Економічний аспект надійності автомобіля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практична робота 1. Економічний аспект надійності автомобіля

Оцінка досягнутого рівня надійності автомобіля і необхідність його підвищення повинна зважуватися в першу чергу з економічної позиції.

У загальному випадку зміна в часі сумарного економічного ефекту при експлуатації автомобіля складається з декількох факторів і описується виразом:

,

де: Свиг. - витрати на забезпечення надійності, включаючи його проектування, виготовлення, іспит, налагодження, транспортування до місця роботи і т.д.;

Се - витрати на експлуатацію, включаючи технічне обслуговування і ремонт, профілактичні заходи і заходи спрямовані на підтримку працездатності автомобіля;

Ср - позитивний ефект, одержуваний у процесі корисної роботи автомобіля.

Вибір автомобіля з позиції надійності, повинний виходити з порівняння витрат на виготовлення й експлуатацію з тим економічним ефектом, що він може забезпечити.

Завдання 1.

Оцінити економічну доцільність рівня надійності двох автомобілів. За даними, представленими у табл. А.1 виконати:

1. Обчислити значення С для кожного автомобіля.

2. Побудувати графіки залежності і .

3. Зробити порівняльний аналіз щодо економічної доцільності забезпечення надійності розглянутих автомобілів.

Вартість виготовлення, грн	Автомобіль -1	Автомобіль -2
	Свиг. = 10000	Свиг. = 20000
Років у експлуатації	Ср, грн	Се, грн	Сз, грн	Се, грн
0	0	0	0	0
1	35940	33000	32584	10000
2	77000	66000	92011	50000
3	107733	83000	138048	79584
4	150000	115000	176600	108000
5	178000	136000	192901	122000
6	205000	165942	214279	145079
7	230000	205000	229845	167000
8	261000	260000	242000	191000
9	283000	300000	274057	242000
10	313000	336000	306219	289000
11	326000	371000	344184	340000

Економічна ефективність першого автомобіля



Економічна ефективність другого автомобіля

Висновок: виконавши аналіз отриманих графічних залежностей сумарного економічного ефекту автомобілів ми бачимо, що витрати на експлуатацію, включаючи технічне обслуговування і ремонт, профілактичні заходи направлені на підтримку працездатності першого автомобіля були звичайно вищі, ніж у другого автомобіля при тому що позитивній їх ефект від роботи приблизно однакові. З цього слідує що сумарна економічна ефективність і надійність другого автомобіля вищі, що і показує другий графік.

Практична робота 2. Розрахунок параметрів надійності об'єкта

Кожен об'єкт характеризується вихідними параметрами - величинами, що визначають показники якості даного об'єкта. Вихідні параметри характеризують властивості об'єкта в залежності від тих вимог, що до нього пред'являються. Об'єкт може перебувати в наступних станах:

- справному, якщо він відповідає встановленим до нього вимогам і несправному, якщо хоча б одне з них порушено;

- працездатному, при якому він може виконувати задані функції з установленими нормативно-технічною документацією вихідними параметрами і непрацездатному, коли значення хоча б одного вихідного параметра не відповідає встановленим вимогам. Подію, що полягає в порушенні працездатності об'єкта, називають «ВІДМОВА»;

- граничному, коли експлуатація об'єкта повинна бути припинена по тим чи іншим причинам (вимогам безпеки, непереборним зниженням ефективності, необхідністю списання і т.п.).

Надійність об'єкта - складна властивість, що складається з більш детальних:

1. Безвідмовність - властивість об'єкта безупинно зберігати працездатний стан протягом деякого наробітку на відмову.

2. Довговічність - властивість об'єкта зберігати працездатність до визначеного стану з необхідними перервами для технічного обслуговування і ремонту.

3. Ремонтоздатність - властивість об'єкта, що полягає в його пристосованості до попередження і виявлення причин виникнення відмов, до ремонту й обслуговування.

4. Збереженість - властивість об'єкта зберігати показники якості протягом терміну збереження і транспортування, а також після них.

Теорія надійності дозволяє кількісно охарактеризувати надійність об'єкта, використовуючи одиничні і комплексні показники. Розрізняють невідновлювані об'єкти - працюючі до першого відмовлення, і відновлювані, у яких робочий цикл продовжується після відновлення працездатності. Розрізняють статистичні (оцінні, приблизні) і імовірнісні (точні) показники. Статистична оцінка - це результат спостережень за деякою вибіркою з N об'єктів. Якщо N , то вибірка наближається до генеральної сукупності, а статистична оцінка до імовірнісної.

Припускаючи, що об'єкт може знаходитися тільки в одному з двох станів, відмова чи працездатність, загальна імовірність події складе:

,

де - імовірність безвідмовної роботи об'єкта при наробітку xi;

- імовірність відмовлення при наробітку xi.

Для наближеного визначення показників надійності необхідно знати (для N об'єктів, що спостерігаються в експлуатації,) їх наробіток до відмови: . Тоді імовірність появи відмови при наробітку , коли відмовило об'єктів і зберегло працездатність об'єктів дорівнює:

,

а імовірність безвідмовної роботи -

.

Для ряду розрахунків зручно розглядати показник надійності що дає уяву про імовірність відмов за дуже короткий проміжок часу, за умови відсутності відмови до розглянутого моменту часу, це інтенсивність відмов -

, [число відмов / наробіток на відмову] і частота відмов -

, [наробіток на відмову / одинична відмова].

Середній наробіток на відмову для N об'єктів, що спостерігаються в експлуатації або на іспитах, визначається з виразу:

.

Завдання 1.

За даними, представленим у табл. А.2, визначити числові значення шуканих показників. Рішення представити в розгорнутому вигляді.

№ вар.	н.з.	Показники
		N	N'	N''
15	1	350	70	-	-	?	?	-	-	-
	2	11	-	10	227	-	-	?	-	-
	3	-	440	-	600	0,8	-	-	?	-
	4	625	75	-	600	-	-	-	-	?

1. Визначімо імовірність відмови та безвідмовної роботи першого об'єкта

2. Визначимо інтенсивність відмов другого об'єкту

1

3. Визначимо частоту відмов третього об'єкту

4. Визначимо середній наробіток на віднову об'єкту 4

Висновок: за результатами розрахунку практичної роботи визначено вірогідність відмов =0,2 і без відмовної роботи першого об'єкту; інтенсивність відмов другого об'єкту; частоту відмов третього об'єкту і середнє напрацювання на відмову об'єкту 4.

Практична робота 3. Графічне представлення показників надійності

Графічне представлення показників надійності дозволяє більш наочно представити функціональну залежність відмовлення як випадкової події, від наробітку до факту відмови.

Завдання 1.

При проведенні іспитів партії ДВЗ N = 180 од. отримано результати, які показують залежність числа двигунів що відмовили , від тривалості іспитів . На підставі даних (табл. А.3) побудувати:

1. Графіки функцій імовірності відмов і безвідмовної роботи ;

2. Графік функції інтенсивності відмов ;

3. Графік функції частоти відмов .

Результати проміжних розрахунків звести в окрему таблицю.

№ вар.	Параметр	Значення параметрів
15	t, год.	0	100	200	300	400	500	600
	N', од.	0	39	39	39	39	45	46

Обозначимо значення шуканих параметрів по формулах

Результати розрахунків приведені в таблиці 3.2

Параметр	Значення параметрів
	1	2	3	4	5	6	7
	0	0,216667	0,216667	0,216667	0,216667	0,25	0,255556
	1	0,783333	0,783333	0,783333	0,783333	0,75	0,744444
	0	0,002167	0,001083	0,000722	0,000542	0,0005	0,000426
	0	461,5385	923,0769	1384,615	1846,154	2000	2347,826

Побудуємо графіки функціональних залежностей

Рис. 3.1 Графік функції вірогідності F= (t)

Рис. 3.2 Графік функції безвідмовної роботі R= (t)



Рис. 3.3 Графік функції інтенсивності відмов

Рис. 3.4 Графік функції частоти відмов

Висновок: за результатами розрахунку практичної роботи були побудовані графіки залежностей: вірогідність F=f(t) та безвідмовної роботи R=f(t); інтенсивності відмов ; інтенсивності відмов .

Практична робота 4. Характеристика надійності елементів автомобіля

Відмова того чи іншого елемента автомобіля теоретично повинна приводити до втрати працездатності автомобіля. У дійсності цього не відбувається, тому що надійність елемента і значення відмови різні. Кожен елемент автомобіля має свою невід'ємну характеристику надійності - і тоді, коли він розглядається в зв'язку з його недостатньою надійністю і тоді коли про нього не згадують (що є непрямою характеристикою надійності, до того непоганою).

Для формування скороченої характеристики надійності елемента виділимо шість ознак, позначимо їх буквами від А до Е. Кожній ознаці можуть бути поставлені у відповідність два і більше станів, що позначаються цифровими індексами, з яких перше неприпустиме (чи небажане).

Перелічимо ознаки і відповідні їм стани:

- наслідок відмови - небезпечний (А1) чи безпечний (А2);

- тип відмови автомобіля - раптовий (Б1) чи поступовий (Б2);

- рівень показника довговічності елемента автомобіля - критичний (В1), обмежений (В21, В22, В23), відносний (В31, В32, В33), абсолютний (В41, В42, В43);

- можливий тип експлуатаційного впливу - після виникнення відмови, тобто по потребі (Г1), чи до виникнення відмови, профілактичний (Г2), що також зв'язують з діагностуванням працездатності елемента;

- трудомісткість усунення (попередження) відмови за наробіток автомобіля до капітального ремонту. Велику (Д1), малу (Д2) і велику накопичену (Д3);

- вартість запасних частин (матеріалів) за наробіток автомобіля до капітального ремонту - висока (Е1), низька (Е2) і висока накопичена (Е3).

При таких ознаках теоретично можливий набір із 648 різних характеристик, з нижньою (неприпустимої) межею А1Б1В1Г1Д1Е1 і верхньою А2Б2В43Г2Д3Е3 - практично недосяжною.

Характеристики надійності дають початкові відомості про надійність елемента по наступним напрямках: наслідках і значенні відмови для усього автомобіля, водія та пасажирів (А, Б), про безвідмовність (А, Б, Г), довговічність (В), ремонтопридатність (Г, Д, Е) і вартість забезпечення надійності в експлуатації (Д, Е). Повна характеристика надійності елемента автомобіля визначає вибір стратегії впливу для забезпечення надійності всього автомобіля на різних етапах його існування: конструкційної, технологічної й експлуатаційної.

Завдання 1.

За даними, наведеними у табл. А. 4, виконати:

1. Оцінити надійність відомого об'єкта по його характеристиці надійності.

2. По відомій характеристиці надійності зробити висновок про відповідність їй визначеної деталі, вузла чи агрегату автомобіля.

3. Зробити висновок щодо можливих шляхів підвищення надійності цих об'єктів вихідних даних до складання характеристики надійності

№ вар.	Деталь	Характеристика
15	Картер редуктора	А2 Б2 В4 Г1 Д1 Е1
	?	А1 Б2 В2 Г2 Д1 Е1
	?	А2 Б1 В1 Г1 Д2 Е2

Картер редуктора

А2 Б2 В4 Г1 Д1 Е1

наслідок відмови - безпечний

тип відмови автомобіля - поступовий

рівень показника довговічності елемента автомобіля - абсолютний

можливий тип експлуатаційного впливу - по потребі

трудомісткість усунення (попередження) відмови за наробіток автомобіля до капітального ремонту - велику

вартість запасних частин (матеріалів) за наробіток автомобіля до капітального ремонту - висока.

Рульовий шарнір

А1 Б2 В2 Г2 Д1 Е1

наслідок відмови - небезпечний

тип відмови автомобіля - обмежений

рівень показника довговічності елемента автомобіля - критичний

можливий тип експлуатаційного впливу - профілактична заміна

трудомісткість усунення (попередження) відмови за наробіток автомобіля до капітального ремонту - велику

вартість запасних частин (матеріалів) за наробіток автомобіля до капітального ремонту - висока.

Сальник редуктора

А2 Б1 В1 Г1 Д2 Е2

наслідок відмови - безпечний

тип відмови автомобіля - поступовий

рівень показника довговічності елемента автомобіля - критичний

можливий тип експлуатаційного впливу - за потребую

трудомісткість усунення (попередження) відмови за наробіток автомобіля до капітального ремонту - малу

вартість запасних частин (матеріалів) за наробіток автомобіля до капітального ремонту - низьку.

Висновок: згідно з наведених характеристик надійності зробимо висновок, що за деталі та вузли мають такі данні, це рульовий шарнір, сальник редуктора.

Практична робота 5. Схемна надійність

Надійність будь якої системи автомобіля, що складається з заданого числа елементів (структура системи), залежить не тільки від надійності кожного з них, але і від способу їх об'єднання, з другого боку, можливі значення працездатного стану всієї системи залежать від працездатного стану кожного її елемента. Чим більше число працездатних станів системи, тим вище її надійність.

Імовірність працездатного стану послідовно з'єднаних елементів системи менше надійності найменш надійного елемента, й у загальному випадку дорівнює:

,

де - імовірність безвідмовної роботи i-го елемента системи;

n - число елементів системи.

Імовірність працездатного стану рівнобіжного з'єднання елементів системи вище, ніж імовірність працездатного стану найбільш надійного елемента, й у загальному випадку дорівнює:

.

Завдання 1.

Знайти імовірність безвідмовної роботи системи (рис. 3), якщо імовірність окремих її елементів однакова (табл. А.5). Рішення представити в розгорнутому вигляді.

Рис. 3 Структура системи

Завдання 2.

Загальна імовірність безвідмовної роботи гальмової системи автомобіля КАМАЗ, що складається з п'яти контурів відома (табл. А.6). Знайти імовірність безвідмовної роботи і - того елемента системи (рис. 4), якщо відомі імовірності всіх інших елементів. Рішення представити в розгорнутому вигляді.

Рис. 4 Структура системи

автомобіль експлуатація гальмовий

Завдання 5.1

Рішення

Імовірність працездатного стану послідовно з'єднання елементів системи менше надійності найменш надійного елемента, й у загальному випадку дорівнює:

Імовірність працездатного стану рівнобіжного з'єднання елементів системи вище, ніж імовірність працездатного стану найбільш надійного елемента, й загальному випадку дорівнює:

0,971

Завдання 5.2

Рішення

№ вар.	Значення імовірності безвідмовної роботи
	Елемента	Системы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
15	0,987	0,947	0,547	0,589	?	0,654	0,888	0,700	0,547	0,852	0,995

Позначимо імовірність безвідмовної роботи гальмової системи автомобіля КАМАЗ, що складається з п'яти контурів відома(табл. А.6). Знайти імовірність безвідмовної роботи 10- того елемента системи через (рис.4), тоді імовірність всіх інших елементів системи можна визначити за формулами:

0,995=1-((1-0,645)(1-

(1-0,645)(1-

1-

Висновок: ми знайшли імовірність безвідмовної роботі i - того елемента системи та імовірність безвідмовної роботи систем, якщо імовірність її елементів однакова.

Практична робота 6. Розрахунок імовірності збереження працездатності при різних варіантах експлуатаційного резервування

Метод підвищення надійності автомобіля введенням надмірності: структурної, навантажувальної чи функціональної - називається резервуванням.

Структурне резервування передбачає створення надлишкових елементів у структурі елемента. Навантажувальне - передбачає здатність елемента сприймати додаткові навантаження. Функціональне - припускає використання здатності елемента виконувати додаткові функції.

Експлуатаційне резервування істотне відрізняється від усіх попередніх, насамперед відділенням резерву від автомобіля, шляхом збереженням запасних елементів поза автомобілем.

Завдання 1.

Виріб складається з агрегатів 1-4 (рис. 5) і зберігає працездатність тільки, якщо усі вони працездатні. Агрегат складається з двох деталей: - обмеженої довговічності, з імовірністю збереження працездатності = 0,98 і - абсолютної довговічності, з імовірністю збереження працездатності = 0,994. Всі агрегати мають однакову структуру, відмова хоча б однієї деталі означає відмову агрегату.

Обґрунтувати зміну імовірності збереження працездатності елемента виробу (табл. А.7). Результати представити у вигляді розгорнутого рішення чи логічного висновку.



Рис. 5 Схема експлуатаційного резервування

№ вар.	Експлуатаційне резервування
15	агрегату з експлуатаційним резервуванням агрегатом

Рішення

Висновок: резервування на виході агрегату не впиває тому, що зміна імовірності збереження працездатності 0,9.

Практична робота 7. Обробка результатів іспитів

Ціль іспитів на надійність - визначення рівня надійності об'єкта і його оцінка числовими показниками. ДСТ16504-74 передбачає дев'ять типів різних планів іспитів, коли в процесі іспиту - об'єктів, по факту відмови, об'єкт може: не замінятися (об'єкти - ), або замінятися новим (об'єкти - ), чи відновлюватися (об'єкти ).

Припинення іспитів може відбуватися в наступних випадках: при досягненні заданого часу іспитів - , при досягненні числа об'єктів, що відмовили, заданої кількості - , при досягненні або , у залежності від того, яке з цих умов виконується раніше.

При оцінці тривалості роботи кожного випробуваного об'єкта мають місце три типи випадкових реалізацій (приклад рис. 6): повна - коли відомий час наробітку об'єкта на відмову, умовна - коли іспит припинений, а факту відмови об'єкта не зафіксовано, неповна - коли іспит припинено раніш установленого часу (із причин не зв'язаним із планом іспитів).

Рис. 6 Графічне представлення результатів іспитів

Завдання 1. Іспиту на безвідмовність піддалися 10 об'єктів за планом іспитів . Використовуючи вихідні дані таблиць А.7 і А.8 виконати:

1. Представити результати іспитів у графічному вигляді.

2. Визначити імовірність безвідмовної роботи відомої вибірки об'єктів іспитів. Рішення

№ вар.	Ресурс Тр, год.	Кількість і номер об'єкта за умови реалізації:
		повної	умовної	неповної
15	75	6	3	1
		4 - 9	1-3	10

Результат іспитів

N вар.	Номер об'єкта і час наробітку Тн, год.
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
15	100	100	100	55	60	70	80	90	50	50

Результат іспитів

2. Імовірність безвідмовної роботи визначається наступнім чином. За наданим ресурсом та початковою кількістю об'єктів дослідження N=10, маємо неповних реалізацій n=1, тоді кількість досліджувальних об'єктів складатиме N-n=9. Кількість відмов беремо за число повних реалізацій = 6. Тоді імовірність безвідмовної роботі при відомому законі розподілу складатиме:

Висновок: Визначив рівень надійності об'єкта і оцінив його числові показники. Імовірність безвідмовної роботи при невідомому законі розподілення складає 0,334.

Размещено на Allbest.ru

...