Основы работоспособности технических систем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«тюменский государственный нефтегазовый университет»

ФИЛИАЛ «ТОБОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ»

Кафедра ХиХТ

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основы работоспособности технических систем»

Вариант № 1

 

 

 

Выполнил:

студент гр. СТЭз-10 Гутров М.М.

 

 

 

 

 

 

 

Тобольск 2013г.

 

Оглавление

 

 

 

АННОТАЦИЯ

 

Курсовая работа предназначена для углубления и закрепления знаний студентов по основным разделам дисциплины.

Первая глава посвящена практическому использованию теории надежности техники. В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы необходимо рассчитать:

- вероятность безотказной  работы агрегата или автомобиля; вероятность отказа агрегата  или автомобиля;

- плотность вероятности  отказа (закон распределения случайной величины);

- коэффициент полноты  восстановления ресурса; функцию  восстановления (ведущую функцию  потока отказов).

Выполняя этот раздел мною было:

- дано определение показателей  надежности;

- описание сферы возможного  практического применения этих  показателей для решения задач управления в технической службе УТТ (АТП);

- описано какие данные  необходимо собрать на предприятии  для того, чтобы рассчитать показатели надежности.

Вторая глава курсовой работы посвящено изучению теоретических основ технической диагностики и усвоению методов практического диагностирования. При выполнении этого раздела необходимо разработать структурно-следственную модель заданного варианта агрегата или системы, взяв при этом все возможные способы и средства диагностирования этого агрегата или системы, проведя их анализ с точки зрения полноты выявления неисправностей, трудоемкости, стоимости. Указать, какие последствия возможны, если пренебрегать диагностированием агрегатов, узлов и систем.

 

 

ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

 

Наработка до первого отказа (тыс.км.)

 

Наработка до второго отказа (тыс.км.)

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

 

F – (failure) – отказ, авария, повреждение, вероятность этих событий;

R – (reliability) – безотказность, надежность, прочность, вероятность этих событий;

P – (probability) – вероятность.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

автомобиль пробег диагностика

Понятие надежности связано с целым комплексом признаков, свойств того или иного изделия, характеризующих его качества, т.е. определяет пригодность к эксплуатации и способность выполнять заданные функции. С течением времени некоторые свойства, составляющие качество изделия, например, для автомобилей динамичность, экономичность, комфортабельность и др., меняются, как правило, в нежелательную сторону. Спецификой надежности как свойства является то, что она характеризует и позволяет оценивать, насколько быстро происходит изменение качества изделия при его работе в определенных условиях эксплуатации. Положительной чертой теории надежности является синтез наук производства и эксплуатации изделий. Действительно, изучение свойств конструкций, влияющих на надежность, и сама ее оценка имеют, по крайней мере, двоякое значение.

Во-первых, зная показатели надежности (о них речь пойдет немного позже) и закономерности их формирования, представляется возможным для данной конструкции машины разрабатывать наиболее эффективные правила эксплуатации, обеспечивая реализацию потенциальных возможностей существующей конструкции.

Во-вторых, рассматривая влияние свойств конструкции данной или других машин на показатели надежности, можно устанавливать причинную связь между ними и разрабатывать конкретные конструктивные мероприятия, позволяющие управлять надежностью. Итак, надежность является сложным комплексным свойством, которое включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

 

 

1. ОСНОВЫ ПРАКТИЧЕСКОГО  ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

 

1.1 Надежность  и ее показатели

 

Надежность – это свойство любого изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах.

Транспортные средства обладают рядом технических свойств оказывающих влияние на эффективность перевозок. Важнейшим из них является надежность. Поддержание ТМО в работоспособном состоянии при их эксплуатации требует значительных затрат на их техническое обслуживание и ремонт включая прогнозирование и диагностирование технического состояния. Основные затраты идут на поддержание его надежности. Надежность изделия закладывается при проектировании, обеспечивается в процессе изготовления, поддерживается и восстанавливается в процессе эксплуатации. В связи с этим на уровень надежности влияет множество факторов оказывающих влияние. С понятием надежности тесно связано понятие безотказности, особенно это относится к транспортным средствам как к объектам повышенной опасности.

Одним из путей повышения эксплуатационной надежности машин является использование технического диагностирования.

Техническая диагностика – это область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов диагностирования.

Техническое диагностирование – это процесс определения технического состояния объектов.

Задачами технического диагностирования являются контроль и прогнозирование технического состояния объекта, а также поиск мест и причины его отказа. Использование технического диагностирования позволяет:

- повысить техническую  готовность и надежность машин  в эксплуатации,

- снизить объем сборочно-разборочных  работ, а следовательно, трудоемкость и стоимость технического обслуживания;

Для практического расчета необходимо собрать данные о вероятности первого, второго и т.д. отказов и просуммировать их.

Параметр потока отказов – это плотность вероятности возникновения отказа восстанавливаемого изделия, определяемая для данного момента времени или пробега.

Безотказность – это свойство автомобиля сохранять работоспособность в течение определенного времени или пробега. Для оценки безотказности применяют следующие основные показатели: вероятность безотказной работы; средняя наработка до и между отказами; интенсивность отказов для невосстанавливаемых изделий; параметр потока отказов для восстанавливаемых изделий.

Применительно к автомобилю обычно рассматривают безотказность в течение смены (она особенно важна), в течение заданного пробега, диктуемого заданием на перевозки или между очередными видами ТО.

Оценка безотказности по интервалам пробега в течение всего срока работы автомобиля характеризует темп его старения.

Долговечность – свойство автомобиля сохранять работоспособность до наступления предельного состояния и при проведении установленных работ ТО и ремонта.

К основным показателям долговечности относятся: средний ресурс или срок службы; гамма-процентный ресурс (срок службы); вероятность достижения предельного состояния. При определенной надежности эти показатели обычно рассматриваются как для отдельных деталей, так и для агрегатов и автомобилей. Для деталей указанные показатели определяются при проведении их ремонта или реже – при списании деталей. Для агрегатов определяются ресурсы до ремонта и между ремонтами. Для автомобилей, кроме ресурсов до ремонта, определяются и нормируются, как правило, сроки службы до их списания.

Ремонтопригодность (эксплуатационная технологичность) – свойство автомобиля, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, выявлению и устранению отказов и неисправностей при проведении ТО и ремонта. Основными показателями ремонтопригодности являются средние продолжительность и трудоемкость выполнения операций ТО и ремонта, которые применяются при нормировании и сравнении различных автомобилей. Определяются также вероятность выполнения операции (вида) ТО и ремонта в заданное время и гаммо-процентное время выполнения операции ТО или ремонта. Эти показатели необходимы для определения возможности проведения операции в заданное (или лимитированное) время. Для характеристики ремонтопригодности используется и ряд частных показателей, определяющих влияние конструктивных особенностей автомобиля на трудоемкость его обслуживания или ремонта. К ним относятся, например, абсолютное или относительное количество мест обслуживания на автомобиле (агрегате и т.д.) и их доступность, а также легкость снятия узлов, агрегатов и деталей, количество марок применяемых эксплуатационных материалов, номенклатура необходимого оборудования и инструмента и др.

Сохраняемость – свойство автомобиля сохранять исправное и работоспособное состояние в течение срока хранения и после, а также при транспортировании. Сохраняемость характеризуется средним и гамма-процентными сроками сохраняемости изделий. На автомобильном транспорте эти показатели применяются: для автомобилей – при длительном их хранении (консервации), транспортировании; для материалов (масел, жидкостей, красок) и некоторых видов изделий (шин, аккумуляторных батарей и др.) – при их кратковременном и длительном хранении.

 

1.2 Закономерности  случайных процессов изменения  технического состояния автомобилей

 

1.2.1 Точечные  оценки случайной величины

Для любого случайно выбранного изделия невозможно заранее определить, будет ли оно надежно. Из двух коробок передач одной марки в одной могут вскоре возникнуть отказы, а вторая будет исправна длительное время.

Отказ – событие случайное. Поэтому для расчета показателей надежности в данной работе я использую методы теории вероятностей и математической статистики. Одним из условных понятий, используемых при расчетах показателей надежности, является «наработка».

Наработкой называется продолжительность или объем работы изделия. Для двигателей наработку обычно измеряют в километрах пробега автомобиля или в часах (моточасах). В технической и учебной литературе можно встретить такие выражения: суточная наработка, наработка до первого отказа, наработка между отказами и т.д. обычно применяется следующая буквенная индексация рассматриваемых далее в курсовой работе событий и понятий:

F - отказ, авария, повреждение, вероятность этих событий;

R - безотказность, надежность, прочность, вероятность этих событий;

Р - вероятность.

Случайная величина – это такая величина, на изменение которой оказывает влияние большое количество факторов, вследствие чего невозможно предсказать ее точное поведение.

Основными характеристиками для оценки СВ являются: среднее значение СВ, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации СВ, вероятность появления СВ, плотность вероятности появления и интенсивность возникновения СВ.

Рассмотрим простейшие методы оценки СВ. Исходные данные (приложение 1) - результаты наблюдений за изделиями или отчетные данные, которые выявили индивидуальные реализации случайных величин (наработки на отказ). Для расчета вероятности отказа и безотказной работы агрегата или автомобиля, а также для определения плотности вероятности отказа (закон распределения случайной величины) условно принимаем изделия как невосстанавливаемые, то есть, исследуем наработку изделия до первого «условно единственного» отказа.

Случайные величины (от 1 до 100) располагают в порядке возрастания их абсолютных значений (тыс. км.):

 

L1 = Lmin; L2; L3;…;Li;…Ln-1; Ln = Lmax, (1.1)

 

где L1... Ln - реализации случайной величины L;

n - число реализаций.

Среднее значение СВ:

 

  (1.2)

 

=10,03 тыс.км

Размах СВ:

 

z = Lmax - Lmin.  (1.3)

 

Z=10,8 – 9,5=1,3 тыс.км

Далее произведем точечные оценки СВ.

Дисперсия СВ – мера отклонения значения СВ от ее математического ожидания, а математическое ожидание – основная и простейшая характеристика СВ. Слово «дисперсия» означает рассеяние и характеризует разброс СВ.

 

  (1.4)

 

D=0,1 тыс.км

Дисперсия имеет размерность квадрата случайной величины. Так как удобнее пользоваться характеристикой рассеяния, имеющей ту же размерность, что и СВ, то была введена характеристика среднеквадратическое отклонение s :

 

  (1.5)

 

тыс.км

Для оценки рассеяния с помощью безразмерной (относительной) величины используют коэффициент вариации v:

 

   (1.6)

 

В ТЭА различают случайные величины с малой вариацией (v ≤ 0), со средней вариацией (0,1 ≤ v ≤ 0,33) и с большой вариацией (v > 0,33).

В данном случае случайная величина имеет малую вариацию.