Основы надежности технологических систем

(=0,1);

- коэффициент вариации напряжения ;

- коэффициент вариации предела выносливости;

,

- коэффициент вариации предела выносливости детали одной

плавки, =0,06-0,08;

- коэффициент вариации среднего предела выносливости по

плавкам, 0,08;

- коэффициент вариации эффективного коэффициента

концентрации напряжений;

- коэффициент вариации концентрации напряжений

.

10.2 Расчет надежности сварных соединений

Предел выносливости сварных соединений имеет значительное рассеяние. В стыковых соединениях, например, от разброса угла шва рассеяние составляет 30% для ручной и 20% для автоматической сварки. Сварка лобовыми швами соединения внахлестку дает рассеяние предела выносливости в 35%. В тавровых соединениях рассеяние предела выносливости достигает 23%. Для сварных коробчатых балок с большим числом швов и непроваром корня швов рассеяние достигает 30-40%.

Т.о. можно установить коэффициент вариации предела выносливости вследствие разброса качества сварного шва

стыковая сварка ручная	0,05
стыковая сварка полуавтоматическая или автоматическая	0,03
внахлестку	0,06
в тавр с разделкой кромок и глубоким проплавлением	0,04
в тавр без разделки кромок и проплавления	0,06
с элементами, не передающими нагрузки	0,03
балки двутавровые	0,05
коробчатые балки	0,09

При наличии окалины коэффициент вариации, вызванный только некачественным состоянием поверхности - 0,06.

Коэффициент запаса прочности

где _ среднее значение предела выносливости;

_ среднее значение действующих напряжений.

_

_ среднее значение предела выносливости для гладкого образца;

_ коэффициент влияния абсолютных размеров;

_ коэффициент, учитывающий упрочнение 1;

_ коэффициент, учитывающий состояние поверхности; 1;

_ эффективный коэффициент концентрации напряжения.



_ коэффициент вариации предела выносливости сварной детали;

_ коэффициент вариации нагрузки.

_ коэффициент вариации предела выносливости детали одной плавки без сварного шва, =0,04-0,06;

_ коэффициент вариации среднего предела выносливости по плавкам, =0,06-0,08;

_ коэффициент вариации предела выносливости в зависимости от состояния поверхностей свариваемых деталей. Без окалины, кромки не повреждены, =0 или =0,06 (при наличии окалины или поврежденных кромок).

10.3 Расчет надежности соединений с натягом

Актуальность расчета надежности таких соединений вызывается большим рассеянием: натягов, коэффициентов трения, которые зависят от многих факторов - состояния поверхности, оксидных пленок, случайного попадания масла, внешних нагрузок.

Вероятность безотказной работы оценивается по 2-м критериям:

- по критерию прочности сцепления Р_с;

- по критерию прочности деталей Р_п.

Р= Р_с · Р_п.

Коэффициент запаса прочности сцепления по средним значениям моментов

где _ среднее значение момента, действующего на соединение.

_ предельный по прочности сцепления момент (Н-м) (для соединения диаметром d_мм, длиной l_мм c натягом N_мкм при давлении на посадочных поверхностях р МП, коэффициент трения f).

К=1,5 - коэффициент, учитывающий возможность уменьшения сил сцепления со временем (от местных обмятий и частичного уменьшения сил трения).

Среднее значение определяется по средним значениям и . Для соединений сплошного вала со ступицей диаметр D для материалов с одинаковым модулем упругости Е и одинаковым коэффициентом поперечного сжатия

,

где U - поправка на обмятие посадочных поверхностей. Зависит от высоты микронеровновтей R_Z1 и R_Z2. (Обычно U=1,2).

Среднее значение определяется по среднему значению .



где _ среднее значение отклонения вала; _ отверстия;

_ допуск диаметра вала; _ допуск диаметра отверстия;

_ нижнее отклонение диаметра вала.

Квантиль нормального распределения прочности сцепления

где _ коэффициент вариации предельного момента.

,

где _ коэффициент вариации давления;

_ коэффициент вариации коэффициента трения.

,

где , _ коэффициент вариации и среднее квадратичное отклонение натяга.

Если считать поправку на обмятие U пропорциональной натягу, то .

При изготовлении вала и отверстия по одинаковым квалитетам

; ; ;

При ; .

Коэффициент вариации коэффициента трения для соединений с натягом ().

Меньшие значения - при сборке с охлаждением.

_ коэффициент вариации момента, действующего на соединение с натягом.

Коэффициент запаса по критерию прочности деталей

.

Опасные напряжения возникают у внутренней поверхности охватывающей детали.

_ предел текучести материала охватывающей детали;

_ наибольшее эквивалентное напряжение.

Среднее значение эквивалентного напряжения

. Квантиль нормального распределения прочности детали

_ коэффициент вариации предела текучести, =0,06.

По расчетным значениям квантилей и по таблицам значений функции Лапласа находятся соответствующие вероятности и .

Вопросы для самоконтроля

1. Всегда ли соединение элементов обладает меньшей надежностью, чем сами элементы?

2. Влияет ли на надежность резьбового соединения шаг резьбы?

3. Почему предел выносливости сварных соединений имеет рассеяние?

4. В чем специфика оценки надежности соединений с натягом?

5. Влияют ли на надежность соединения с натягом конструкционные параметры охватывающей детали?

«Система управления не может быть лучше, чем составляющие ее руководители»

С. Янг

Лекция 11. Надежность персонала

11.1. Понятие и свойства надежности оперативного персонала 11.2. Виды и формы отказов персонала 11.3. Классификация ошибок оперативного персонала	Надежность оператора, безошибочность, готовность, своевременность, восстанавливаемость, отказ персонала, ошибки

11.1 Понятие и свойства надежности оперативного персонала

Надежность оперативного персонала наряду с надежностью техники является одним из важнейших процессуальных свойств, влияющих на качество, эффективность и безопасность работы сложных систем. Крупные аварии и катастрофы последней четверти XX века, произошедшие непосредственно или косвенно по вине человека, в очередной раз обратили внимание общества на проблему человеческого фактора.

В ГОСТе 26387-84 «Система «человек-машина» под надежностью человека-оператора понимается свойство человека-оператора, характеризующее его способность безотказно осуществлять деятельность в течение определенного интервала времени при заданных условиях. В дается сходное определение понятия надежности функционирования как способности сохранять устойчивость запланированного процесса функционирования, заключающуюся в отсутствии вынужденных прекращений процесса (срывов) и неправильного его исполнения по отношению к запланированному (ошибочных действий).

В общем случае надежность персонала как комплексное свойство определяется следующими первичными составляющими свойствами безошибочностью, готовностью, своевременностью, восстанавливаемостью.

Безошибочность - свойство оператора выполнять работу, не совершая ошибочных действий, в течение определенного промежутка времени.

Основным показателем безошибочности является вероятность безошибочной работы . Эта вероятность может вычисляться как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма в целом. Для типовых, часто повторяющихся операций в качестве показателя безошибочности может использоваться также интенсивность ошибок. Эти показатели вычисляются, как правило, в расчете на одну выполненную операцию. По статистическим данным они могут быть вычислены следующим образом:

;

_ общее число выполненных операций j-того вида; _ допущенное при этом число ошибок; _ среднее время выполнения операции j-того вида.

Готовность - свойство оператора включаться в работу в любой произвольный, нужный момент времени.

Своевременность - свойство оператора выполнять задачу, не превышая отведенного лимита времени. Основным показателем своевременности является вероятность выполнения задачи в течение времени . Эта вероятность равна

Восстанавливаемость - свойство человека-оператора контролировать свои действия и исправлять допущенные ошибки.

11.2 Виды и формы отказов персонала

Согласно ГОСТ 26387-84 «Система «человек-машина» отказ человека-оператора это невыполнение им предписанных действий или снижение качества их выполнения за пределы, необходимые для достижения цели деятельности.

Все отказы подразделяются на две группы: связанные с прекращением или снижением уровня деятельности и не обусловленные уровнем деятельности. Отказы вследствие внешних причин, не позволяющих выполнять рабочие действия, в технической литературе принято относить к организационным. С позиции надежности производственной системы окончательные отказы, связанные с прекращением деятельности (смерть, травма, заболевание) носят разовый характер и не оказывают систематического влияния на результаты функционирования производства. Наибольшее влияние на результаты функционирования производственной системы оказывают отказы, связанные со снижением уровня деятельности: психофизиологические и мотивационные (утомление, стресс, нежелание) и не связанные с прекращением или снижением уровня деятельности. ГОСТ 26387-84 определяет отказ человека-оператора, не связанный с прекращением деятельности как ошибку.

Для промышленного персонала все виды отказов с позиции их влияния на комплексную надежность производства можно свести к 4 основным группам: невыход на работу, прекращение работы, снижение производительности, ошибки. Первые две группы - это отказы, связанные с прекращением деятельности; третья - со снижением уровня деятельности; четвертая группа - отказы, не связанные как с прекращением, так и с уровнем деятельности.

Все отказы, имеющие место в деятельности персонала, возникают под воздействием множества факторов, которые можно объединить в следующие группы: психофизиологические, личностные, социальные, социально-психологические. Степень влияния перечисленных групп факторов на возникновение отказов, а, следовательно, и на надежность персонала, различна.

11.3 Классификация ошибок оперативного персонала

ГОСТ 26387-84 Система «человек-машина» определяет отказ человека-оператора, не связанный с прекращением деятельности как ошибку. Ряд авторов также выделяет ошибку как особый вид отказа, не связанного с потерей работоспособности. Например, ошибочное действие _ такое, которое не адекватно объективным, социально заданным целям управления. В то же время оно адекватно субъективной цели человека и в этом смысле должно рассматриваться как закономерное. Кроме того, ошибку определяют как кратковременное непроизвольное отклонение от нормы деятельности или однократное неправильное формирование нормы.

Рассматриваются три вида ошибочных действий (или бездействий) оператора: оператор выполнил что-то не то; не так; не вовремя. Согласно другой классификации ошибок присутствует еще неверное целеобразование. Классификация в инженерной психологии дополнительно рассматривает такой признак различия ошибок, как структурный уровень деятельности, на котором они совершаются.

По разным оценкам по вине оператора происходит от 20 до 80% всех нарушений в работе АС и от 15 до 40% всех аварий. Экспериментальные статистические исследования, проведенные в условиях швейного производства, показали, что из всех проанализированных отказов технологического оборудования 26,4% являются следствием ошибок персонала. Простои оборудования в устранении отказов вследствие ошибок персонала составляют около 28% от общего времени простоев, а неисправимый брак 18,5% от всех случает возникновения брака.

Анализ различных подходов и классификаций ошибок персонала позволил выделить следующие возможные ошибки операторов:

неправильная последовательность выполнения рабочих приемов

неправильное выполнение рабочих приемов;

неправильный выбор режима работы оборудования;

неправильная установка режима работы оборудования;

- неправильная ориентация изделия в процессе выполнения операции;

ошибка выбора инструмента или приспособления;

ошибка установки (настройки) инструмента и приспособления;

работа неисправным инструментом или приспособлением;

работа на неисправном оборудовании;

неправильная передача обрабатываемого изделия;

неправильное оформление документов;

ошибка в оценке технического состояния оборудования;

несоблюдение технических параметров обрабатываемого изделия;

неправильная комплектация изделия.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими составляющими определяется комплексное свойство надежности персонала?

2. Предполагает ли безошибочность полное отсутствие ошибок персонала?

3. В чем специфика ошибки как вида отказа персонала?

4. В какие группы можно объединить факторы, влияющие на возникновение ошибок?

5. С помощью каких методов можно повысить надежность персонала?

Библиографический список

1. ГОСТ 21.003-75. Системы «человек-машина». Основные понятия. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1975.

2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Термины и определения. - М.: Изд-во стандартов, 1989.

3. ГОСТ 27.033-83. Надежность в технике. Выбор и нормирование показателей надежности. - М.: Изд-во стандартов, 1983.

4. ГОСТ 27.103-83. Надежность в технике. Критерии надежности и предельных состояний. Основные положения. - М.: Изд-во стандартов, 1982.

5. Кубарев, А.И. Надежность в машиностроении / А.И. Кубарев - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство стандартов, 1989. - 224с.

6. Математические основы теории надежности: Методические указания к практическим работам / Д.Ю. Кобзов, И.В. Свиридо. БрИИ. - Братск, 1995. - 30с.

7. Острейковский, В.А. Теория надежности: Учеб. для вузов / В.А. Острейковский. - М.: Высш. шк., 2003. - 463 с.

8. Пирогов, К.М. Основы надежности текстильных машин: Учебное пособие для вузов / К.М. Пирогов, С.А. Егоров. - Иваново: ИГТА, 2004. - 268 с.

9. Проников, А.С. Надежность машин / А.С. Проников. _ М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

10. Проников, А.С. Параметрическая надежность машин / А.С. Проников. _ МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 560 с.

11. Решетов, Д.Н. и др. Надежность машин: Уч. пособие для машиностр. спец. вузов / Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.З. Фадеев; Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: Высшая школа, 1988. - 238с.

12. Справочник по инженерной психологии / Под ред. Ломова. - М.: Машиностроение, 1982. - 368с.

Размещено на Allbest.ru

...