9

Лекция 12 испытания на надежность эмс. Контрольные испытания. Основные методы оценки надежности

Рисунок 1 – Классификация методов оценки надежности

Под экспериментальным методом понимается метод опытного определения надежности реальных объектов, когда объект и условия, в которых он функционирует, известны исследователям с достаточной полнотой и при необходимости могут целенаправленно изменяться.

Показатели надежности экспериментальными методами могут быть получены по результатам либо испытаний – специальных или совмещенных, либо наблюдением за функционированием объекта в условиях эксплуатации.

Методы испытаний организуются специально с целью определения показателей надежности, объем их обычно заранее планируется, условия функционирования объектов устанавливаются исходя из требований оценки конкретных показателей. Такие испытания, как правило, применяются для изделий, выпускаемых в достаточно большом количестве. Проводить специальные испытания для сложных объектов, систем во многих случаях не предоставляется возможным, так как объем выпуска обычно ограничен единицами экземпляров, а процесс изготовления, отладки, проверки функционирования и доводки занимает слишком много времени и дорогостоящий. Показатели надежности таких объектов оцениваются в основном либо по результатам совмещенных испытаний, при которых определение показателей согласовывается с экспериментальным исследованием других параметров объекта, либо по наблюдениям на этапе эксплуатации.

Методы испытаний на надежность подразделяются на определительные и контрольные.

Определительные испытания на надежность проводятся для выявления фактических значений показателей надежности.

Контрольные испытания – для проверки соответствия показателей надежности объектов требованиям (стандарта, технического задания, технических условий).

Определительные и контрольные методы имеют существенные отличия. При сопоставимых требованиях к точности и достоверности необходимый объем испытаний при контрольной постановке может быть значительно меньше, чем при определительной, в случае, если истинное значение показателя надежности объекта мало отличается от необходимого уровня. Кроме того, у этих методов заметно различаются этапы планирования эксперимента.

Планирование при контрольных испытаниях опирается на требуемое значение показателя надежности. В результате планирования определяют необходимый объем испытаний и оценочный норматив – решающее правило, по которому принимается решение о соответствии или несоответствии объекта заданному требованию. Следовательно, ошибка в планировании контрольной процедуры в принципе не может быть выявлена в результате испытаний, и, таким образом, корректность планирования непосредственно определяет достоверность искомого заключения.

Требуемый объем испытаний – число изделий (или число опытов) и продолжительность испытаний – зависит от фактической надежности объекта, которая до испытания не известна. Следовательно, необходимый объем испытаний при планировании определительной процедуры может быть определен лишь ориентировочно, исходя из предполагаемого уровня надежности объекта. Однако ошибки в планировании объема испытаний выявляются в процессе испытаний при обработке их результатов и могут быть скорректированы.

Контрольные испытания на надежность проводят­ся с целью определения соответствия количественных по­казателей надежности требованиям стандарта, технических условий или технического задания. Контрольные испытания проводятся периодически в сроки, установленные стандартами на данное техническое изделие. Ресурс современных электрических машин составляет 20 000—50 000 ч, в связи с чем проведение испытаний мо­жет затянуться на 5—10 лет. Для сокращения сроков ис­пользуются форсированные методы испытаний, однако при этом должно быть найдено соответствие между испытаниями в нормальных условиях и форсированными (ускоренными). Этой цели служат исследования по определению коэффициентов ускорения.

Коэффициент ускорения есть отношение времени испытаний в обычных условиях () ко времени испытания в форсированных режимах () при условии равенства значений вероятностей безотказной работы в обоих случаях:.

Основное требование, предъявляемое к ускоренным испытани­ям, это идентичность процессов старения и износа по отношению, к нормальным условиям, что в свою очередь означает идентичность законов распределения. В общем случае целью испытаний является нахождение функциональных зависимостей, связывающих коэффициенты ускорения и факторы форсировки, и значения максимально возможного (с точки зрения сохранения адекватности физики процессов старения) коэффициента ускорения.

Итак, в зависимости от поставленных сроков и возможностей можно проводить контрольные испытания в нормальных условиях, а также, базируясь на знании коэффициентов ускорения, ускоренные испытания.

Различают три основных метода проведения контрольных испытаний (вне зависимости от уровня форсировки): однократной (одиночный контроль) и двукратной (двойной контроль) выборки и последовательного анализа.

В некоторых случаях проводятся ускоренные контрольные испытания в нормальных условиях. Эти испытания базируются на времени известной математической модели процесса. Методы контрольных испытаний изложены в ГОСТ 27.410 – 83 «Надежность в технике. Методы и планы статистического контроля по альтернативному признаку» и ГОСТ 27.411 – 81 «Надежность в технике. Одноступенчатые планы контроля по альтернативному признаку при распределении времени безотказной работы по закону Вейбулла».

К основным способам получения данных о надежности относится обработка информации об отказах изделий в процессе эксплуатации, т. е. оценка надежности по данным эксплуатации. Это весьма длительный и сложный процесс, связанный с преодолением объективных трудностей в осуществлении правильной организации сбора статистических данных. Кроме того, вследствие изменения конструкций и технологии изготовления электромеханических изделий данные о надежности в какой-то степени устаревают. Однако и в этом случае обработка и анализ данных эксплуатации являются полезными для оценки надежности родственных по значению, конструкции и технологии изделий.

Специальные исследования проводятся с целью прогнозирования надежности и технического состояния машин.

При исследовании надежности используются специальные методы испытаний: шагового нагружения, матричный, граничный. По первому методу испытания проводятся с дискретным увеличением нагрузки. При использовании второго метода для испытаний технических изделий выбирают такие воздействующие факторы, которые связаны между собой так, что образуют матрицу. Третий метод используется в тех случаях, когда регламентируются такие параметры, как чувствительность, полоса частот, коэффициент усиления и др. Выход параметров за установленные пределы классифицируется как параметрический отказ элемента или устройства.