате специальных испытаний, поставленных с учетом особенностей работы конструкции, наличия или отсутствия ремонтов и других факторов.

Исходная совокупность объектов наблюдения носит название генеральной совокупности. По охвату совокупности различают 2 вида статистических наблюдений: сплошное и выборочное. Сплошное наблюдение, когда изучается каждый элемент совокупности, сопряжено со значительными затратами средств и времени, а иногда вообще физически неосуществимо. В таких случаях прибегают к выборочному наблюдению, в основе которого лежит выделение из генеральной совокупности некоторой её представительной части – выборочной совокупности, которую также называют выборкой. По результатам изучения признака в выборочной совокупности делают заключение о свойствах признака в генеральной совокупности.

Выборочный метод может использоваться в двух вариантах:

Простой случайный отбор;

Случайный отбор по типическим группам.

Деление выборочной совокупности на типические группы (например, по моделям полувагонов, по годам постройки и т.д.) дает выигрыш в точности при оценивании характеристик всей генеральной совокупности.

Как бы обстоятельно не было поставлено выборочное наблюдение, число объектов всегда конечно, а поэтому и объем опытных (статистических) данных всегда ограничено. При ограниченном объеме статистического материала можно получить лишь некоторые оценки показателей надежности. Несмотря на то, что истинные значения показателей надежности не случайны, их оценки всегда являются случайными (стохастическими), что связано со случайностью выборки объектов из генеральной совокупности.

При вычислении оценки обычно стремятся выбрать такой способ, чтобы она была состоятельной, несмещенной и эффективной. Состоятельной называется оценка, которая при увеличении числа объектов наблюдения сходится по вероятности к истинной величине показателя (усл.1).

Несмещенной называется оценка, математическое ожидание которой равно истинной величине показателя надежности (усл.2).

Эффективной называется оценка, дисперсия которой по сравнению с дисперсиями всех остальных оценок является наименьшей (усл.3).

Если условия (2) и (3) выполняются только при N , стремящимся к нулю, то такие оценки называются соответственно асимптотически несмещенными и асимптотически эффективными.

Состоятельность, несмещенность и эффективность являются качественными характеристиками оценок. Условия (1)-(3) позволяют для конечного числа объектов N наблюдения записать лишь приближенное равенство

a~â(N )

Таким образом, оценка показателя надежности â(N ), подсчитанная по выборочной совокупности объектов объема N применяется в качестве приближенного значения показателя надежности для всей генеральной совокупности. Такая оценка носит название точечной.

Учитывая вероятностный характер показателей надежности и значительный разброс статистических данных об отказах, при использовании точечных оценок показателей вместо истинных их значений важно знать, каковы пределы возможной ошибки, и какова ее вероятность, то есть важно определить точность и достоверность используемых оценок. Известно, что качество точечной оценки тем выше, чем на большем статистическом материале она получена. Между тем, точечная оценка сама по себе не несет никакой информации об объеме данных, на которых она получена. Этим определяется необходимость интервальных оценок показателей надежности.

Исходные данные для оценки показателей надежности обусловлены планом наблюдений. Исходными данными для плана { N V Z } являются:

Выборочные значения наработки до отказа;

Выборочные значения наработки машин, оставшихся работоспособными за время наблюдений.

Наработка машин (изделий), оставшихся работоспособными за время испытаний называется наработкой до цензурирования.

Цензурирование (отсечение) справа – это событие, приводящее к прекращению испытаний или эксплуатационных наблюдений объекта до наступления отказа (предельного состояния).

Причинами цензурирования являются:

Разновременность начала и (или) окончания испытаний или эксплуатации изделий;

Снятие с испытаний или эксплуатации некоторых изделий по организационным причинам или из-за отказов составных частей, надежность которых не исследуется;

Перевод изделий из одного режима применения в другой в процессе испытаний или эксплуатации;

Необходимость оценки надежности до наступления отказов всех исследуемых изделий.

Наработка до цензурирования – это наработка объекта от начала испытаний до наступления цензурирования. Выборка, элементами которой являются значения наработки до отказа и до цензурирования, называется цензурированной выборкой.

Однократно цензурированная выборка – это цензурированная выборка, в которой значения всех наработок до цензурирования равны между собой и не меньше наибольшей наработки до отказа. Если значения наработок до цензурирования в выборке не равны между собой, то такая выборка является многократно цензурированной.

1. Оценка показателей надёжности НЕПАРАМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

1 . Наработки до отказа и наработки до цензурирования выстраиваем в общий вариационный ряд в порядке неубывания наработок (наработки до цензурирования помечены *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Вычисляем точечные оценки функции распределения за наработку по формуле :

где - количество работоспособных изделий j -го отказа в вариационном ряду.

3. Вычисляем точечную оценку средней наработки до отказа по формуле :

где;

Тыс. час.

4. Точечную оценку безотказной работы за наработку тыс. час определяем по формуле:

где;

5. Вычисляем точечные оценки по формуле:

6. По вычисленным значениям и строим графики функций распределения наработки и функции надежности.

7. Нижнюю доверительную границу для средней наработки до отказа вычисляем по формуле:

Где - квантиль нормального распределения, соответствующая вероятности. Принимается по таблице в зависимости от доверительной вероятности.

По условию задания доверительная вероятность. Выбираем из таблицы соответствующее ей значение.

Тыс. час.

8 .Значения верхней доверительной границы для функции распределения вычислим по формуле:

где - квантиль ХИ-квадрат распределения с числом степеней свободы. Принимается по таблице в зависимости от доверительной вероятности q .

Фигурные скобки в последней формуле означают взятие целой части числа, заключённого в эти скобки.

Для;
для;
для;
для;
для.

9. Значения нижней доверительной границы вероятности безотказной работы определяем по формуле:

10. Нижнюю доверительную границу вероятности безотказной работы при заданной наработке тыс. час определяем по формуле :

где; .

Соответственно

11. По вычисленным значениям и строим графики функций верхней доверительной границы и нижней доверительной границы что и ранее построенные модели точечных оценок и

1. ВЫВОД ПО ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ

При исследовании результатов испытаний изделий на надежность по плану [ N v z ] получены значения следующих показателей надежности:

Точечную оценку средней наработки до отказа тыс. час;
- точечную оценку вероятности безотказной работы за наработку тыс. час;
- с доверительной вероятностью нижние доверительные границы тыс. час и;

По найденным значениям функции распределения, вероятности безотказной работы, верхней доверительной границы и нижней доверительной границы построены графики.

На основе проведенных расчетов можно решать аналогичные задачи, с которыми инженеры сталкиваются на производстве (например, при эксплуатации вагонов на ж. д.).

1. СпиСок литературы
2. Четыркин Е. М., Калихман И. Л. Вероятьность и статистика. М.: Финансы и статистика, 2012. – 320 с.
3. Надежность технических систем: Справочник/ Под ред. И. А. Ушакова. – М.: Радио и связь, 2005. – 608 с.
4. Надежность машиностроительной продукции. Практическое руководство по нормированию, подтверждению и обеспечению. М.: Изд-во стандартов, 2012 . – 328 с.
5. Методические указания. Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальны данным. РД 50-690-89. Введ. С. 01.01.91 г. М.: Изд-во стандартов, 2009. – 134 с. Группа Т51.
6. Болышев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. М.: Наука, 1983. – 416 с.
7. Киселёв С.Н., Савоськин А.Н., Устич П.А., Зайнетдинов Р.И., Бурчак Г.П. Надежность механических систем железнодорожного транспорта. Учебное пособие. М.: МИИТ, 2008 -119 с.

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
5981.		ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ	450.77 KB
	Надежностью называют свойство объекта машины прибора механизма детали выполнять заданные функции сохраняя во времени значения эксплуатационных показателей в заданных пределах соответствующих заданным режимам и условиям использования технического обслуживания ремонтов хранения и. Безотказностью называют свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Наработкой называют продолжительность или объем работы объекта. Долговечность свойство объекта сохранять...
2199.		Основы технической диагностики	96.49 KB
	Межпредметные связи: Обеспечивающие: информатика математика вычислительная техника и МП системы программирования. определяется состояние больного медицинская диагностика; или состояние технической системы техническая диагностика. Технической диагностикой называется наука о распознавании состояния технической системы. Как известно наиболее важным показателем надежности является отсутствие отказов во время функционирования работы технической системы.
199.		Предмет и задачи дисциплины «Основы контроля и технической диагностики»	190.18 KB
	Техническим состоянием называется совокупность подверженных изменению в процессе производства и эксплуатации свойств объекта характеризующих степень его функциональной пригодности в заданных условиях целевого применения или место дефекта в нём в случае несоответствия хотя бы одного из свойств установленным требованиям. Вовторых техническое состояние является характеристикой функциональной пригодности объекта только для заданных условий целевого применения. Это связано с тем что в разных условиях применения требования к надёжности объекта...
1388.		Разработка и реализация программного обеспечения ориентированного на определение вероятностных характеристик надежности элементов по наблюдениям вероятностных характеристик надежности всей системы	356.02 KB
	Естественным подходом, эффективно применяемым при исследовании СС, является использование логико-вероятностных методов. Классический логико-вероятностный метод предназначен для исследования характеристик надёжности структурно-сложных систем
17082.		РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ, ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПО ПАРАМЕТРАМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ РАДИО- И ОПТИЧЕСКИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ДУГОВОГО ТОКОСЪЕМА	2.32 MB
	Проблема обеспечения надежного токосъема приобретает все большее значение т. Решение проблемы обеспечения высокой надежности КС и качественного токосъема проводится в направлении совершенствования и разработки методов расчета создание новых более совершенных конструкций КС токоприемников и их взаимодействия. Значительный вклад в разработку теории методов расчета в решение проблем обеспечения качественного токосъема построения систем и средств контроля основных параметров КС внесли и вносят ученые и инженеры практически всех...
3704.		Основы теории судна	1.88 MB
	Пособие для самоподготовки Остойчивость морского судна Измаил – 2012 Пособие по курсу Основы теории судна разработано старшим преподавателем кафедры СВиЭС Домбровским В.Чимшыр В Пособии рассмотрены вопросы контроля и обеспечения остойчивости морских судов представлен перечень вопросов решаемых судоводителем по поддержанию судна в мореходном состоянии и даны краткие пояснения по каждому вопросу. В приложениях материалы пособия изложены в последовательности необходимой для понимания изучающим курс Основы теории судна.
4463.		Основы теории вероятностей	64.26 KB
	Испытание, событие. Классификация событий. Классическое, геометрическое и статистическое определения вероятности. Теоремы сложения вероятностей. Теоремы умножения вероятностей. Формула полной вероятности. Формулы Бейеса. Схема независимых испытаний. Формула Бернулли
13040.		ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЕРОЯТНОСТЕЙ	176.32 KB
	Отголоски этого сохраняются и поныне что видно из примеров и задач приводимых во всех руководствах по теории вероятностей в том числе и в нашем. Они договариваются что тот кто первым выиграет шесть партий получит весь приз. Предположим что в силу внешних обстоятельств игра прекращается до того как один из игроков выиграл приз например один выиграл 5 а второй 3 партии. Однако правильный ответ в этом конкретном случае гласит что справедливым является раздел в отношении 7:1.
2359.		Основы теории погрешностей	2.19 MB
	Численные методы решения нелинейных уравнений с одним неизвестным. Численные методы решения систем линейных уравнений. При решении конкретной задачи источником погрешностей окончательного результата могут быть неточность начальных данных округления в процессе счета а также приближённый метод решения. В соответствии с этим будем разделять погрешности на: погрешности изза начальной информации неустранимая погрешность; погрешности вычислений; погрешности метода.
5913.		Основы теории управления	578.11 KB
	Линейные автоматические системы. Современные системы управления Р. Системы управления с обратной связью. Найквист предложил критерий устойчивости по частотным характеристикам системы в разомкнутом состоянии а в 1936 г.

Изложены основы теории надежности и диагностики применительно к наиболее емкой составляющей системы человек - автомобиль - дорога - среда. Представлены основные сведения о качестве и надежности автомобиля как технической системы. Даны основные термины и определения, приведены показатели надежности сложных и расчлененных систем и методы их расчета. Уделено внимание физическим основам надежности автомобиля, методам обработки информации о надежности и методам испытания на надежность. Показаны место и роль диагностирования в системе технического обслуживания и ремонта автомобилей в современных условиях.
Для студентов высших учебных заведений.

Понятия «качество» и «надежность» машин.
Жизнь современного общества немыслима без использования самых разнообразных по конструкции и назначению машин, которые преобразуют энергию, материалы, информацию, изменяют жизнь людей и окружающую среду.
Несмотря на огромное разнообразие всех машин, в процессе их развития применяют единые критерии для оценки степени их совершенства.

В условиях рыночных отношений создание большинства новых машин требует соблюдения важнейшего условия конкурентоспособности, а именно придания им новых функций и высоких технико-экономических показателей их использования.
Для эффективного использования машин необходимо, чтобы они обладали высокими показателями качества и надежности.

Международный стандарт ИСО 8402 - 86 (ISO - International Organization Standartization) дает следующее определение: «Качество - это совокупность свойств и характеристик продукции или услуги, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности».

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Введение
Глава 1. Надежность - важнейшее свойство качества продукции
1.1. Качество продукции и услуг - важнейший показатель успешной деятельности предприятий транспортно-дорожного комплекса
1.2. Понятия «качество» и «надежность» машин
1.3. Надежность и общечеловеческие проблемы
Глава 2. Основные понятия, термины и определения, принятые в области надежности
2.1. Объекты, рассматриваемые в области надежности
2.1.1. Общие понятия
2.1.2. Классификация технических систем
2.2. Основные состояния объекта (технической системы)
2.3. Переход объекта в различные состояния. Виды и характеристики отказов технических систем
2.4. Основные понятия, термины и определения в области надежности
2.5. Показатели надежности
2.6. Критерии надежности невосстанавливаемых систем
2.7. Критерии надежности восстанавливаемых систем
2.8. Показатели долговечности
2.9. Показатели сохраняемости
2.10. Показатели ремонтопригодности
2.11. Комплексные показатели надежности
Глава 3. Сбор, анализ и обработка эксплуатационных данных о надежности изделий
3.1. Цели и задачи сбора информации и оценки надежности машин
3.2. Принципы сбора и систематизации эксплуатационной информации о надежности изделий
3.3. Построение эмпирического распределения и статистическая оценка его параметров
3.4. Законы распределения времени наработки до отказа, наиболее часто используемые в теории надежности
3.5. Преобразование Лапласа
3.6. Доверительный интервал и доверительная вероятность
Глава 4. Надежность сложных систем
4.1. Сложная система и ее характеристики
4.2. Надежность расчлененных систем
Глава 5. Математические модели надежности функционирования технических элементов и систем
5.1. Общая модель надежности технического элемента
5.2. Общая модель надежности систем в терминах интегральных уравнений
5.2.1. Основные обозначения и допущения
5.2.2. Матрица состояний
5.2.3. Матрица переходов
5.3. Модели надежности невосстанавливаемых систем
Глава 6. Жизненный цикл технической системы и роль научно-технической подготовки производства по обеспечению требований ее качества
6.1. Структура жизненного цикла технической системы
6.2. Комплексная система обеспечения качества изделия
6.3. Оценка уровня качества и управление надежностью
6.3.1. Международные стандарты качества ИСО серии 9000-2000
6.3.2. Контроль качества и его методы
6.3.3. Методы контроля качества, анализа дефектов и их причин
6.4. Технико-экономическое управление надежностью изделия
6.5. Семь простых статистических методов оценки качества, применяемых в стандартах ИСО 9000
6.5.1. Классификация статистических методов контроля качества
6.5.2. Расслоение данных
6.5.3. Графическое представление данных
6.5.4. Диаграмма Парето
6.5.5. Причинно-следственная диаграмма
6.5.6. Диаграмма разброса
6.5.7. Контрольный листок
6.5.8. Контрольная карта
Глава 7. Физическая сущность процессов изменения надежности конструктивных элементов автомобилей при их эксплуатации
7.1. Причины потери работоспособности и виды повреждений элементов машин
7.2. Физико-химические процессы разрушения материалов
7.2.1. Классификация физико-химических процессов
7.2.2. Процессы механического разрушения твердых тел
7.2.3. Старение материалов
7.3. Отказы по параметрам прочности
7.4. Трибологические отказы
7.5. Виды изнашивания деталей автомобиля
7.6. Отказы по параметрам коррозии
7.7. Диаграмма изнашивания и методы измерения износа деталей автомобилей
7.8. Методы определения износа деталей машин
7.8.1. Периодическое измерение износа
7.8.2. Непрерывное измерение износа
7.9. Влияние остаточных деформаций и старения материалов на износ деталей
7.10. Оценка надежности элементов и технических систем автомобилей при их проектировании
7.11. Наиболее распространенные способы и методы обеспечения и прогнозирования надежности, используемые при создании машин
Глава 8. Система технического обслуживания и ремонта машин
8.1. Системы технического обслуживания и ремонта машин, их сущность, содержание и принципы построения
8.2. Требования, предъявляемые к системе технического обслуживания и ремонта, и методы определения периодичности их проведения
8.3. Функционирование машины в экстремальных ситуациях
Глава 9. Диагностирование как метод контроля и обеспечения надежности автомобиля при эксплуатации
9.1. Общие сведения о диагностике
9.2. Основные понятия и терминология технической диагностики
9.3. Значение диагностики
9.4. Диагностические параметры, определение предельных и допустимых значений параметров технического состояния
9.5. Принципы диагностирования автомобилей
9.6. Организация диагностирования автомобилей в системе технического обслуживания и ремонта
9.7. Виды диагностики автомобилей
9.8. Диагностирование агрегатов автомобилей при ремонте
9.9. Диагностирование состояния цилиндропоршневой группы
9.10. Концепция диагностирования техники в современных условиях
9.11. Техническое диагностирование - важный элемент технологической сертификации услуг сервисных предприятий
9.12. Управление надежностью, техническим состоянием машин по результатам диагностирования
9.13. Диагностика и безопасность автомобиля
9.14. Диагностика тормозной системы
9.15. Диагностика фар головного освещения
9.16. Диагностика подвески и рулевого управления
Заключение
Список литературы.

1.1. Основы теории надежности

а) Надежность и решение задач ускорения научно-технического прогресса.

По мере усложнения техники, расширения областей ее использования, повышения уровня автоматизации, увеличения нагрузок и скоростей роль вопросов надежности возрастает. Их решение – один из основных источников повышения эффективности техники, экономии материальных, трудовых и энергетических затрат.

Пример 1. Затраты на 10 % увеличения ресурса автомобильных шин составляют 0,2 % их стоимости. Повышение надежности шин ведет к соответствующему уменьшению потребности в них. В результате стоимость производства шин, обеспечивающих решение определенной транспортной задачи, составляет 0,898 их первоначальной стоимости.

В связи с усложнением техники существенно возросла цена возникающих при ее эксплуатации неисправностей.

Пример 2. Экскаватор Э–652 заменяет работу 150 землекопов. Один час его простоя ведет к существенным материальным потерям.

Недостаточно, высокий уровень надежности является одной из основных причин неоправданно высоких затрат на техническое обслуживание, ремонт техники и производство запасных частей.

Пример 3. Для поддержания в рабочем состоянии тракторов на ремонт и техническое обслуживание в течении срока эксплуатации затрачивается вдвое больше средств, чем на покупку нового.

б) Основные понятия надежности.

Надежность – свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность – сложное комплексное, но тем не менее четко (на уровне ГОСТа) регламентируемое свойство системы.

Рассмотрим последовательно, в соответствии с причинно-следственными отношениями, основные понятия, используемые при описании надежности.

Надежность как комплексное свойство системы определяется совокупностью четырех белее простых свойств, а именно: безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Причем в зависимости от особенностей конструкции и функционирования системы то или иное свойство (или свойства) в состав надежности может не входить. Например, если подшипник качения не подлежит ремонту, то ремонтопригодность не включается в свойство надежности. Классификация свойств надежности приведена на рис. 1.1.

Безотказность – свойство системы непрерывно сохранять работоспособное состояние при функционировании в течение некоторого (заданного) времени или некоторой (заданной) наработки.

Долговечность – свойство системы функционировать до предельного состояния при установленном порядке технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению предотказных состояний, отказов и повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство системы сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортировки.

При определении свойств надежности использовались понятия, определяющие различные состояния системы. Классификация их привидена на рис. 1.2.

Исправное – состояние системы, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям , установленным как в отношении основных параметров , характеризующих функционирование системы, так и в отношении второстепенных параметров , характеризующих удобства эксплуатации, внешний вид и т.п.

Неисправное – состояние системы, при котором она в данный момент времени из требований, установленных как в отношении основных , так и второстепенных параметров.

Работоспособное – состояние системы, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям установленным в отношении основных параметров .

Неработоспособное – состояние системы, при котором она в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, установленных в отношении основных параметров .

Предельное – состояние системы, при котором она временно или окончательно не может эксплуатироваться. Критерии предельного состояния для различных систем различны и устанавливаются в нормативно–технической конструкторской или эксплуатационной документации.

Из приведенных определений следует, что неисправная система может быть работоспособной (например, автомобиль с поврежденной окраской кузова), а неработоспособная система является и неисправной.

Переход системы из одного состояния в другое происходит в результате события. Классификация событий приведена на рис. 1.3., а граф, поясняющий ее на рис. 1.4.

Повреждение – событие, в результате которого система перестает отвечать требованиям в отношении второстепенных параметров.

Отказ – событие, в результате которого система перестает отвечать требованиям в отношении основных пои основных и второстепенных параметров, т.е. полная или частичная утрата работоспособности.

Сбой – отказ с самовосстановлением.

Исчерпание ресурса – событие, в результате которого система переходит в предельное состояние. Из перечисленных событий важнейшим является отказ, который классифицируют:

А. По значимости (критический, существенный, несущественный).

Б. По характеру возникновения (внезапный, постепенный).

В. По характеру обнаруживаемости (явный, скрытый).

Г. По причине возникновения (конструктивный, производственный, эксплуатационный, деградационный).

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин

Основы теории надежности и технической диагностики

Конспект лекций

Издательство ОмГТУ

УДК 62-192+681.518.54

ББК 30.14+30.82

Рецензенты: н. С. Галдин, д-р техн. Наук, проф, каф. ПттМиГ СибАди; ю. П. Котелевский, канд. Техн. Наук, ген. Директор ооо «адл-Омск»

Федотов, А. В.

Ф34 Основы теории надежности и технической диагностики: конспект лекций / А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 64 с.

Рассматриваются основные понятия теории надежности, качественные и количественные характеристики надежности. Рассмотрены математические основы теории надежности, расчеты показателей надежности, основные понятия, определения и задачи технической диагностики.

Конспект может быть использован как для практического закрепления теоретического материала по курсу «Диагностика и надежность автоматизированных систем» студентам дневной формы обучения, так и при самостоятельной подготовке студентов заочной и дистанционной форм обучения.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 62-192+681.518.54

ББК 30.14+30.82

© ГОУ ВПО «Омский государственный

технический университет», 2010

1. Общая характеристика надежности как науки

Появление техники и ее широкое применение в производственных процессах сделало актуальным вопрос о ее эффективности. Эффективность использования машин связана с их способностью непрерывно и качественно выполнять возложенные на них функции. Однако из-за поломок или неисправностей снижается качество работы машин, возникают вынужденные простои в их работе, возникает потребность в ремонте для восстановления работоспособности и требуемых технических характеристик машин.

Перечисленные обстоятельства привели к появлению понятия надежности машин и других технических средств. Понятие надежности связано со способностью технического средства выполнять возложенные на него функции в течение требуемого времени и с требуемым качеством. С первых шагов развития техники стояла задача сделать техническое устройство таким, чтобы оно работало надежно. С развитием и усложнением техники усложнялась и развивалась проблема ее надежности. Для решения ее потребовалась разработка научных основ нового научного направления – науки о надежности.

Надежность характеризует качество технического средства. Качество – совокупность свойств, определяющих пригодность изделия к использованию по назначению и его потребительские свойства. Надежность – комплексное свойство технического объекта, которое состоит в его способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Понятие надежности включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохранность.

Изучение надежности как качественного показателя, характеризующего техническое устройство, привело к появлению науки "Надежность". Предмет исследования науки – изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка способов количественного измерения надежности, методов расчета и испытаний, разработка путей и средств повышения надежности.

Различают общую теорию надежности и прикладные теории надежности. Общая теория надежности имеет три составляющие:

1. Математическая теория надежности. Определяет математические закономерности, которым подчиняются отказы и методы количественного измерения надежности, а также инженерные расчеты показателей надежности.

2. Статистическая теория надежности. Обработка статистической информации о надежности. Статистические характеристики надежности и закономерности отказов.

3. Физическая теория надежности. Исследование физико-химических процессов, физических причин отказов, влияния старения и прочности материалов на надежность.

Прикладные теории надежности разрабатываются в конкретной области техники применительно к объектам этой области. Например, существует теория надежности систем управления, теория надежности электронных устройств, теория надежности машин и др.

Надежность связана с эффективностью (например, с экономической эффективностью) техники. Недостаточная надежность технического средства имеет следствием:

снижение производительности из-за простоев вследствие поломок;

снижение качества результатов использования технического средства из-за ухудшения его технических характеристик вследствие неисправностей;

затраты на ремонты технического средства;

потеря регулярности получения результата (например, снижение регулярности перевозок для транспортных средств);

снижение уровня безопасности использования технического средства.

С надежностью непосредственно связана диагностика. Диагностика – учение о методах и принципах распознавания болезней и постановки диагноза. Техническая диагностика рассматривает вопросы, связанные с оценкой действительного состояния технических систем. Задачей диагностики является выявление и предотвращение возникающих отказов технических средств с целью повышения их общей надежности.

Процесс технической диагностики предусматривает наличие объекта диагностики, средств диагностики и человека-оператора. В процессе диагностики выполняются измерительные, контрольные и логические операции. Эти операции выполняются оператором с использованием средств диагностики с целью определения действительного состояния технического средства. Результаты оценки используются для принятия решения о дальнейшем использовании технического средства.