Надежность машин. Основные параметры надежности. (Вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ, среднее время восстановления).

Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение установленного времени или установленной наработки. По ГОСТ 27.002—89 рекомендуется 25 показателей надежности,из которых основными являются вероятность безотказной работы,гамма-процентная наработка до отказа, средняя наработка на отказ. Вероятность безотказной работы — это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет. В этом случае наработка до отказа Т будет выше некоторого назначенного значения Тi, т. е. Т попадает в отрезок времени от Тi до ∞ . При безотказной работе Т > Тi.

Вероятность безотказной работы Р(Ti) в течение времени Тi рассчитывается как отношение числа отказов с наработкой больше Тi к общему числу отказов N:

Средняя наработка на отказ — это отношение суммарной наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки. Среднюю наработку на отказ определяют по формуле:

Среднее время восстановления — это математическое ожидание времени восстановления работоспособного состояния объекта после отказа.

Среднее время восстановления определяют по формуле:

ООООООО

Основные группы дефектов

3 Группы дефектов:

- Дефекты (ошибки проектирования) – неправильный расчет несущей способности деталей, что ведет к статическому разрушению – усталости, неправильный выбор материалов, неправильное определение предпо-лагаемого уровня эксплуатационных нагрузок.

- Дефекты изготовления (производственные) – дефекты заготовок, дефекты механической обработки, дефекты сварки, дефекты термообработки, дефекты сборки.

- Дефекты эксплуатации - нарушение условий при-менения; неправильное техническое обслуживание и ремонт; наличие перегрузок и непредвиденных нагру-зок; применение некачественных эксплуатационных материалов.

Основные математические модели, используемые в расчетах надежности. Экспоненциальное и распределение Вейбулла

Наиболее часто используемые в расчетах надежности основные математические модели связаны со следующими законами распределения времени работы объекта до отказа:

-Экспоненциальное распределение Exp (λ)

-Распределение Вейбулла W (α,β)

-Распределение Рэлея R (λ)

-Нормальное распределение N (m,σ), m >3σ (Гаусса)

-Гамма-распределение Г (α,β);

-Усеченное нормальное TN (m0,σ0);

*Экспоненциальное распределение

Экспоненциальное распределение вероятности безотказной работы является частным случаем распределения Вейбулла, когда параметр формы δ = 1

Это распределение однопараметрическое, то есть для записи расчетного выражения достаточно одного параметра δ = const .

Для этого закона верно и обратное утверждение: если интенсивность отказов постоянна, то вероятность безотказной работы как функция времени подчиняется экспоненциальному закону:

Модель экспоненциального распределения часто используется для априорного анализа, так как позволяет не очень сложными расчетами получить простые соотношения для различных вариантов создаваемой системы.

*Распределение Вейбулла

Согласно этому распределению плотность вероятности момента отказа:

где δ - параметр формы (определяется подбором в результате обработки экспериментальных данных, δ > 0); λ - параметр масштаба,

Интенсивность отказов определяется по выражению

Вероятность безотказной работы

а средняя наработки до отказа

Распределение Вейбулла достаточно близко подходит для ряда механических объектов (к примеру, шарикоподшипников), оно может быть использовано при ускоренных испытаниях объектов в форсированном режиме.

Основные математические модели, используемые в расчетах надежности. Распределение Рэлея и Гаусса.

*Плотность вероятности в законе Рэлея имеет следующий вид:

где δ* - параметр распределения Рэлея

*Нормальное распределение (распределение Гаусса)

где mx, δx - соответственно математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение случайной величины х.

Нормальный закон - это двухпараметрический закон, для записи которого нужно знать mx и δx

Для обоснованного выбора типа практического распределения наработки до отказа необходи-мо большое количество отказов с объяснением физических процессов, происходящих в объектах перед отказом.

Основные направления в повышении надежности машиностроительного оборудования.

Есть два основных направлений:

1. Конструктивные способы обеспечения надежности.

Важное место в обеспечении надежности системы занимает подбор металла, из которого конструируют силовые узлы металлоконструкций, так как от несущих конструкций зависит надежность и долговечность изделия. Для изделий, работающих в стационарных условиях, чаще всего используют обычные углеродистые стали, а для изделий, работающих в условиях переменных нагрузок с высокой интенсивностью, — высоколегированные.

2. Технологические способы обеспечения надежности изделий в процессе изготовления

Одним из основных мероприятий, направленных на обеспечение надежности технических систем, является стабильность технологических процессов (ТП).

Поэтому на предприятиях уделяется большое внимание управлению качеством продукции.

Пути повышения надежности сложных технических систем при эксплуатации

Существует 4 группы мероприятий:

1) разработка научных методов эксплуатации;

2) сбор, анализ и обобщение опыта эксплуатации;

3) связь проектирования с производством изделий машиностроения;

4) повышение квалификации обслуживающего персонала.

ППППППП

Планирование испытаний и обработка экспериментальных данных.

В соответствии с требованиями ГОСТ 27.002-83 планирование испытаний предусматривает ряд предварительных условий, обеспечивающих эффективность испытаний.

Вводятся условные обозначения различных планов в виде совокупности трех символов:

первый из которых указывает число испытываемых объектов (устройств) N,

второй - наличие (R) или отсутствие (U) замены (восстановления) объектов, отказавших во время испытаний,

третий - длительность испытаний (r или Т).

Таким образом, для испытаний N объектов без замены отказавших, имеем следующие три плана:

-(N, U, r) - испытания до r-го отказа, r ≤ N;

-(N, U, T) - испытания длительностью Т;

-[N, U, (r, T)] - испытание длительностью, равной или min(t_r или Т), где t_r - момент r-го отказа, а Т - заведомо заданное время, или км пробега, или число циклов.

Аналогично вводятся обозначения для планов с заменой (восстановлением) отказавших устройств.

Исходными данными (случайными величинами), которые подвергаются обработке, являются:

время наработки на отказ,

время наработки на восстановление и число отказов однотипных элементов.

После того, как такой материал собран, его обработка позволяет установить законы распределения показателей надежности:

-вероятность безотказной работы,

-интенсивность отказов,

-среднее время наработки на отказ и др.