Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Воронежская государственная лесотехническая академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

595

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.01.2021

Размер:

215.56 Кб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 170400 – Машины и оборудование лесного комплекса

ВОРОНЕЖ 2002

УДК 630.36 Посметьев В.И. Основы теории надежности. Методиче-

ские указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 170400 – Машины и оборудование лесного комплекса/ Воронеж. гос. лесотехн. акад.: В.И. Посметьев, В.Л. Мурзинов, А.М. Кадырметов. Воронеж, 2002. – 32 с.

Представлена методика проведения лабораторных работ. Предложены многовариантные задания для самостоятельного выполнения. Предназначено для закрепления теоретических знаний по курсу «Основы теории надежности и диагностика».

Научный редактор – д-р техн. наук., проф. Посметьев В.И. Рецензент – заведующий кафедрой «Ремонт машин»

(ВГАУ), доцент, канд. техн. наук Чечин А. И.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежской государственной лесотехнической академии

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ Освоить теорию надежности, методику оценки надежности

конструкции проектируемого изделия и приобрести навыки применения ее результатов к решению прикладных вопросов надежности машин и оборудования лесного комплекса.

2 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ На стадии разработки проектируемого изделия анализиру-

ется его конструкция прежде всего с точки зрения влияния отказов деталей, узлов и агрегатов на надежность изделия в целом. Большинство машин и оборудования лесного комплекса являются сложными системами, состоящими из отдельных узлов, деталей, агрегатов, систем управления и т.п. Понятие сложной системы условно. Оно может применяться к отдельным узлам и механизмам, к машинам. Сложная система работает в широком диапазоне условий эксплуатации и при различных режимах.

Анализ надежности сложной системы связан с изучением ее структуры. Важную роль при этом играют выделение элементов, составляющих данную систему. При анализе надежности сложных систем их разбивают на элементы с тем, чтобы вначале рассмотреть параметры и характеристики элементов, а затем оценить работоспособность всей системы.

Одним из факторов, сдерживающих повышение технического уровня деревообрабатывающего оборудования, является недостаточная надежность и отсутствие системы испытаний на надежность в процессе изготовления опытного образца и в серийном производстве. Затраты на техническое обслуживание и ремонт оборудования очень высоки. Без методов и расчетов на основе теории надежности трудно установить момент остановки оборудования на ремонт и обслуживание. Современные методы определения и контроля показателей надежности, а также средства испытаний оборудования на надежность, позволяют повысить технический уровень деревообрабатывающего оборудования.

3 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Основные понятия и определения надежности регламенти-

рованы стандартом. При изучении надежности технических уст-

ройств рассматриваются самые разнообразные объекты – машины, сооружения, аппаратура и др. В соответствии с государственными стандартами под понятием объект понимается предмет определенного назначения, рассматриваемый в период проектирования, производства, эксплуатации, исследований и испытаний на надежность.

Стандарт различает исправное и работоспособное состояние объекта. При исправном состоянии объект соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. В практике принято оценивать машины и оборудование не по исправному, а по работоспособному их состоянию.

4 РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ РЕМОНТИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Показатели надежности изделий можно определять на основе статистических данных о времени безотказной работы каждого изделия, поступающего на ремонт. Чем большее количество изделий будет контролироваться для определения срока наступления отказа, тем более точные значения показателей надежности можно получить. Наиболее важным показателем надежности является вероятность безотказной работы, которая входит во многие другие характеристики оборудования, полезна конструкторам при проектировании оборудования, может быть сравнительно просто получена расчетным путем до изготовления изделий.

К показателям надежности относятся следующие формулы, определяющие характеристик надежности на основе статистических данных:

1Вероятность отказа изделия за время t

F(t) =	n(t)	,	(1)
	N

n(t) – количество отказов за время t;

N – общее число изделий, находящихся под наблюдением.

2Вероятность отказа изделия на i-ом временном интервале

F (t) =	ni (t)	,	(2)

i	N

i – номер временного интервала, для которого определяется вероятность отказа;

ni(t) – количество отказов на i-ом временном интервале.

3Вероятность безотказной работы изделия на i-ом временном интервале

Pi (t) = 1− Fi (t).

(3)

4Средняя частота отказов на i-ом интервале

ωi (t) =	ni (t)	.	(4)

	N t

5Средняя наработка на отказ изделием за время испытаний

∑ni ti

T =	i=1		,	(5)
		N

t= t i − 1

i – среднее время наступления i-го интерва-

ла от начала испытаний, i = 1, 2, 3, …, m,

m – количество временных интервалов в испытании.

В формуле (5) в правой части числитель и знаменатель умножим на ∆t, тогда, учитывая (4) получим

∑ni

t i −

T =

i=1

(6)

= (

∑ωi (t) i −

i=1

6Среднее время восстановления работоспособности изделия

между отказами имеет вид

∑ twi

T =	i=1		,	(7)

w		m

где twi – среднее время отыскания и устранения отказов на i- ом временном интервале.

7Коэффициент готовности определится следующим образом

Kг =	T	.	(8)

	T + T
	w

Расчет показателей надежности изделий проводится по выше приведенным формулам и полученные значения вносятся в табл. 1. В этой таблице tн и tк определяют начало и окончание i-го временного интервала испытаний.

Исходные статистические данные для определения показателей надежности необходимо взять из табл. 2 и табл.3. Каждый студент выбирает свой вариант исходных данных на основе своего номера в списке группы. Количество изделий, участвующих в статистическом обследовании определяется из таблицы 4 на основе номера группы и номера в списке группы. После заполнения табл. 1 определяется коэффициент готовности и строится график изменения вероятности безотказной работы изделия от времени, т.е. P(t) = f (t) .Ниже представлен пример выполнения задания.

Таблица 1 – расчетные показатели надежности изделий

i – номер
времен-	tн	tк	ni(∆ti)	twi	Fi(t)	Pi(t)	ωi(t)
ного	tн	tк	ni(∆ti)	twi	Fi(t)	Pi(t)	ωi(t)
ного
интервал
	Исходные данные				Расчетные показатели
1	0	∆t
2	∆t	2∆t
3	2∆t	3∆t
4	3∆t	4∆t
5	4∆t	5∆t
6	5∆t	6∆t
7	6∆t	7∆t
8	7∆t	8∆t
9	8∆t	9∆t
10	9∆t	10∆t

Сумма

Таблица 2 – количество отказов на заданном интервале времени

№	∆ti,	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	мин	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
	мин
1	30	13	12	5	2	12	7	12	3	17	19
2	32	15	15	7	5	15	4	19	6	14	15
3	34	12	7	8	7	8	2	13	18	12	12
4	36	16	3	9	10	6	11	11	16	11	19
5	38	13	12	11	9	3	19	18	13	19	13
6	40	14	16	10	7	12	10	12	10	10	11
7	42	12	11	12	3	17	18	16	17	18	18
8	44	23	15	11	11	9	16	12	14	16	12
9	46	26	12	14	6	13	23	21	12	19	26
10	48	24	11	13	9	7	21	26	17	15	22
11	50	22	15	16	5	14	29	23	20	22	22
12	52	25	12	18	12	16	26	27	23	29	26
13	54	27	16	26	9	12	22	24	26	23	29
14	56	23	13	23	3	7	25	27	22	21	20
15	58	22	24	20	11	14	28	27	26	28	28
16	60	36	22	27	8	12	36	24	24	22	26
17	62	34	23	24	12	11	33	22	21	26	39
18	64	35	22	27	16	9	32	21	29	22	35
19	66	32	22	27	12	10	37	29	30	22	32
20	68	37	26	20	12	28	39	20	38	26	39
21	70	34	23	23	16	26	23	28	36	28	33
22	72	35	25	26	13	23	27	26	33	36	31
23	74	32	37	22	17	22	24	23	32	33	38
24	76	36	33	36	14	29	24	22	39	32	32
25	78	43	32	34	17	26	25	28	36	38	46

58	79	45	31	29	15	28	26	21	38	42	48

Таблица 3 – время отыскания и устранения отказов

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

1	112	117	93	55	93	112	102	117	102	173
2	119	114	96	57	86	115	105	114	105	154
3	113	112	98	78	108	117	97	112	128	162
4	111	111	106	79	106	120	123	121	126	101
5	118	119	83	121	103	99	102	129	143	119
6	112	110	90	105	100	97	116	120	102	120
7	116	118	87	125	107	83	111	128	107	128
8	112	116	94	117	104	121	125	126	139	136
9	121	119	82	148	102	96	122	203	103	203
10	126	115	87	139	107	109	121	201	147	201
11	123	122	90	160	120	85	135	209	104	209
12	127	129	83	188	123	102	132	206	106	206
13	124	123	96	89	126	99	136	202	102	202

14	127	121	92	93	122	103	133	205	117	205
15	127	128	86	120	126	101	134	208	104	208
16	124	122	94	127	124	118	122	136	102	306
17	122	126	91	124	121	112	123	133	101	303
18	121	122	89	127	129	116	122	132	129	302
19	129	122	90	127	130	112	122	137	10	307
20	120	126	98	120	138	112	206	139	208	309
21	128	128	96	123	136	116	203	123	206	203
22	126	136	83	126	133	113	205	207	203	207
23	123	133	72	122	132	117	137	204	202	204
24	122	132	98	136	139	114	133	204	209	204
25	128	138	96	134	136	117	132	205	206	205

58	112	126	96	102	90	86	115	129	147	160

Таблица 4 – количество изделий, участвующих в статистическом обследовании

№					Номера группы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	40	60	40	50	40	30	50	90	50	40	50
2	90	40	90	90	70	60	80	70	90	90	90
3	70	60	70	80	50	50	30	60	80	70	80
4	60	30	60	50	80	90	50	80	50	60	50
5	80	40	80	50	30	80	80	40	80	80	50
6	40	70	40	90	50	50	50	50	30	40	90
7	50	40	50	80	80	80	90	90	50	50	80
8	90	90	90	50	50	30	80	80	80	90	50
9	80	70	80	50	90	50	50	50	40	80	70
10	50	60	50	80	80	80	50	80	90	50	30
11	80	80	80	30	50	50	90	30	70	50	50
12	30	40	30	50	50	90	70	50	60	90	90
13	50	50	50	80	90	80	60	80	80	80	80
14	80	90	80	50	50	50	80	50	40	50	50
15	60	80	50	90	80	50	40	80	50	50	80
16	50	50	90	80	30	90	50	30	90	90	30
17	40	50	80	50	50	80	90	50	80	80	50
18	80	90	50	50	80	50	80	80	50	50	80
19	90	80	50	90	40	90	50	50	90	80	90
20	60	50	90	90	90	70	50	90	70	50	70
21	40	80	80	80	70	60	90	80	60	80	60
22	60	30	50	50	60	80	80	50	80	30	80
23	30	50	40	80	80	40	50	50	40	50	40
24	40	80	80	30	40	50	50	90	50	80	50
25	70	70	90	50	50	90	90	40	90	30	90

58	40	60	40	50	80	50	50	80	40	50	50

П р и м е р . Для выбора исходных данных рассмотрим вариант №58.

Составим табл. 5 расчета показателей надежности. Столбцы (2), (3), (4) в этой таблице заполним используя табл.2. Столбец (5) заполняется данными из табл.3. Данные в столбец (6) вносятся при использовании формулы (2) и табл. 4, в которой в соответствии с №58 и номером группы 5 находим N = 80.

F	=	45	= 0.5625 , F	=	31	= 0.3875 , … F	=	48	= 0.600 .
		80			80			80
1			2			10
	Столбец (7) заполняется при помощи формулы (3)

P1 = 1− 0.5625 = 0.4375, … P10						= 1− 0.600 = 0.400 .
Столбец (8) заполняется на основании формулы (4)
ω (t) =		45	= 0.00712 , … ω (t) =					48	= 0.00759
ω (t) =			= 0.00712 , … ω (t) =						= 0.00759
1		80 79			10			80 79
		80 79						80 79
Таблица 5 – расчетные показатели надежности изделий
i – номер
времен-	tн		tк	ni(t)	twi		Fi(t)		Pi(t)	ωi(t)
ного	tн		tк	ni(t)	twi		Fi(t)		Pi(t)	ωi(t)
ного
интервал
(1)	(2)		(3)	(4)	(5)		(6)		(7)	(8)
		Исходные данные						Расчетные показатели
1	0		79	45	112		0.5625		0.4375	0.00712
2	79		158	31	126		0.3875		0.6125	0.00490
3	158		237	29	96		0.3625		0.6375	0.00459
4	237		316	15	102		0.1875		0.8125	0.00237
5	316		395	28	90		0.3500		0.6500	0.00443
6	395		474	26	86		0.3250		0.6750	0.00411
7	474		553	21	115		0.2625		0.7375	0.00332
8	553		632	38	129		0.4750		0.5250	0.00601
9	632		711	42	147		0.5250		0.4750	0.00664
10	711		790	48	160		0.6000		0.4000	0.00759

Сумма				323	1163

Определим среднее время безотказной работы изделия по формуле (6)

						12
	2				1				1
T = 79		0.00712	1	−		+ ...+	0.00759 10	−		= 1675.2 .
T = 79		0.00712	1	−	2	+ ...+	0.00759 10	−	2	= 1675.2 .
					2				2

Среднее время восстановления работоспособности изделия определится по формуле (7)

T = 112 +126 + 96 + ...+160 = 116.3.

w	10

Коэффициент готовности определим по формуле (8)

1675.2

Kг = 1675.2 +116.3 = 0.9351.

Построим зависимость вероятности безотказной работы аппаратуры от времени по данным табл. 5, используя столбцы (1) и (7)

P(t)

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Рисунок 1 – Зависимость вероятности безотказной работы изделия от величины временного интервала.

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
08.01.2021215.25 Кб0590.pdf
#
08.01.2021215.28 Кб2591.pdf
#
08.01.2021215.33 Кб2592.pdf
#
08.01.2021215.36 Кб0593.pdf
#
08.01.2021215.53 Кб1594.pdf
#
08.01.2021215.56 Кб1595.pdf
#
08.01.2021215.75 Кб2596.pdf
#
08.01.2021215.78 Кб3597.pdf
#
08.01.2021216.03 Кб0598.pdf
#
08.01.2021216.16 Кб0599.pdf
#
08.01.2021352.34 Кб36-1.pdf

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

1	112	117	93	55	93	112	102	117	102	173
2	119	114	96	57	86	115	105	114	105	154
3	113	112	98	78	108	117	97	112	128	162
4	111	111	106	79	106	120	123	121	126	101
5	118	119	83	121	103	99	102	129	143	119
6	112	110	90	105	100	97	116	120	102	120
7	116	118	87	125	107	83	111	128	107	128
8	112	116	94	117	104	121	125	126	139	136
9	121	119	82	148	102	96	122	203	103	203
10	126	115	87	139	107	109	121	201	147	201
11	123	122	90	160	120	85	135	209	104	209
12	127	129	83	188	123	102	132	206	106	206
13	124	123	96	89	126	99	136	202	102	202

14	127	121	92	93	122	103	133	205	117	205
15	127	128	86	120	126	101	134	208	104	208
16	124	122	94	127	124	118	122	136	102	306
17	122	126	91	124	121	112	123	133	101	303
18	121	122	89	127	129	116	122	132	129	302
19	129	122	90	127	130	112	122	137	10	307
20	120	126	98	120	138	112	206	139	208	309
21	128	128	96	123	136	116	203	123	206	203
22	126	136	83	126	133	113	205	207	203	207
23	123	133	72	122	132	117	137	204	202	204
24	122	132	98	136	139	114	133	204	209	204
25	128	138	96	134	136	117	132	205	206	205

58	112	126	96	102	90	86	115	129	147	160

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

1	112	117	93	55	93	112	102	117	102	173
2	119	114	96	57	86	115	105	114	105	154
3	113	112	98	78	108	117	97	112	128	162
4	111	111	106	79	106	120	123	121	126	101
5	118	119	83	121	103	99	102	129	143	119
6	112	110	90	105	100	97	116	120	102	120
7	116	118	87	125	107	83	111	128	107	128
8	112	116	94	117	104	121	125	126	139	136
9	121	119	82	148	102	96	122	203	103	203
10	126	115	87	139	107	109	121	201	147	201
11	123	122	90	160	120	85	135	209	104	209
12	127	129	83	188	123	102	132	206	106	206
13	124	123	96	89	126	99	136	202	102	202

14	127	121	92	93	122	103	133	205	117	205
15	127	128	86	120	126	101	134	208	104	208
16	124	122	94	127	124	118	122	136	102	306
17	122	126	91	124	121	112	123	133	101	303
18	121	122	89	127	129	116	122	132	129	302
19	129	122	90	127	130	112	122	137	10	307
20	120	126	98	120	138	112	206	139	208	309
21	128	128	96	123	136	116	203	123	206	203
22	126	136	83	126	133	113	205	207	203	207
23	123	133	72	122	132	117	137	204	202	204
24	122	132	98	136	139	114	133	204	209	204
25	128	138	96	134	136	117	132	205	206	205

58	112	126	96	102	90	86	115	129	147	160

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

1	112	117	93	55	93	112	102	117	102	173
2	119	114	96	57	86	115	105	114	105	154
3	113	112	98	78	108	117	97	112	128	162
4	111	111	106	79	106	120	123	121	126	101
5	118	119	83	121	103	99	102	129	143	119
6	112	110	90	105	100	97	116	120	102	120
7	116	118	87	125	107	83	111	128	107	128
8	112	116	94	117	104	121	125	126	139	136
9	121	119	82	148	102	96	122	203	103	203
10	126	115	87	139	107	109	121	201	147	201
11	123	122	90	160	120	85	135	209	104	209
12	127	129	83	188	123	102	132	206	106	206
13	124	123	96	89	126	99	136	202	102	202

14	127	121	92	93	122	103	133	205	117	205
15	127	128	86	120	126	101	134	208	104	208
16	124	122	94	127	124	118	122	136	102	306
17	122	126	91	124	121	112	123	133	101	303
18	121	122	89	127	129	116	122	132	129	302
19	129	122	90	127	130	112	122	137	10	307
20	120	126	98	120	138	112	206	139	208	309
21	128	128	96	123	136	116	203	123	206	203
22	126	136	83	126	133	113	205	207	203	207
23	123	133	72	122	132	117	137	204	202	204
24	122	132	98	136	139	114	133	204	209	204
25	128	138	96	134	136	117	132	205	206	205

58	112	126	96	102	90	86	115	129	147	160