Особенности испытания на надежность сложных систем

Испытание на надежность сложных систем, в том числе горных машин, является серьезной, еще полностью не разрешенной задачей. Эти системы дороги, и для испытаний можно выделить один-два образца. Когда изделие обладает индивидуальными чертами, условия эксплуатации и выполняемые функции весьма разнообразны. Для них трудно получить ста­тистические данные о надежности по результатам натурных стендовых, а в ряде случаев и эксплуатационных испытаний.

Основными принципами, которые должны быть положены в основу методики испытания на надежность сложных систем при ограниченном числе объектов испытания, являются следующие:

- испытание должно сочетаться с прогнозированием и расчетом на надежность;

- должна быть использована информация об эксплуатации аналогов и результаты испытаний на надежность отдельных элементов;

- в ряде случаев возможно получение лишь некоторых показателей надежности или сравнительных оценок.

Накопление информации об отказах, получаемой на всех этапах создания машины, включая расчеты при техническом проектировании, позволяет снизить экономические и временные затраты на определение уровня надежности и достижение требуемого уровня.

Для этого необходимо дать предварительную оценку вероятности отказа машины q₁(х) и точности, характеризуемой средним квадратическим отклонением σ₁(q), а затем провести n испытаний этой машины, при которых зарегистрировано m отказов. Вероятность отказа системы q₂(х) (с учетом предварительных данных) и точность новой оценки σ₂(q) можно определить, по формулам, соответствующим гамма-распределению:

 

 

Число испытаний n и число отказов m считают зачетными. Испытания считают незачетными, если отказ вызван неправильными действиями обслуживающего персонала или работа системы прекратилась вследствие отказа других систем в комплексе.

В тех случаях, когда испытание опытных образцов сопровождается конструкторскими доработками, используются более сложные зависимости. Вся   программа делится на k этапов по числу конструктивных доработок. Все отказы делят на случайные и устранимые конструктивные. На каждом этапе испытаний фиксируют: а _i - число случайных отказов; b_i - число конструктивных устранимых отказов; c_i - число систем, прошед­ших испытания без отказов. Предполагают, что вероятность появления случайного отказа постоянна для всех этапов испытаний.

Тогда вероятность безотказной работы системы после i-го этапа испытаний:

Р i(х)=1- q _i (х) – q₀(х),

где q _i (х) - вероятность появления устранимого конструктивного отказа на i-м этапе испытаний. Соответственно, после k -го этапа:

Р _k (х)=1- q_k (х) – q₀(х),

где значения q_k (х) и q₀(х), полученные методом максимального правдоподобия, определяют по формулам

где 1 = 1, 2, 3 ... k.

Вероятность безотказной работы по малому объему испытаний восстанавливаемых объектов можно рассчитать без определения функции распределения, используя непараметрические статистики.

Поскольку поток отказов в общем случае является нестацио­нарным пуассоновским, то вероятность безотказной работы объек­та при наработке от x₁ до x₂

Р(x₁, x₂) = ехр {- [f(x₂) - f(x₁)]},

где f(x₁) и f(x₂) — ведущие функции на интервале соответственно от 0 до x₁ и от 0 до x₂.

Используя вместо ведущей функции параметр потока отказов, получим

Параметр потока отказов определяют по интервалам наработ­ки для N _j машин, прошедших расчетный интервал

где ΔR_j - число отказов в i-м интервале; 

- суммарная наработка всех N _j машин в i-м интервале.

 

    

3.5  Рекомендации по обеспечению надежности на стадии      
         проектирования

1) Система должна содержать максимально возможное чи­сло элементов, проверенных на практике;

2) рекомендуется применение «модульного принципа» кон­струирования (система создается из отдельных автономных уз­лов), широкое использование стандартных и унифицированных деталей и узлов;

3) система должна содержать защитные устройства, преду­сматривающие устранение возможности возникновения ката­строфических отказов; сигнальные устройства, предупреждаю­щие о нарушении нормальной работы;

4) система должна обладать высокой контролеспособностью (должна быть оснащена контрольной аппаратурой для оценки вибраций, нагрузок; должна быть обеспечена возможность ви­зуальных осмотров, контроля фильтров, зазоров, рабочих ор­ганов и т. п.);

5) система должна быть удобной для ремонта, допускать простую замену быстро изнашивающихся деталей, отдельных уз­лов без разборки и переналадки всей машины;

6) нагруженные элементы системы должны подвергаться, тщательному расчету на статическую и динамическую проч­ность. При таком расчете должны быть учтены максимальные нагрузки, наиболее неблагоприятные рабочие условия, мини­мальная прочность материала и др.

7) запасы прочности должны учитывать рассеяние механи­ческих свойств материала, вероятности рабочих нагрузок раз­личной величины и продолжительности, число циклов нагружений и т. п.

При опытном производстве и испытании:

1) опытные экземпляры изделий должны быть предназна­чены для всесторонних исследований и испытаний в лаборатор­ных, стендовых и эксплуатационных условиях. При исследова­нии измеряют параметры рабочего процесса, тензометрированием определяют действующие переменные напряжения и т. д.;

2) целесообразно проводить определяющие исследования и испытания отдельных элементов (узлов) системы для скорей­шего выявления и устранения дефектов, устанавливать опреде­ление их показателей надежности;

3) во многих случаях оказывается необходимым создание специальных испытательных стендов для исследования надеж­ности элементов и узлов;

4) опытные экземпляры испытывают на надежность в усло­виях, имитирующих эксплуатационные. Для более быстрого выявления «слабых мест» и потенциальных возможностей из­делия проводят укоренные испытания;

5) при использовании материала нового типа, ранее не применявшегося в подобных изделиях, при использовании принципиально новых конструктивных решений, схем, усло­вий работы необходимо увеличивать объем испытаний;

6) для более полного выявления или подтверждения доста­точной надежности систем проводят испытания опытной партии в условиях эксплуатации (для изделий, рассчитанных на се­рийное производство);

7) в процессе опытного производства в конструкцию и тех­нологию изготовления могут вноситься изменения, направлен­ные на устранение выявленных отказов и дефектов. Стадия испытания опытных образцов завершается оформлением офи­циальных технических приемочных документов с указанием всех внесенных в конструкцию изменений.

Глава 4.

       ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ НА СТАДИИ            
           ИЗГОТОВЛЕНИЯ

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: