Надежность механических систем. Учебно-методическое пособие
.pdf
Приложение
Задача № 2 Расчет безотказной работы
Прибор состоит из трех блоков, которые независимо друг от друга могут отказать. Отказ каждого из блоков приводит к отказу всего прибора. Вероятность того, что за время Т работы прибора откажет первый блок, равна Q1(Т), второй – Q2(Т), третий – Q3(Т). Найти вероятность того, что за время работы Т прибор проработает безотказно.
Номер |
Номер |
Вероят- |
Номер |
Номер |
Вероят- |
Номер |
Номер |
Вероят- |
вари- |
режи- |
ность от- |
вари- |
режи- |
ность от- |
вари- |
режи- |
ность от- |
анта |
ма |
каза Q(Т) |
анта |
ма |
каза Q(Т) |
анта |
ма |
каза Q(Т) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0,1 |
9 |
1 |
0,2 |
17 |
1 |
0,1 |
|
2 |
0,3 |
|
2 |
0,4 |
|
2 |
0,5 |
|
3 |
0,2 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,2 |
2 |
1 |
0,1 |
10 |
1 |
0,2 |
18 |
1 |
0,2 |
|
2 |
0,4 |
|
2 |
0,6 |
|
2 |
0,1 |
|
3 |
0,3 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,4 |
3 |
1 |
0,1 |
11 |
1 |
0,2 |
19 |
1 |
0,1 |
|
2 |
0,5 |
|
2 |
0,3 |
|
2 |
0,6 |
|
3 |
0,2 |
|
3 |
0,4 |
|
3 |
0,2 |
4 |
1 |
0,2 |
12 |
1 |
0,2 |
20 |
1 |
0,2 |
|
2 |
0,3 |
|
2 |
0,5 |
|
2 |
0,7 |
|
3 |
0,2 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,1 |
5 |
1 |
0,2 |
13 |
1 |
0,2 |
21 |
1 |
0,1 |
|
2 |
0,1 |
|
2 |
0,1 |
|
2 |
0,5 |
|
3 |
0,5 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,2 |
6 |
1 |
0,1 |
14 |
1 |
0,1 |
22 |
1 |
0,1 |
|
2 |
0,3 |
|
2 |
0,5 |
|
2 |
0,4 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,3 |
7 |
1 |
0,2 |
15 |
1 |
0,2 |
23 |
1 |
0,2 |
|
2 |
0,4 |
|
2 |
0,4 |
|
2 |
0,4 |
|
3 |
0,2 |
|
3 |
0,1 |
|
3 |
0,5 |
8 |
1 |
0,1 |
16 |
1 |
0,1 |
24 |
1 |
0,1 |
|
2 |
0,5 |
|
2 |
0,3 |
|
2 |
0,1 |
|
3 |
0,3 |
|
3 |
0,6 |
|
3 |
0,1 |
61
Приложение
Задача № 3 Расчет вероятности безотказной работы механизма
с последовательно-параллельной структурой
Прибор состоит из четырех блоков. При этом блоки 2 и 3 дублируют друг друга, а блоки 1 и 4 независимо друг от друга могут отказать. Вероятности безотказной работы каждого из блоков за время Т следующие: первого – Р1(Т), второго – Р2(Т), третьего – Р3(Т), четвертого – Р4(Т). Найти вероятность того, что за время работы Т прибор проработает безотказно.
|
|
Вероят- |
|
|
Вероят- |
|
|
Вероят- |
Номер |
Номер |
ность без- |
Номер |
Номер |
ность без- |
Номер |
Номер |
ность без- |
вари- |
режи- |
отказной |
вари- |
режи- |
отказной |
вари- |
режи- |
отказной |
анта |
ма |
работы |
анта |
ма |
работы |
анта |
ма |
работы |
|
|
Р(Т) |
|
|
Р(Т) |
|
|
Р(Т) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
0,9 |
9 |
1 |
0,8 |
17 |
1 |
0,9 |
2 |
0,7 |
2 |
0,6 |
2 |
0,5 |
|||
|
3 |
0,8 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,8 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,8 |
|
4 |
0,9 |
2 |
1 |
0,9 |
10 |
1 |
0,8 |
18 |
1 |
0,8 |
2 |
0,6 |
2 |
0,6 |
2 |
0,9 |
|||
|
3 |
0,7 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,6 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,8 |
3 |
1 |
0,9 |
11 |
1 |
0,8 |
19 |
1 |
0,9 |
2 |
0,5 |
2 |
0,7 |
2 |
0,6 |
|||
|
3 |
0,8 |
|
3 |
0,6 |
|
3 |
0,8 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,7 |
4 |
1 |
0,8 |
12 |
1 |
0,8 |
20 |
1 |
0,8 |
2 |
0,7 |
2 |
0,5 |
2 |
0,7 |
|||
|
3 |
0,8 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,9 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,9 |
62
Приложение
5 |
1 |
0,8 |
13 |
1 |
0,8 |
21 |
1 |
0,9 |
2 |
0,9 |
2 |
0,9 |
2 |
0,5 |
|||
|
3 |
0,5 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,8 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,7 |
6 |
1 |
0,9 |
14 |
1 |
0,9 |
22 |
1 |
0,9 |
2 |
0,7 |
2 |
0,5 |
2 |
0,6 |
|||
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,7 |
|
4 |
0,8 |
|
4 |
0,9 |
|
4 |
0,7 |
7 |
1 |
0,8 |
15 |
1 |
0,8 |
23 |
1 |
0,8 |
2 |
0,6 |
2 |
0,6 |
2 |
0,6 |
|||
|
3 |
0,8 |
|
3 |
0,9 |
|
3 |
0,5 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,8 |
|
4 |
0,9 |
8 |
1 |
0,9 |
16 |
1 |
0,9 |
24 |
1 |
0,9 |
2 |
0,5 |
2 |
0,7 |
2 |
0,9 |
|||
|
3 |
0,7 |
|
3 |
0,6 |
|
3 |
0,9 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,7 |
|
4 |
0,8 |
63
Приложение
Задача № 4 Расчет вероятности безотказной работы
для изделий с назначенным ресурсом
На испытание поставлено N0 изделий. За время ∆t1, ч, отказало n(∆t1) изделий, за последующие ∆t2, ч, отказало еще n(∆t2) изделий. Определить вероятности безотказной работы P(ti) и отказа Q(ti) в моменты времени t1, t2 и на интервале ∆t2, а также величины: λ(∆t2) – интенсивность отказов на интервале ∆t2, а(∆t2) – частоту отказов, Тср – среднее время наработки до отказа.
Номер |
N0 |
∆t1, ч |
n(∆t1) |
∆t2, ч |
n(∆t2) |
варианта |
|||||
1 |
5340 |
4300 |
184 |
160 |
56 |
2 |
5560 |
3400 |
164 |
170 |
76 |
3 |
5820 |
5400 |
180 |
168 |
67 |
4 |
7340 |
4000 |
270 |
162 |
36 |
5 |
7280 |
4800 |
284 |
260 |
86 |
6 |
7760 |
5300 |
234 |
210 |
58 |
7 |
6280 |
5700 |
236 |
230 |
86 |
8 |
6920 |
4600 |
212 |
152 |
38 |
9 |
6340 |
5300 |
174 |
180 |
46 |
10 |
7340 |
3300 |
184 |
170 |
56 |
11 |
5560 |
4300 |
270 |
168 |
82 |
12 |
2030 |
6320 |
286 |
288 |
67 |
13 |
6280 |
5400 |
212 |
160 |
92 |
14 |
7760 |
4000 |
236 |
380 |
56 |
15 |
9400 |
4500 |
278 |
411 |
99 |
16 |
8670 |
4050 |
296 |
738 |
34 |
17 |
1950 |
5000 |
254 |
143 |
57 |
18 |
7340 |
6700 |
184 |
210 |
56 |
19 |
5560 |
5400 |
270 |
160 |
67 |
20 |
7760 |
6200 |
184 |
184 |
58 |
21 |
7340 |
5800 |
236 |
170 |
84 |
22 |
5340 |
7200 |
212 |
210 |
78 |
23 |
6280 |
5500 |
184 |
235 |
92 |
64
Приложение
Задача № 5 Расчет вероятностных качественных показателей
неремонтируемых изделий
Электронноеустройствонепрерывноработаетвтечениеt,ч.Числовходящих в него элементов и режимы их работы приведены в таблице. Вычислить вероятности безотказной работы и отказа, среднюю наработку до отказа электронного устройства.
Номер |
Количество ni |
Интенсивность отказов |
Поправочный |
|
||||||||
|
λi 10–6, 1/ч |
|
коэффициент α |
|
||||||||
вари- |
|
|
t, ч |
|||||||||
анта |
К |
Р |
Т |
П |
К |
Р |
Т |
П |
К |
Р |
Т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
23 |
30 |
3 |
90 |
0,01 |
0,087 |
0,35 |
0,007 |
0,33 |
0,61 |
0,45 |
2700 |
2 |
17 |
28 |
4 |
85 |
0,025 |
0,087 |
0,45 |
0,005 |
0,30 |
0,50 |
0,35 |
3200 |
3 |
25 |
32 |
6 |
80 |
0,02 |
0,07 |
0,25 |
0,003 |
0,31 |
0,40 |
0,28 |
5200 |
4 |
21 |
24 |
8 |
82 |
0,04 |
0,08 |
0,35 |
0,004 |
0,28 |
0,55 |
0,65 |
3000 |
5 |
17 |
18 |
3 |
78 |
0,03 |
0,06 |
0,45 |
0,006 |
0,26 |
0,35 |
0,50 |
4800 |
6 |
19 |
28 |
10 |
90 |
0,035 |
0,08 |
0,35 |
0,007 |
0,20 |
0,45 |
0,46 |
6200 |
7 |
20 |
18 |
12 |
86 |
0,04 |
0,09 |
0,55 |
0,004 |
0,24 |
0,52 |
0,40 |
5200 |
8 |
25 |
24 |
17 |
88 |
0,02 |
0,07 |
0,45 |
0,006 |
0,28 |
0,40 |
0,28 |
5800 |
9 |
23 |
30 |
3 |
90 |
0,01 |
0,087 |
0,35 |
0,007 |
0,33 |
0,61 |
0,45 |
2700 |
10 |
18 |
32 |
6 |
78 |
0,03 |
0,07 |
0,25 |
0,005 |
0,16 |
0,53 |
0,65 |
2000 |
11 |
17 |
24 |
8 |
76 |
0,02 |
0,06 |
0,45 |
0,003 |
0,20 |
0,38 |
0,50 |
4800 |
12 |
12 |
22 |
14 |
82 |
0,035 |
0,091 |
0,37 |
0,004 |
0,14 |
0,2 |
0,71 |
1800 |
13 |
25 |
28 |
11 |
90 |
0,07 |
0,08 |
0,45 |
0,007 |
0,18 |
0,40 |
0,35 |
2700 |
14 |
18 |
32 |
10 |
86 |
0,06 |
0,06 |
0,25 |
0,005 |
0,30 |
0,52 |
0,65 |
3000 |
15 |
23 |
16 |
17 |
79 |
0,09 |
0,03 |
0,35 |
0,003 |
0,22 |
0,34 |
0,24 |
3500 |
16 |
16 |
21 |
11 |
94 |
0,09 |
0,03 |
0,52 |
0,005 |
0,36 |
0,27 |
0,24 |
3500 |
17 |
24 |
21 |
9 |
94 |
0,09 |
0,04 |
0,54 |
0,003 |
0,36 |
0,71 |
0,25 |
4300 |
18 |
28 |
27 |
7 |
78 |
0,02 |
0,05 |
0,50 |
0,006 |
0,18 |
0,65 |
0,42 |
5100 |
19 |
17 |
25 |
12 |
80 |
0,04 |
0,07 |
0,45 |
0,004 |
0,22 |
0,48 |
0,50 |
3200 |
20 |
25 |
28 |
14 |
84 |
0,03 |
0,09 |
0,35 |
0,005 |
0,16 |
0,56 |
0,65 |
5200 |
21 |
19 |
32 |
8 |
92 |
0,025 |
0,05 |
0,55 |
0,003 |
0,20 |
0,38 |
0,40 |
2700 |
22 |
18 |
25 |
6 |
90 |
0,01 |
0,07 |
0,38 |
0,006 |
0,30 |
0,42 |
0,28 |
4800 |
23 |
21 |
27 |
10 |
85 |
0,02 |
0,06 |
0,40 |
0,008 |
0,28 |
0,28 |
0,35 |
3000 |
Примечания: 1. К – конденсаторы; Р – резисторы; Т – транзисторы; П – пайки. 2. Поправочный коэффициент для паек равен единице.
65
Приложение
Задача № 6 Расчет вероятностных показателей в зависимости
от продолжительности работы
В работе находится N0 невосстанавливаемых объектов. Число отказов n(∆t) подсчитывалось через каждые ∆ti ч. Данные об отказах приведены в таблице. Необходимо определить вероятность безотказной работы P(∆ti), частоту а(∆ti) и интенсивность отказов λ (∆ti) на каждом интервале и построить графики этих зависимостей от времени, а также рассчитать Тср – среднее время наработки до отказа. (Зависимости α = f(∆ti) и λ = f(∆ti) строятся на одном графике, P(∆ti) – отдельно.)
66
|
Номер |
Число |
|
|
|
Число отказов n(∆t) в интервале времени ∆t, ч |
|
|
|
|
||||
|
вари- |
объек- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0–200 |
200–400 |
400–606 |
606–800 |
800–1010 |
1010–1200 |
1200–1400 |
1400–1600 |
1600–1800 |
1800–2000 |
|
|
||
|
анта |
тов N0 |
|
|
||||||||||
|
1 |
4500 |
48 |
43 |
40 |
39 |
39 |
43 |
48 |
48 |
49 |
55 |
|
|
|
2 |
5100 |
55 |
48 |
42 |
40 |
40 |
41 |
43 |
48 |
52 |
56 |
|
|
|
3 |
5400 |
47 |
45 |
41 |
40 |
35 |
37 |
39 |
45 |
51 |
53 |
|
|
|
4 |
4800 |
33 |
51 |
42 |
43 |
43 |
33 |
32 |
33 |
47 |
39 |
|
|
|
5 |
5200 |
39 |
33 |
39 |
33 |
34 |
39 |
51 |
39 |
48 |
39 |
|
|
|
6 |
5600 |
51 |
48 |
43 |
42 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
48 |
|
|
|
7 |
6700 |
47 |
46 |
42 |
37 |
35 |
32 |
43 |
43 |
48 |
59 |
|
|
67 |
8 |
3910 |
39 |
35 |
36 |
34 |
33 |
32 |
33 |
36 |
38 |
42 |
|
Приложение |
12 |
7300 |
42 |
38 |
33 |
32 |
30 |
38 |
42 |
48 |
51 |
52 |
|
||
|
9 |
4700 |
48 |
45 |
42 |
42 |
40 |
45 |
47 |
47 |
48 |
51 |
|
|
|
10 |
5300 |
55 |
34 |
36 |
32 |
33 |
33 |
45 |
47 |
49 |
55 |
|
|
|
11 |
6500 |
88 |
78 |
82 |
77 |
75 |
71 |
76 |
83 |
89 |
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
6800 |
48 |
43 |
40 |
39 |
39 |
43 |
48 |
48 |
49 |
55 |
|
|
|
14 |
4310 |
42 |
40 |
39 |
38 |
37 |
36 |
37 |
40 |
41 |
43 |
|
|
|
15 |
6550 |
47 |
41 |
43 |
42 |
40 |
38 |
40 |
43 |
48 |
51 |
|
|
|
16 |
5800 |
55 |
48 |
50 |
46 |
47 |
44 |
46 |
51 |
56 |
59 |
|
|
|
17 |
4680 |
48 |
43 |
40 |
39 |
39 |
43 |
48 |
48 |
49 |
55 |
|
|
|
18 |
5700 |
53 |
48 |
47 |
45 |
41 |
40 |
45 |
48 |
48 |
50 |
|
|
|
19 |
6900 |
35 |
33 |
30 |
31 |
30 |
32 |
36 |
38 |
38 |
42 |
|
|
|
20 |
7200 |
47 |
43 |
39 |
35 |
34 |
32 |
33 |
46 |
55 |
56 |
|
|
|
21 |
4900 |
39 |
34 |
33 |
33 |
32 |
31 |
42 |
43 |
47 |
51 |
|
|
|
22 |
5300 |
52 |
48 |
45 |
42 |
41 |
45 |
48 |
48 |
49 |
54 |
|
|
Приложение
Задача № 7 Расчет конструкторской размерной цепи
Решить обратную задачу расчета размерной цепи – рассчитать пре-
дельные отклонения и допуск на замыкающий размер по заданным отклонениям и допускам на все составляющие звенья.
|
|
|
|
Составляющие размеры |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
Б1 |
|
Б2 |
|
|
Б3 |
|||
варианта |
отклонение |
отклонение |
|
отклонение |
||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
верхнее |
|
нижнее |
верхнее |
|
нижнее |
|
верхнее |
|
нижнее |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
|
–0,02 |
+0,04 |
|
–0,02 |
|
–0,01 |
|
+0,01 |
2 |
–0,01 |
|
–0,025 |
+0,03 |
|
–0,01 |
|
–0,015 |
|
+0,015 |
3 |
–0,005 |
|
–0,015 |
+0,035 |
|
+0,025 |
|
–0,03 |
|
+0,03 |
4 |
0 |
|
–0,02 |
+0,02 |
|
–0,03 |
|
–0,02 |
|
+0,02 |
5 |
–0,01 |
|
–0,025 |
+0,04 |
|
–0,02 |
|
–0,01 |
|
+0,01 |
6 |
–0,005 |
|
–0,015 |
+0,03 |
|
–0,01 |
|
–0,015 |
|
+0,015 |
7 |
0 |
|
–0,02 |
+0,035 |
|
+0,025 |
|
–0,03 |
|
+0,03 |
8 |
–0,01 |
|
–0,025 |
+0,02 |
|
–0,03 |
|
–0,02 |
|
+0,02 |
9 |
–0,005 |
|
–0,015 |
+0,04 |
|
–0,02 |
|
–0,01 |
|
+0,01 |
10 |
0 |
|
–0,02 |
+0,03 |
|
–0,02 |
|
–0,015 |
|
+0,015 |
11 |
–0,01 |
|
–0,035 |
+0,035 |
|
+0,025 |
|
–0,03 |
|
+0,03 |
12 |
–0,005 |
|
–0,015 |
+0,02 |
|
–0,03 |
|
–0,02 |
|
+0,02 |
13 |
0 |
|
–0,02 |
+0,04 |
|
–0,02 |
|
–0,01 |
|
+0,01 |
14 |
–0,01 |
|
–0,025 |
+0,03 |
|
–0,02 |
|
–0,015 |
|
+0,015 |
15 |
–0,005 |
|
–0,015 |
+0,02 |
|
–0,025 |
|
–0,03 |
|
+0,03 |
16 |
0 |
|
–0,02 |
+0,02 |
|
–0,03 |
|
–0,02 |
|
+0,02 |
68
Приложение
17 |
–0,01 |
–0,035 |
+0,04 |
–0,02 |
–0,01 |
+0,01 |
18 |
–0,005 |
–0,015 |
+0,03 |
–0,01 |
–0,015 |
+0,015 |
19 |
0 |
–0,02 |
+0,035 |
+0,025 |
–0,03 |
+0,03 |
20 |
–0,01 |
–0,025 |
+0,02 |
–0,03 |
–0,02 |
+0,02 |
21 |
–0,005 |
–0,015 |
+0,04 |
–0,02 |
–0,01 |
+0,01 |
22 |
0 |
–0,02 |
+0,03 |
–0,01 |
–0,015 |
+0,015 |
23 |
–0,01 |
–0,025 |
+0,035 |
+0,025 |
–0,02 |
+0,02 |
69
|
Оглавление |
|
Введение ........................................................................................................ |
3 |
|
Глава |
1. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И ТЕХНИЧЕСКОГО |
|
УРОВНЯ МАШИН...................................................................................... |
5 |
|
Глава |
2. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ МАШИН......................................... |
7 |
2.1. Показатели надежности машин......................................................... |
7 |
|
2.2. Комплексные показатели надежности машин................................. |
9 |
|
2.3. Основные факторы физического старения машин........................ |
11 |
|
2.4. Расчет надежности механических систем...................................... |
14 |
|
2.5. Расчет надежности механических систем методом |
|
|
преобразования структурной схемы...................................................... |
22 |
|
2.6. Примеры расчета вероятностных количественных |
|
|
показателей надежности механических систем ................................... |
24 |
|
2.7. Модели и методы оценки прочностной надежности |
|
|
при проектировании................................................................................ |
30 |
|
Глава 3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ МАШИН |
|
|
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ...................................................................... |
33 |
|
3.1. Оптимизация и совершенствование расчетов деталей |
|
|
и узлов механизмов машины.................................................................. |
33 |
|
3.2. Совершенствование конструкций деталей и узлов механизмов |
|
|
и машин для повышения их надежности.............................................. |
34 |
|
3.3. Технологические методы обеспечения надежности машин |
|
|
при их изготовлении................................................................................ |
36 |
|
3.4. Повышение надежности и долговечности деталей машин |
|
|
при их эксплуатации................................................................................ |
49 |
|
70
