книги из ГПНТБ / Эксплуатационная надежность сельскохозяйственных машин

P(At A2+ . . . + An) —^ i=i

Для полной группы событий

i=1

Сумма вероятностей противоположных событий равна единице

Р(А) + Р(А)= 1,

где А — событие, противоположное событию А. Вероятность совместного появления нескольких неза­

висимых случайных событий равна произведению веро­ ятностей этих событий

Р(Аг -А2... А п)= Р(Лх) • Р(А2) . .. Р{Ап) = П Р(Л;).

Пример 3. Определить вероятность безотказной рабо­ ты машинно-тракторного агрегата (трактора и сеялки), т. е. вероятность того, что изделие сохранит работоспо­ собность в течение некоторой наработки. При этом вероятность безотказной работы трактора равна Pi = 0,9, сеялки за это же время Р2= 0,8. Безотказная работа агрегата состоит в том, чтобы безотказно работали обе машины, то есть определяется совместным появлением событий.

Следовательно

Р(ЛГ Л3) = Р1-Р2 = 0,9-0,8 = 0,72.

Пример 4. Определить вероятность безотказной рабо­

вероятность безотказной работы которой Рз = 0,8.

Отказ фары произойдет только тогда, когда совмест­ но откажут обе лампочки — основная и запасная.

Вероятность отказа основной детали равна

Qo = 1 - Л > = 1 - 0 , 9 = 0,1,

запасной

20

Q3 = 1 - P S= 1 - 0 , 8 = 0,2.

Вероятность отказа фары равна

= Qo • Q3 = 0,1 -0,2 = 0,02.

Вероятность безотказной работы фары

Рф = 1 - Qy = 1 - 0,02 = 0,98.

Как видим, наличие резервной (запасной) лампочки резко повышает вероятность безотказной работы фары.

3. Законы распределения случайных величин

До сих пор рассматривались случайные события, ко­ торые характеризовали результаты опыта качественно. Количественной характеристикой случайного результата является случайная величина.

Случайной величиной называется величина, которая в результате опыта может принять то или иное (но только одно) значение, причем заранее, до опыта, неиз­ вестно, какое именно. Различают дискретные и непрерыв­ ные случайные величины. Дискретные — можно зара­ нее перечислить, они отделены друг от друга (число от­ казавших деталей, число ремонтов и т. д.), непрерыв­ ные — непрерывно заполняют некоторый промежуток и не отделены друг от друга (время наступления отказа, износ детали и т. Д.).

В практике расчетов надежности непрерывную слу­ чайную величину часто приводят к дискретной путем расчленения всего интервала ее изменения на п малых равных интервалов At и введения среднего значения этой случайной величины, соответствующей середине интер­

вала (tt).

При таком подходе можно считать, что для любой случайной величины tt каждому ее значению соответст­ вует определенная вероятность Pt .

Функциональная зависимость Pt от tt называется за­ коном распределения вероятностей случайной величи­ ны tt. Закон распределения может быть задан графиче­

21

ски. Обычно вероятности Pt относят к ширине интерва­ ла At и строят фигуру, которую называют гистограммой. В качестве примера на рис. 3 приведена гистограмма износов и пальца теребильной цепи свеклокомбайна КС-3 после 80 га наработки.

Рис. 3. Гистограмма и функция накопленных частот износой U, паль­ ца теребильной цепи:

I — гистограмма; 2 — функ­ ция накопленных частот.

Площадь, ограниченная гистограммой, очевидно,

П

равна единице, так как ^ ^ i = !•

i= i

Последовательно суммируя площади прямоугольни­ ков гистограммы, можно получить функцию накоплен­ ных частот. Изображая вероятности Р\, Р\+Ръ, Р1 +Р2 + + Р 3 и т. д. в виде ординат, расположенных на правых границах интервалов, получим ломанную кривую, по­ следняя ордината которой равна единице (рис. 3).

Г л а в а / / / . ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

ПО ДАННЫМ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Отказы в машинах возникают в различные моменты времени. То время, когда машина (изделие) находится в работоспособном состоянии, называют временем безот­ казной работы. После возникновения отказа элементы машины (изделия) ремонтируются или заменяются но­ выми. Время нахождения машины (изделия) в ремонте называют временем восстановления. Поскольку моменты возникновения отказа и моменты выхода из ремонта

22

(так как отказ по сложности может быть различным) являются случайными величинами, то для их характери­ стики используется аппарат теории вероятностей, на базе которого разрабатываются количественные показа­ тели надежности. Выбор показателей для оценки на­ дежности машины является чрезвычайно ответственной задачей, поскольку их величина влияет на решение о целесообразности использования машины и ее эффектив­ ности.

1. Сбор информации о надежности

Сельскохозяйственные машины являются сложными, многоузловыми системами. Поэтому во время их работы могут возникать отказы различных типов. Это и вне­ запные и постепенные, по причине износа, поломки из-за ошибок конструирования, производства, эксплуатации и т. д. Все эти обстоятельства существенно затрудняют получение исходных данных для определения и повыше­ ния надежности машин. Вместе с тем только наличие таких данных раскрывает возможность в систематизации видов нарушений, установлении их причин и разработке мероприятий по их устранению, разработке методов про­ гнозирования надежности, сроков профилактических работ, математических методов моделирования надеж­ ности и т. д.

В связи со сложностью процессов, происходящих в сельскохозяйственных машинах и приводящих к отказу элементов, трудно их имитировать в искусственных условиях с достаточной достоверностью и в необходимом объеме. Поэтому основным методом получения исходной информации об отказах машин и их элементов являются испытания в условиях эксплуатации. Однако и при этом способе возникает ряд трудностей, для преодоления которых необходимо разработать специальную систему сбора и обработки информации о надежности. Без при­ менения такой системы полученная информация может оказаться недостоверной, собираться длительное время, что не позволит использовать ее для разработки меро­ приятий по повышению надежности. -

23

Основные требования к системе сбора информации состоят в том, что она должна иметь конечной целью' повышение надежности изделия*.

Конкретные формы и содержание сбора информации о надежности зависят от изучаемой машины и особен­ ностей ее эксплуатации. Поэтому трудно указать детали­ зированные мероприятия. Однако общие требования можно сформулировать. Информация о надежности должна быть полной (полные сведения об объекте ис­ пытаний и условиях испытаний), достоверной (содер­ жать объективные, документальные, квалифицирован­ ные сведения), дискретной (т. е. содержать сообщения по отдельным признакам), своевременной, непрерывной

(непрерывно обновляться в связи с усовершенствова­ нием конструкции).

В результате сбора информации должны быть полу­ чены следующие данные: наименование и марка маши­ ны, завод-изготовитель, почвенно-климатическая зона, наименование и адрес хозяйства, наработка за сезон, общая наработка за время эксплуатации, наименование детали (узла), отказавших во время работы, время на­ ступления отказа и время его восстановления (замены, ремонта; если отказов несколько, то в порядке их воз­ никновения), внешнее проявление отказа — ненормаль­ ные стуки, повышенный уровень шума, повышен­ ная вибрация, вытекание смазочного материала или рабочей жидкости, заклинивание механизмов и т. д., причина отказа — несовершенство конструктивного ре­ шения, недоброкачественность изготовления, монтажа, ремонта, профилактического обслуживания, герметизи­ рующих уплотнений, смазочного материала или рабочей жидкости, динамическая неуравновешенность, недопу­ стимое отклонение микро- и макрогеометрии рабочей по­ верхности, несоооность или непараллельность осей, засо­ рение трубопроводов гидросистемы, осадка пружин, нарушение сроков технического обслуживания и т. д.

Для удобства сбора все перечисленные данные сво­ дятся в таблицу (карточку, лист сбора информации), к которым прилагают инструкцию с рекомендациями по заполнению карточек. В инструкции приводятся: реко­ мендации о наименовании групп отказов и методе их

* Применяемая в США система сбора информации в своем наз­ вании содержит эту цель — COFEC (Cause of Failure, Effect and Cor­ rective Action — причина отказа, его влияние и эффективдость при­ нятых корректировочных мер).

24

Т а б л и ц а 3.1

Основные группы отказов

устранения (табл. 3.1), перечень рекомендуемых дета­ лизированных наименований (табл. 3.2); наименования вида отказа (конструктивный, производственный, экс­ плуатационный); время и периодичность сбора информа­ ции, порядок его проведения; сведения о лицах и орга­ низациях, проводящих эту работу.

В сельскохозяйственном машиностроении применяет­ ся централизованный сбор информации — то есть пер­ вичные данные о работе и неисправностях машины за­ полняются на месте эксплуатации, а затем весь мате­ риал без предварительной обработки передается на место ею анализа и изучения. Такой способ позволяет окончательную обработку материала, проводимую в условиях конструкторского бюро, машиноиспытательной станции или научно-исследовательского института, вы­ полнять с помощью автоматических устройств, ЭЦВМ, что существенно сокращает длительность этой большой работы.

■ Для применения ЭЦВМ к обработке информации о надежности в сельскохозяйственном машиностроении разработана десятизначная система кодирования всей поступающей информации. Первая цифра 1 или 0 озна­ чает простой по причине отказа или по технологической

25

26

причине, вторая цифра ■— вид отказа, две последую­ щие — шифр узла, две следующие — причина, четыре последующие — часы и минуты окончания простоя.

Например, шифр 1124260945 показывает, что время восстановления отказов (1), конструктивного (1) узла (24), по причине (26) закончилось в 09 час. 45 мин. Ра­ бота имеет шифр — все нули кроме времени окончания работы. Например, 0000000955. Значит машина работала 10 мин. Шифр 0215001037 показывает, что простой (0), по технологической причине (2), узла (15), закончился в 10 час. 37 мин.

Шифровка карточек производится на месте обработ­ ки информации, а затем шифрованная информация пе­ редается в вычислительный центр, где она наносится на перфокарты, которые являются исходной информацией для ЭЦВМ. С помощью ЭЦВМ по специально разра­ ботанной программе производится на основании собран­ ных данных расчет показателей надежности изделия в целом, либо по элементам, либо по отдельным видам и наименованиям отказов и т. д.

Разновидностью сбора информации, существенно по­ вышающей достоверность результатов, является техни­ ческая экспертиза деталей как отказавших, так и про­ должающих работать. Наиболее часто применяется микрометраж деталей непосредственно на машине, если не требуется ее разборка, или в ремонтных мастерских, где производится полная или частичная разборка узлов. Данные микрометража используются для определения

27

7.Поломка транспортера (со-

17.Изгиб вала ботвосрезающего

19.Не захватывается ботва, по-

предельных взносов, для прогнозирования сроков служ­ бы и т. д.

При сборе информации, в тех случаях когда дефекты произошли в отсутствии наблюдателя, используются лимитные карточки в колхозах, учитывающие расход замененных деталей. Также могут использоваться де­ фектные ведомости в ремонтных мастерских для учета замененных деталей при ремонте (статистический сбор информации).

Примеры заполнения хронометражных карт и листа информации приведены в табл. 3.3, 3.4.

В сельхозмашиностроении в последние годы четко

28