Размещено на http://www.allbest.ru/

2

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИСПЫТАНИЙ

2017

Методика сбора данных о надёжности машин в процессе эксплуатации

Цель работы - освоить методы сбора и обработки результатов испытаний (наблюдений) и расчёта основных показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности и комплексных показателей надёжности машин.

Для обеспечения заданной точности и достоверности получаемых результатов необходимо заранее провести планирование испытаний. Согласно ГОСТ 27410-87 для восстанавливаемых объектов, к которым относится и сельскохозяйственная техника, обычно выбирается план испытаний [NMT_У]. По этому плану под наблюдение выбирают N объектов, отказавшие машины восстанавливают после каждого отказа (М) и наблюдения за ними продолжают в течение всего сезона до выполнения заданного объема работ - T_У или заданного суммарного количества отказов - r_У. Обычно задают требуемую точность (относительную ошибку д=0.10) и достоверность (доверительную вероятность в=0,90), тогда суммарное количество отказов будет равно 130…250, а общая наработка машин зависит от их производительности и надежности. В условиях реальной эксплуатации для выполнения указанных требований ГОСТа наблюдения проводятся за партией из 10…30 машин.

Процесс эксплуатации машин может быть представлен в виде отрезков времени t₁, t₂ … исправной работы, чередующихся с периодами времени t_в1, t_в2 … простоя машины на устранении отказов (рис.1).

Рис. 1. Схема процесса эксплуатации машин (поток отказов).

В процессе испытаний все периоды работы и время простоев записываются в журнал наблюдений по каждой машине.



Затем отказы распределяются по группам сложности в зависимости от вида, затрат времени и способа их устранения. Результаты испытаний партии машин примерно одинакового технического состояния (новые или капитально отремонтированные) сводятся в общую таблицу 1 для статистического анализа.

Определение показателей безотказности ведётся по интервалам наработки и в целом за весь период испытаний. Для этого наработка машины за период испытаний разбивается на 8 -12 интервалов. Величина интервала должна быть целым числом (обычно кратным 10). Она вычисляется по формуле:

t = (tmax - tmin)/К = (390 - 0)/10 = 39 га,

где tmax - наибольшая наработка машины в данной партии (см. графу 2)

tmin - наработка машины до начала испытаний (обычно tmin = 0);

К - число интервалов.

Обычно принимают: К= 8…16, а t - кратным 10 или 2.

Примем t = 40 га, тогда К = 10 интервалов.

На основании данных табл.1 все отказы каждой машины распределяются по интервалам наработки и вносятся в табл.2 (независимо от группы сложности). Для удобства дальнейших расчётов в табл.2 машины располагаются в порядке увеличения наработки за период испытаний. Далее определяется суммарное число отказов всех машин в каждом интервале, а также суммарное время восстановления работоспособности после отказов каждой группы сложности и общее время, затраченное на устранение всех отказов (табл.3).

Условное количество всех машин, работающих в каждом интервале, определяется по выражению:

где - суммарная наработка всех машин в данном интервале.

Применительно к пятому интервалу условное количество машин равно:

Nусл = (40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+40+36) / 40 = (40*10+36)/40 = 10,9 машины.

Так как наработка комбайна № 10 за период испытаний в данном сезоне составила 196 гектаров. Следовательно, в пятом (161…200 га) интервале этот комбайн наработал 196 - 160 = 36 га, или 36/40= 0,90 интервала, остальные 10 комбайнов проработали полностью в течение всего данного интервала (по 40 га). Поэтому можно считать, что в пятом интервале условно работало 10,9 комбайнов из 11, находившихся на испытаниях.

Далее определяется среднее число отказов на одну машину в каждом интервале. Например, в пятом интервале имеем:

отказа.

Аналогичным образом подсчитывается условное количество машин и среднее число отказов в каждом интервале (см. табл.2).

Заранее зная плановую наработку (Tпл =240 га) машины на предстоящий период (год, сезон, месяц), можно определить ожидаемое число отказов:

отказов.

где Kпл - число интервалов плановой наработки. Kпл=Tпл/t= =240/40=6, так как плановая сезонная нагрузка принята равной 240 га.

Следовательно, ожидаемое число отказов одного комбайна за сезон (за 6 интервалов наработки) в среднем будет равно 11 отказов на одну машину. Для устранения этих отказов необходимо планировать работу ремонтной службы и заранее подготовить необходимые запасные части, исходя из опыта предыдущих лет.

Показатели безотказности

Для данной партии машин вычисляются по приведенным формулам на основании данных (табл.1).

1.Параметр потока отказов в каждом интервале рассчитывается по формуле: отк/га.

Среднее значение параметра потока отказов за весь период испытаний равно:139/3165 = 0,044 отк/га,

где - суммарное число отказов по всем машинам за весь период испытаний;

Tсум - суммарная наработка всех машин за период испытаний.

2. Средняя наработка на отказ определяется:

- в каждом интервале:

- средняя наработка за весь период испытаний:

3165/139 = 1/0,044=22,7 га.

надежность комбайн ремонтопригодность убыль

по группам сложности:

- 1^й группы сложности: га;

- 2^й группы сложности: га;

- 3^й группы сложности: га,

где - суммарное число отказов соответственно каждой группы сложности, зафиксированных за весь период испытаний данной партии машин (см. табл.1).

3. Вероятность безотказной работы машины в заданный период наработки от t₁ до t₂ в общем случае определяется по формуле:

.

При этом предполагается, что при наработке t₁ машина работоспособна. Для малых промежутков наработки параметр потока отказов можно принимать постоянным (t) = const, тогда предыдущая формула примет вид:

Принимая постоянным значение параметра потока отказов в пределах одного интервала, определяют вероятность безотказной работы:

-в каждом интервале: ;

-в течение одной смены в любом интервале: .

Для первого интервала при сменной наработке tсм =12 га вероятность безотказной работы будет равна:

Это значит, что в течение одной смены безотказно будет работать 43 процента комбайнов. У остальных 57% машин следует ожидать появление хотя бы одного отказа.

Показатели ремонтопригодности

1.Среднее время восстановления работоспособности может быть рассчитано по всем устранённым отказам (см. табл.3):

§ за весь период испытаний: ч

§ в каждом интервале:

§ а также по отказам каждой группы сложности:

§ -1-й группы сложности: ч,

§ -2-й группы сложности: ч,

§ -3-й группы сложности: ч,

где - суммарное время восстановления работоспособности после всех отказов (или отказов соответствующей группы сложности);

- общее число отказов всех машин, устранённых за весь период испытаний.

Если отказы не устранялись в течение испытаний, то по ним не указывается время восстановления (прочерк в табл.1). Обычно это ресурсные отказы 3 группы сложности, для устранения которых необходима замена основных агрегатов или капитальный ремонт машины. При необходимости такого ремонта машина снимается с испытаний и направляется в ремонтное предприятие.

2. Вероятность восстановления работоспособности в течение заданного времени (примем Tз =6 часов):

Следовательно, в отведённое время ремонтной службой будет устранено 95% отказов. Остальные более сложные отказы потребуют большего времени восстановления или дополнительных рабочих.

Комплексный показатель надёжности

-коэффициент готовности характеризует одновременно безотказность и ремонтопригодность машин и определяется на основании этих же данных испытаний:

где а - коэффициент перевода единиц наработки (га, т, км, моточасы) в часы чистой работы машины. Этот коэффициент может быть определён по формуле: а=1/Wт, где-Wт га/час- расчётная производительность машины. Для комбайна ДОН-1500Б примем: Wт = 2 га/ч.

Коэффициент готовности может рассчитываться за весь период испытаний (сезон работы), а также по интервалам наработки. В третьем интервале:

Это значит, что 9% рабочего времени в этом интервале (при наработке от 81 до120 га) машины простаивали на устранении отказов.

Долговечность

машин данной партии оценивается ресурсом, т.е. наработкой до предельного состояния (капитального ремонта или списания).

Средний ресурс приближённо рассчитывается по формуле:

га,

где суммарный ресурс всех машин (га, т, км, моточасы);

Nг - число машин данной партии, достигших предельного состояния. Чем больше это число приближается к общему количеству испытуемых машин, тем точнее получаемое значение среднего ресурса.

Для оценки рассеяния ресурсов вычислим среднее значение ресурса машин, достигших предельного состояния:

га,

затем определим среднее квадратичное отклонение:

га

и коэффициент вариации:

По величине коэффициента вариации можно предположить, что распределение ресурса данной партии комбайнов описывается распределением Вейбулла.

Для определения гамма-процентного ресурса необходимо значение ресурсов отдельных машин - Ri (из табл.1, графа3), расположить в вариационный ряд в порядке возрастания (в табл.4 - ресурсы машин, не достигших предельного состояния, расположить в конце таблицы). Присвоить им порядковые номера - i, начиная с нулевого. Найти эмпирическую функцию распределения F(Ri) = i/N и вычислить вероятность P(Ri)= 1-F(Ri) того, что машина не достигнет предельного состояния при наработке Ri.

Гамма - процентным ресурсом R будет такое значение ресурса Ri, для которого P(Ri) = /100, где - заданное значение вероятности.

Обычно для сельскохозяйственной техники = 80%. Это значит, что 80% машин должны проработать до предельного состояния (капитального ремонта или списания) не менее R га.

Если полученные значения P(Ri) не совпадают с заданным значением /100, то величина R находится методом интерполяции. В данном примере R находится между значениями R₂ и R₃.

=

га.

Из табл.4 видно, что для определения гамма-процентного и среднего ресурса не обязательно проводить длительные испытания до достижения предельного состояния всеми машинами данной партии. Достаточно получить данные о ресурсе наиболее слабых машин (не более 60% от общего количества испытуемых машин). Остальные данные при расчёте R? не учитываются.

Таблица 4. Вариационный ряд ресурсов комбайнов

Ri	i	F(Ri)	P(Ri)	Ri -Rср.пр.	(Ri -Rср.пр.)^2
Rо=Rmin	1210	0	0	1	-505	255025
R1	1415	1	0,091	0,909	-300	90000
R2	1480	2	0,182	0,818	-235	55225
R3	1592	3	0,273	0,727	-123	15129
R4	1624	4	0,364	0,636	-91	8281
R5	1865	5	0,455	0,545	150	22500
R6	1905	6	0,545	0,455	190	36100
R7	2105	7	0,636	0,364	390	152100
R8	2240	8	0,727	0,273	525	275625
R9	>315	9	0,818	0,182		---
R10	>660	10	0,909	0,091		---
Сумма	16411	---	---	---	---	909985
R ср.пр.	1715	---	---	---	---	---

По данным табл.4 строится график вероятности P(Ri) недостижения машиной предельного состояния (кривая убыли ресурса - рис.2). На нем отмечаются точки Rmin, R, Rср. Минимальное значение ресурса машин данной партии - Rmin характеризует смещение (сдвиг) кривой убыли ресурса относительно начала координат.

Разница Rср значений, полученных расчётом и по графику при P(R'ср)=0,5 (рис.2), составляет абсолютную ошибку, возникающую вследствие того, что не все испытуемые машины достигли предельного состояния, и малого количества машин, поставленных на испытания.

Вычислим абсолютную и относительную ошибки полученных результатов:

-абсолютная ошибка: ДR_ср = Rср -R`ср = 1885 -1980 = 95 га,

-относительная ошибка: д_Rср =?ДR_ср / Rср = 95/1885 = 0,05 или 5 %.

Для анализа отказов по причинам и времени возникновения следует построить график изменения параметра потока отказов и коэффициента готовности по интервалам наработки (рис.3). На этот же график наносится пунктирная линия, соответствующая среднему значению параметра потока отказов за весь период испытаний - .На графике можно выделить область приработочных отказов (Tпр), когда кривая (t) превышает среднее значение . Если в конце сезона работы (периода испытаний) заметно значительное возрастание данной кривой, это значит, что в машинах начинают преобладать износовые отказы и по завершении работ требуется проведение ремонта.

Если же значение параметра потока отказов стабилизируется на низком уровне (ниже - см. рис.3), характеризующем появление в основном внезапных отказов под воздействием внешних условий эксплуатации, то после окончания данного сезона работы ремонт машин проводить не следует. Иначе в начале следующего сезона вновь будут преобладать приработочные отказы.

Размещено на Allbest.ru

...