Курсовая работа. Практические+занятия+студенты+(1) (1) (1). Надежность

• Название: Надежность
• Анкор: Курсовая работа
• Дата: 19.10.2022
• Размер: 0.79 Mb.
• Имя файла: Практические+занятия+студенты+(1) (1) (1).docx
• Тип: Учебное пособие; #742930
• страница: 3 из 32

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ЯМЗ-236

Цельработы– ознакомиться с количественными показателями долговеч- ности объекта, определить показатели долговечности дизельного двигателя ЯМЗ-236 в условиях рядовой эксплуатации.
Теоретические сведения
Долговечность машин закладывается на стадии конструирования и зави- сит от конструкции, применяемых материалов, защитных покрытий, смазоч- ных материалов и других факторов. Большое значение имеют также применя- емые при проектировании методы расчета износостойкости деталей и соеди- нений.

Долговечность машин обеспечивается и на стадии производства, зависит от применяемых видов обработки деталей (механической или химико-терми- ческой), технического уровня и состояния станочного парка, режимов об- катки.

Возможности реализации заложенной в машине долговечности в про- цессе эксплуатации определяются принятой системой и качеством техниче- ского обслуживания и ремонта, квалификацией обслуживающего персонала, воздействием внешней среды.

Таким образом, обеспечение долговечности является комплексной про- блемой, для решения которой требуется проводить новые организационно- технические мероприятия при проектировании, производстве и эксплуатации машин.

Долговечность оценивается с помощью двух групп показателей: ресурса как показателя, связанного с наработкой объекта, и срока службы. Каждая из них имеет много разновидностей, позволяющих конкретизировать этапы или характер эксплуатации.

Ресурс – суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или его возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Среднийресурс(срокслужбы)–математическое ожидание ресурса (срока службы). Средний ресурс определяется по формуле:

𝑇 = ^{1 ∑𝑁}



𝑡 ,

где t_pi– ресурс i-го объекта.

^р _𝑁 𝑖=1

р𝑖

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного со- стояния. То есть, технический ресурс может быть регламентирован следую- щим образом: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего ремонта и т.п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду

ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов.

Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.

Назначенныйресурс– суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его техниче- ского состояния. Этот ресурс чаще всего назначают из соображений безопас- ности или экономичности, например для авиационных двигателей с целью обеспечения безопасности полетов. После отработки назначенного ресурса авиационные двигатели снимают с самолетов и могут использовать их в назем- ных условиях (например, для сушки зерна, защиты садов от заморозков и т.п.). Срокслужбы– календарная продолжительность эксплуатации (в том числе, хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного со-

стояния.

На рисунке 2.1 приведена графическая интерпретация перечисленных по- казателей, при этом:

t₀ = 0 – начало эксплуатации;

t₁, t₅ – моменты отключения по технологическим причинам;

t₂, t₄, t₆, t₈ – моменты включения объекта;

t₃, t₇ – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и ка- питальный;

t₉ – момент прекращения эксплуатации;

t₁₀ – момент отказа объекта.



Рисунок 2.1 – Графическая интерпретация показателей долговечности Технический ресурс (наработка до отказа):

ТР = 𝑡₁ + ⁽𝑡₃ − 𝑡₂⁾ + ⁽𝑡₅ − 𝑡₄⁾ + ⁽𝑡₇ − 𝑡₆⁾ + ⁽𝑡₁₀ − 𝑡₈⁾.

Назначенный ресурс:
ТН = 𝑡₁ + ⁽𝑡₃ − 𝑡₂⁾ + ⁽𝑡₅ − 𝑡₄⁾ + ⁽𝑡₇ − 𝑡₆⁾ + ⁽𝑡₉ − 𝑡₈⁾.

Срок службы объекта ТС =t₁₀.

Для большинства объектов электромеханики в качестве критерия долго- вечности чаще всего используется технический ресурс.

Среднийресурс(срокслужбы)доремонтаT_ср – доремонтный ресурс (срок службы) от начала эксплуатации объекта до его первого ремонта.

Среднийресурс(срокслужбы)междуремонтамиT_ср – межремонтный ресурс (срок службы) между смежными ремонтами объекта.

Средний ресурс (срок службы) до списания T_сп – полный ресурс (срок службы) объекта от начала эксплуатации до его списания, обусловленного предельным состоянием.

Гамма-процентный ресурс – суммарная наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Гамма-процентный ресурс имеет большое практическое значение, так как в результате неизбежного рассеивания долговечности автомобильной техники при изменяющихся нагрузках и переменных условиях эксплуатации их долго- вечность – величина статистическая. Определяется она экспериментально по данным о долговечности большой группы объектов.

В общем случае определение гамма-процентного ресурса может быть осуществлено по кривой вероятности распределения ресурса элемента (рис. 2.2).

Если ресурс изделий имеет распределение с плотностью вероятности f(t), то гамма-процентный ресурс γ находят из уравнения:

𝑃(𝑡_𝛾

) =^𝛾 .

100

Рисунок 2.2 – Гамма-процентный ресурс при работе объекта
Гамма-процентный ресурс как оценочный показатель долговечности поз- воляет значительно сократить время испытаний (наблюдений) машин или их агрегатов, так как испытания (наблюдения) ведут до исчерпания ресурса у сравнительно небольшого количества (10…20 %) машин. При этом величина γ ресурса будет соответственно равна t_γ1=90%, t_γ2=80% (γ₁ = 90%, γ₂ = 80%).

Чем больше установленная γ, тем меньше длительность испытаний (наблюдений). Однако для получения оценок ресурса с определенной регла- ментированной точностью при уменьшении длительности испытаний потре- буется увеличить количество испытуемых объектов.

На основании гамма-процентного ресурса оценивают качество новых и отремонтированных машин и их агрегатов.

Сроком службы называется календарная продолжительность эксплуата- ции объекта от её начала или возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.

Гамма-процентный срок службы – календарная продолжительность экс- плуатации, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах.

В какой-то мере долговечность характеризуется и такими показателями, как гарантийная наработка (ресурс)исрокгарантии.

Конкретные значения количественных показателей долговечности за- дают в зависимости от назначения, особенностей применения объектов и вли- яния отказов на безопасность работы. Для установления проводят специаль- ные расчеты на прочность и ресурсные испытания, а также используют резуль- таты испытания прототипов и опытных образцов объектов.

Расчет количественных показателей долговечности проводят по следую- щим формулам:

• 
  
  m
  
  опытная вероятность безотказной работы:
  

N _n_ij

Pt ¹;

N

• 
  среднее количество машин, находящихся в исправном состоянии в i-том интервале наработки:
  

^Ni^

N N


i

i
2

• 
  n_ij
  

;

- интенсивность отказов в i-том интервале наработки:

_∑𝑘

^𝑛𝑖𝑗

𝜆<sub>𝑖

=</sub>𝑗=1 _;

𝑁_𝑖∙∆𝑡

- средняя интенсивность отказов за весь период наработки:

𝜆 =

𝑚


∑
𝑖=1

𝑚

𝜆_𝑖;

• 
  теоретическая вероятность безотказной работы:
  

_{𝑃(𝑡) = 𝑒}−𝜆⁽𝑡−𝑡₀⁾_;

• 
  средний технический ресурс сборочной единицы (детали):
  

^𝑡рес

= 𝑡₀

+ ¹;

𝜆

• 
  ресурс сборочной единицы (детали) – 80 %:
  

^𝑡рес.0,8

= 𝑡<sub>0

+</sub> ln 0,8_.

−𝜆

Пример расчета количественных показателей долговечности двигателя ЯМЗ-236
Расчет показателей долговечности проводим при следующих условиях.

1. 
   Расчет ведется для определенного вида отказа выявленного в процессе эксплуатации машин.
   
2. 
   Расчет количественных показателей долговечности проводится по схеме невосстанавливаемого объекта.
   
3. 
   Расчет проводим на основании усеченной выборки, когда в процессе наблюдения отказывают не все детали (узлы) выборочной совокупности, а только часть из них. Остальные детали отрабатывают период наблюдения без- отказно.
   
4. 
   Расчет показателей долговечности делаем на основании двухпарамет- рического экспоненциального уравнения вида
   

^𝑡рес

= 𝑡₀

+ ¹.

𝜆

Порядок определения гарантированной вероятности тот же, что и при расчетах показателей безотказности.

Расчет показателей долговечности ведем для группы отказов, представ- ленной в строке 7 таблицы 1.2 «Трещина радиатора». Первый отказ зафикси- рован после наработки 2,0 тыс. мото-ч. В интервале регистрационной нара- ботки отказало 10 радиаторов. Выборочная совокупность составила 32 радиа- тора.

Для проведения расчета отказы систематизируем по наработке. С этой це- лью составляем таблицу 2.1. В этой таблице в столбце 1 указываем наимено- вание показателей, принятых для расчета, в столбце 2 – интервалы наработки. Строка 1 аналогична строке 3 таблицы 1.2. Строка 2 не требует поясне- ний. В строке 3 определяем эмпирическую вероятность безотказной работы

детали, в частности радиатора, для которой ведем расчет.

В строке 4 определяем среднее количество исправно работающих узлов для каждого интервала наработки.

После заполнения таблицы 2.1 определяем среднее квадратичное откло- нение средней интенсивности отказов:

_∑𝑛

2

(𝜆 −𝜆)

𝜎_𝜆

= ^{√𝑖=1 𝑖} = тыс. мото-ч^-1.

𝑛

Таблица 2.1 – Расчет показателей долговечности радиатора системы охлаждения дизельного двигателя ЯМЗ-236

№ п/п	Наименование показателей	Наработка, тыс. мото-ч.						Итого
		2,0…2,5	2,5…3,0	3,0…3,5	3,5…4,0	4,0…4,5	4,5…5,0
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	ni
2	N							-
3	𝑁 − ∑ 𝑛 𝑃(𝑡) = 𝑁							-
4	𝑁 + (𝑁 − ∑ 𝑛) 𝑁𝑖 = 2							-
5	𝑛𝑖 𝑁𝑖							-
6	𝑛𝑖 𝜆𝑖 = 𝑁𝑖 ∙ ∆𝑡
7	∑𝑚 1𝜆𝑖 𝜆 = 𝑖= 𝑚							-
8	𝜆𝑖 − 𝜆							-
9	2 (𝜆𝑖 − 𝜆)
10	𝜆(𝑡 − 𝑡0)							-
11	𝑃(𝑡) = 𝑒−𝜆(𝑡−𝑡0)							-

Определяем стандарт среднего квадратичного отклонения интенсивности отказов:
𝜀 = ^𝜎𝜆 = тыс. мото-ч^-1.

√^𝑛
По приложению определяем коэффициент гарантии выборочной средней интенсивности отказов
^t0,8;9 ^{= .}
Следовательно, с гарантированной вероятностью P_г = 0,8 можно утвер- ждать, что вычисленная средняя интенсивность отказов на основании выбо- рочной совокупности, по отношению к интенсивности отказов генеральной совокупности, будет лежать в пределах:







𝜆 − 𝑡_0,8;9 ∙ 𝜀 ≤ 𝜆 ≤ 𝜆 + 𝑡_0,8;9 ∙ 𝜀.

Определяем средний технический ресурс радиатора дизельного двигателя ЯМЗ-236:

1


𝜆
𝑡_рес = 𝑡₀ +

= тыс. мото-ч.

С учетом выборочного среднего квадратичного отклонения интенсивно- сти отказов определяем нижнее и верхнее отклонения среднего технического ресурса:

^𝑡max

^𝑡min

= 𝑡₀

= 𝑡<sub>0

+</sub> 1

𝜆−𝑡_0,8;9∙𝗌

₊ 1

𝜆+𝑡_0,8;9∙𝗌

= тыс. мото-ч.;

= тыс. мото-ч.;

Восьмидесятипроцентный ресурс:

^𝑡рес.0,8

= 𝑡₀

+ ^{ln 0,8} = тыс. мото-ч.

−𝜆