Основы теории надежности и диагностики

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт Транспорта

Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКИ

Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплинам

«Основы теории надежности и диагностики», «Основы теории надежности», «Надежность подвижного состава автомобильных дорог» для студентов направления 190700.62 Технология транспортных процессов, специальностей 190702.65 Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт) 190701.65 Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)

всех форм обучения

 

 

Тюмень

ТюмГНГУ

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

 

 

Составитель: Гаваев Александр Сергеевич, доцент, к.т.н.

 

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..
Контрольная работа «Критерии надежности невосстанавливаемых изделий»……………………………………….………………………......
Перечень вопросов………………………………………………………..
Критерии оценки студентов……………………………………………...
Основная литература……………………………………………………..
Дополнительная литература……………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Основы теории надежности и диагностики» относится к циклу спецдисциплин и имеет целью формирование у студентов системы научных и профессиональных знаний и навыков в области использования основ теории надежности и диагностики применительно к решению задач технической эксплуатации автомобильного транспорта.

Дисциплина направлена на формирование у студентов знаний для использования в профессиональной деятельности по поддержанию высокой работоспособности подвижного состава на основе ресурсосберегающих технологий технического обслуживания и текущего ремонта.

Дисциплина базируется на знаниях студентов, полученных при изучении следующих учебных дисциплин и разделов: математика (теория вероятностей, математическая статистика), устройство автомобилей и автомобильных двигателей.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Критерии надежности невосстанавливаемых изделий

 

Пусть на испытании находятся N₀ количество изделий и пусть испытания считаются законченными, если все они отказали. Причем вместо отказавших образцов отремонтированные или новые не ставятся. Тогда критериями надежности данных изделий являются:

- вероятность безотказной работы P(t);

- частота отказов a(t);

- интенсивность отказов l(t);

- средняя наработка до первого отказа T_ср.

Так как истинные значения указанных величин при статистической обработке ограниченного количества результатов остаются неизвестными, далее речь будет идти об оценках вышеуказанных величин (разница в обозначениях заключается в наличии горизонтальной черты).

Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением:

(1)

 

где N₀ – число изделий в начале испытания;

n(t) – число отказавших изделий за время t;

– статистическая оценка вероятности безотказной работы.

На практике часто применяется характеристика, которая называется «вероятность отказа» Q(t). Отказ и безотказная работа – понятия противоположные:

 

(2)

 

Другой важной, часто применяемой на практике величиной является частота отказов:

 

(3)

 

где n(Dt) – число отказавших образцов в интервале времени от t-Dt/2 до t+Dt/2.

Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно отработавших данный отрезок времени:

 

(4)

 

где N_cp=(N_i+N_i+1)/2 – среднее число исправно работающих изделий в интервале (Dt);

N_i – число изделий, исправно работающих в начале интервала (Dt);

N_i+1 – число изделий, исправно работающих в конце интервала (Dt).

Интенсивность отказов и вероятность безотказной работы связаны между собой зависимостью:

 

(5)

 

Средняя наработка до первого отказа вычисляется по формуле:

 

(6)

 

где t_i – время безотказной работы i -го образца;

N₀ – число испытуемых образцов.

Как видно из формулы, для определения средней наработки до первого отказа необходимо знать моменты выхода из строя всех элементов. Однако часто испытания образцов ограничиваются определенной наработкой. Очевидно, что в этом случае по окончании наблюдения могут остаться образцы не вышедшие из строя. Если есть данные о количестве вышедших из строя элементов в каждом i -том интервале времени для вычисления величины средней наработки до первого отказа используется следующая формула:

 

(7)

 

В выражениях t_cpi и m находятся по формулам:

 

(8)

 

(9)

 

где t_i-1 – время начала i -го интервала;

t_i – время конца i -го интервала;

t_k – время в течение которого вышли из строя все элементы;

Dt=t_i-1-t_i – интервал времени;

N_отк – количество отказавших элементов.

Из выражений для оценки количественных характеристик надежности видно, что все характеристики, кроме средней наработки до первого отказа, являются функциями времени.

Рассмотренные критерии позволяют достаточно полно оценить надежность невосстанавливаемых изделий. Они также позволяют оценить надежность невосстанавливаемых изделий до первого отказа.

 

 

Задание

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ

 

1. Дайте определение понятию «надежность».

2. Что означает словосочетание «критерий отказа»?

3. Что такое изделие?

4. Расшифруйте понятие «средняя наработка на отказ».

5. Что такое элемент?

6. Что такое система?

7. Дайте определение понятия «средняя наработка между отказами».

8. Невосстанавливаемые изделия…

9. Что такое гамма-процентный ресурс?

10. Что такое диагностический параметр?

11. Что такое назначенный ресурс?

12. Что такое структурный диагностический параметр?

13. Какое состояние называется исправным?

14. Что такое установленный ресурс?

15. Что такое функциональный диагностический параметр?

16. Какое состояние называется неисправным?

17. Дайте определение понятию «средний срок сохраняемости».

18. Что такое нормируемый показатель надежности

19. Какое состояние называется работоспособным?

20. Что такое гамма-процентный срок сохраняемости?

21. Дайте определение понятию «оценочный показатель надежности».

22. Какое состояние называется неработоспособным?

23. Что такое назначенный срок хранения?

24. Какой показатель надежности называется индивидуальным?

25. Какое состояние называется предельным?

26. Что такое установленный срок сохраняемости?

27. Что такое групповой показатель надежности?

28. Что такое отказ?

29. Дайте определение понятию «единичный показатель надежности».

30. Какие отказы называются отказами функционирования?

31. Дайте определение понятию «вероятность восстановления работоспособного состояния».

32. Что такое комплексный показатель надежности?

33. Что является средой для данного объекта?

34. На что указывают частные диагностические параметры?

35. Что такое случайные причины отказов?

36. Дайте определение понятию «качество машин».

37. Какие диагностические параметры называются общими?

38. Систематические причины отказов это…

39. Показатели назначения характеризуют…

40. В чем состоит цель диагностирования?

41. Показатели надежности определяют…

42. Чем вызваны конструкционные отказы?

43. Чем определяются эргономические показатели качества машин?

44. Чем вызваны технологические отказы?

45. Чем определяются эстетические показатели качества машин?

46. Что такое эксплуатационные отказы?

47. Чем определяются патентно-правовые показатели качества машин?

48. Что такое легкие отказы?

49. Что характеризуют производственно-технологические показатели качества машин?

50. Что такое средние отказы?

51. Что такое средства диагностирования?

52. Что такое тяжелые отказы?

53. Для чего предназначены стендовые испытания?

54. Что такое безотказность?

55. С какой целью проводятся полигонные испытания?

56. Что такое долговечность?

57. Как проводятся эксплуатационные испытания?

58. Дайте определение понятию «ремонтопригодность»

59. Дайте определение понятию «сохраняемость»

60. Дайте определение понятию «вероятность безотказной работы»

61. Сущность планово предупредительной системы ТО и Р

62. Параметрическими называются отказы…

63. Какие причины отказов называются систематическими?

64. Что такое квантиль?

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ СТУДЕНТОВ

 

Выполнение контрольной работы представленной в печатном виде и полной устной ответ студента на поставленные вопросы, оценивается 20 баллом.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Агейкин Я.С. Оценка эксплуатационных свойств автомобиля. – М.: МГИУ, 2007. – 48 с.

2. Вахламов Д. Эксплуатационные свойства автомобилей. – М.: Экзамен, 2011. – 239 с. эл. Версия

3. Транспортно-грузовые системы и склады [Текст]: учебное пособие для студентов вузов / Н. И. Бойко, С. П. Чередниченко. - Ростов н/Д: Феникс, 2007. - 400 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1. Гурвич И. Б. Эксплуатационная надежность автомобильных двигателей: научное издание / И.Б. Гурвич, П.Э. Сыркин. - М.: Транспорт, 1984.

2. Красовский В. Н. Основы теории надежности и техническая диагностика: учебное пособие / Красовский В. Н., Кузнецов А.С., Попцов В.В. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2001.

3. Острейковский В. А. Теория надежности: учебник для студентов вузов, обучающихся по направлениям "Техника и технологии" и "Технические науки" / В.А. Острейковский. - М.: Высшая школа, 2003.

4. Храмцов Н. В. Надежность двигателей / Н.В. Храмцов. - М.: Недра, 1996.

Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплинам

«Основы теории надежности и диагностики», «Надежность подвижного состава автомобильных дорог» для студентов направления 190700.62 Технология транспортных процессов, специальностей 190702.65 Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт) 190701.65 Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)

всех форм обучения

 

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт Транспорта

Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта

 

 

МиНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

Институт Транспорта

Кафедра эксплуатации автомобильного транспорта

 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ДИАГНОСТИКИ

Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплинам

«Основы теории надежности и диагностики», «Основы теории надежности», «Надежность подвижного состава автомобильных дорог» для студентов направления 190700.62 Технология транспортных процессов, специальностей 190702.65 Организация и безопасность движения (автомобильный транспорт) 190701.65 Организация перевозок и управление на транспорте (автомобильный транспорт)

всех форм обучения

 

 

Тюмень

ТюмГНГУ

Утверждено редакционно-издательским советом

Тюменского государственного нефтегазового университета

 

 

Составитель: Гаваев Александр Сергеевич, доцент, к.т.н.

 

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет» 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………..
Контрольная работа «Критерии надежности невосстанавливаемых изделий»……………………………………….………………………......
Перечень вопросов………………………………………………………..
Критерии оценки студентов……………………………………………...
Основная литература……………………………………………………..
Дополнительная литература……………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Основы теории надежности и диагностики» относится к циклу спецдисциплин и имеет целью формирование у студентов системы научных и профессиональных знаний и навыков в области использования основ теории надежности и диагностики применительно к решению задач технической эксплуатации автомобильного транспорта.

Дисциплина направлена на формирование у студентов знаний для использования в профессиональной деятельности по поддержанию высокой работоспособности подвижного состава на основе ресурсосберегающих технологий технического обслуживания и текущего ремонта.

Дисциплина базируется на знаниях студентов, полученных при изучении следующих учебных дисциплин и разделов: математика (теория вероятностей, математическая статистика), устройство автомобилей и автомобильных двигателей.

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Критерии надежности невосстанавливаемых изделий

 

Пусть на испытании находятся N₀ количество изделий и пусть испытания считаются законченными, если все они отказали. Причем вместо отказавших образцов отремонтированные или новые не ставятся. Тогда критериями надежности данных изделий являются:

- вероятность безотказной работы P(t);

- частота отказов a(t);

- интенсивность отказов l(t);

- средняя наработка до первого отказа T_ср.

Так как истинные значения указанных величин при статистической обработке ограниченного количества результатов остаются неизвестными, далее речь будет идти об оценках вышеуказанных величин (разница в обозначениях заключается в наличии горизонтальной черты).

Вероятность безотказной работы по статистическим данным об отказах оценивается выражением:

(1)

 

где N₀ – число изделий в начале испытания;

n(t) – число отказавших изделий за время t;

– статистическая оценка вероятности безотказной работы.

На практике часто применяется характеристика, которая называется «вероятность отказа» Q(t). Отказ и безотказная работа – понятия противоположные:

 

(2)

 

Другой важной, часто применяемой на практике величиной является частота отказов:

 

(3)

 

где n(Dt) – число отказавших образцов в интервале времени от t-Dt/2 до t+Dt/2.

Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно отработавших данный отрезок времени:

 

(4)

 

где N_cp=(N_i+N_i+1)/2 – среднее число исправно работающих изделий в интервале (Dt);

N_i – число изделий, исправно работающих в начале интервала (Dt);

N_i+1 – число изделий, исправно работающих в конце интервала (Dt).

Интенсивность отказов и вероятность безотказной работы связаны между собой зависимостью:

 

(5)

 

Средняя наработка до первого отказа вычисляется по формуле:

 

(6)

 

где t_i – время безотказной работы i -го образца;

N₀ – число испытуемых образцов.

Как видно из формулы, для определения средней наработки до первого отказа необходимо знать моменты выхода из строя всех элементов. Однако часто испытания образцов ограничиваются определенной наработкой. Очевидно, что в этом случае по окончании наблюдения могут остаться образцы не вышедшие из строя. Если есть данные о количестве вышедших из строя элементов в каждом i -том интервале времени для вычисления величины средней наработки до первого отказа используется следующая формула:

 

(7)

 

В выражениях t_cpi и m находятся по формулам:

 

(8)

 

(9)

 

где t_i-1 – время начала i -го интервала;

t_i – время конца i -го интервала;

t_k – время в течение которого вышли из строя все элементы;

Dt=t_i-1-t_i – интервал времени;

N_отк – количество отказавших элементов.

Из выражений для оценки количественных характеристик надежности видно, что все характеристики, кроме средней наработки до первого отказа, являются функциями времени.

Рассмотренные критерии позволяют достаточно полно оценить надежность невосстанавливаемых изделий. Они также позволяют оценить надежность невосстанавливаемых изделий до первого отказа.

 

 

Задание