Сафарбаков А.М., Лукьянов А.В., Пахомов С.В. Основы технической диагностики деталей и оборудования. Часть 2
Подождите немного. Документ загружается.
101
роятность
появления
которого
подчиняется
закону
Пуассона
,
то
при
m = 0:
-
нижняя
доверительная
граница
равна
0
=
H
X ;
-
а
верхняя
доверительная
граница
равна
0
RX
B
=
.
Коэффициенты
доверительных
границ
R
1
, R
2
,
и
R
o
определяются
из
таблицы
8.2 (
при
заданном
числе
опытов
n
и
заданной
доверительной
ве
-
роятности
P.
Обычно
задаются
значением
Р
= 0.9...0.95).
Таблица
10.2
Коэффициенты
доверительных
границ
для
распределения
Пуассона
и
экспоненциального
распределения
Тогда
статистическое
значение
оцениваемого
показателя
Х
в
общем
случае
может
быть
представлено
в
следующем
виде
:
BH
XXX ...
=
.
102
10.2.3. Доверительные границы при экспоненциальном распре-
делении
Пусть
при
n
опытах
получен
ряд
значений
x
1
, x
2
,...,x
i
,...,x
n
,
тогда
оцен
-
ка
среднего
значения
показателя
x'
может
быть
определена
по
формуле
∑
=
⋅=
n
i
i
x
n
X
1
'
1
,
нижняя
доверительная
граница
показателя
X
н
–
по
формуле
'
3
XRX
H
⋅= , (10.1)
а
верхняя
доверительная
граница
показателя
X
в
–
по
формуле
'
1
XRX
B
⋅= , (10.2)
где
коэффициенты
доверительных
границ
R
1
и
R
3
определяются
из
табли
-
цы
8.2 (
при
заданном
числе
опытов
n
и
заданной
доверительной
вероятно
-
сти
P.
Обычно
задаются
значением
Р
= 0.9...0.95).
Тогда
статистическое
значение
показателя
Х
может
быть
представ
-
лено
в
следующем
виде
:
BH
XXX ...
=
.
10.2.4. Анализ параметров методом доверительных интервалов
Метод
применяется
главным
образом
для
оценки
результатов
экс
-
плуатации
или
испытаний
группы
изделий
,
когда
в
нормативах
заданы
,
на
-
пример
,
минимально
допустимая
наработка
на
отказ
T
доп
,
максимально
до
-
пустимое
количество
отказов
М
доп
,
максимально
допустимая
интенсив
-
ность
отказов
λ
доп
или
какой
-
либо
иной
показатель
надежности
.
Ожидаемое
значение
наработки
на
отказ
Т
о
или
ожидаемое
значение
отказов
М
о
(
или
λ
о
)
неизвестно
,
однако
при
этом
должен
быть
известен
за
-
кон
распределения
отказов
.
Сущность
метода
заключается
в
том
,
что
по
результатам
проводи
-
мых
испытаний
определяется
средняя
величина
(
Т
'
или
М
'
или
λ
').
Затем
,
по
коэффициентам
,
определяемым
для
заданной
доверительной
вероятно
-
сти
и
соответствующего
закона
распределения
(
табл
. 10.1, 10.2),
вычисля
-
ются
нижняя
и
верхняя
доверительные
границы
соответствующего
показа
-
теля
(
например
,
Т
н
и
Т
в
),
после
чего
проводится
анализ
взаимного
положе
-
ния
доверительных
границ
и
норматива
.
При
этом
возможны
три
случая
:
1.
Если
Т
н
≥
Т
доп
или
М
н
≤
М
доп
,
или
λ
н
≤
λ
доп
–
требования
нормативов
подтверждены
.
При
М
≠
0 (
отказы
есть
)
доверительные
границы
Т
н
и
Т
в
,
М
н
и
М
в
,
λ
н
и
λ
в
определяются
по
формулам
(10.1, 10.2).
При
М
= 0 (
отказов
нет
)
верхняя
доверительная
граница
Т
в
не
опре
-
деляется
,
а
нижняя
доверительная
граница
Т
н
определяется
по
формуле
103
0
R
T
T
СУМ
H
= ,
где
Т
сум
–
суммарная
наработка
всех
n
изделий
,
определяемая
по
формуле
∑
=
=
n
i
iСУМ
tT
1
,
t
i
–
наработка
i-
го
изделия
; R
o
–
коэффициент
определяемый
по
таблице
10.2.
2.
Если
Т
в
<
Т
доп
или
М
в
>
М
доп
,
или
λ
в
>
λ
доп
–
требования
нормативов
не
подтверждены
;
3.
Если
Т
н
<
Т
доп
<
Т
в
или
М
н
>
М
доп
>
М
в
,
или
λ
н
>
λ
доп
>
λ
в
–
информа
-
ции
для
определенного
вывода
(
первый
или
второй
случаи
)
недостаточно
.
Накопление
данных
по
эксплуатации
или
испытанию
изделий
необходимо
продолжить
.
Расчет
среднего
значения
соответствующего
показателя
надежности
по
имеющимся
результатам
эксплуатации
(
испытаний
)
выполняется
по
формуле
среднего
арифметического
.
Например
,
для
средней
наработки
на
отказ
Т
'
формула
имеет
вид
∑
=
⋅=
n
i
i
t
n
T
1
'
1
,
где
n –
количество
наблюдаемых
изделий
;
На
рис
.10.6
представлена
графическая
иллюстрация
метода
оценки
надежности
по
результатам
эксплуатации
(
испытаний
)
методом
довери
-
тельных
интервалов
.
t m – результат укладывается
0
*
Т
доп
Т
н
Т
в
0 М
н
М
в
*
М
доп
в нормативы
t m – результат не уклады-
0 Т
н
Т
в
*
Т
доп
0
*
М
доп
М
н
М
в
вается в нормативы
t m – эксплуатацию (испыта-
0 Т
н
*
Т
доп
Т
в
0 М
н
*
М
доп
М
в
ния) надо продолжить
Рис.10.6. Варианты взаимного расположение норматива и доверительных границ
Обозначения
:
T
доп
–
минимально
допустимая
наработка
на
отказ
;
Т
н
(
Т
в
) –
нижняя
(
верхняя
)
доверительная
граница
наработки
на
отказ
;
М
доп
–
максимально
допустимое
число
отказов
;
М
н
(
М
в
) –
нижняя
(
верхняя
)
доверительная
граница
числа
отказов
.
Если
метод
используется
для
оценки
результатов
испытаний
,
то
при
этом
необходимо
учитывать
и
план
проведения
испытаний
.
Обычно
испы
-
тания
проводят
по
одному
из
двух
вариантов
планов
:
104
-
первый
план
–
с
ограниченной
продолжительностью
испытаний
(
с
ограниченной
суммарной
наработкой
изделий
Т
сум
);
-
второй
план
–
с
ограниченным
суммарным
количеством
отказов
М
сум
.
При
первом
плане
после
достижения
установленной
суммарной
на
-
работки
среднее
время
наработки
на
отказ
Т
'
может
быть
определено
по
формуле
СУМ
СУМ
СР
М
Т
T = ,
где
М
сум
–
суммарное
количество
отказов
за
установленную
суммарную
наработку
всех
наблюдаемых
изделий
.
При
втором
плане
испытания
проводят
до
тех
пор
,
пока
не
накопится
заданное
число
отказов
М
сум
.
10.3. Стратегии эксплуатации, обслуживания и ремонта устройств
по состоянию
В
настоящее
время
проводятся
исследования
и
эксперименты
по
расширению
внедрения
принципа
технической
эксплуатации
(
ТЭ
)
узлов
,
блоков
,
агрегатов
и
элементов
конструкций
«
по
техническому
состоянию
».
При
этом
продолжительность
ТЭ
для
элементов
определяется
по
предельной
величине
контролируемых
параметров
работоспособного
со
-
стояния
,
а
объем
и
периодичность
работ
зависит
от
значения
контролируе
-
мого
параметра
.
При
этом
плановыми
являются
только
работы
по
контро
-
лю
технического
состояния
.
Внеплановые
работы
по
техническому
обслу
-
живанию
и
ремонту
(
ТОиР
)
определяются
по
результатам
контроля
,
т
.
е
.
основная
цель
перехода
на
принципы
ТЭ
«
по
техническому
состоянию
»:
•
повышение
безотказности
;
•
снижение
затрат
на
ТЭ
.
Стратегия
ТОиР
по
состоянию
с
контролем
параметров
представляет
собой
совокупность
правил
по
определению
режимов
и
регламента
диаг
-
ностирования
изделий
и
принятию
решений
о
необходимости
их
обслужи
-
вания
,
замены
или
ремонта
на
основе
информации
о
фактическом
техниче
-
ском
состоянии
.
При
данной
стратегии
ТОиР
изделия
и
системы
эксплуа
-
тируются
(
используются
)
до
предотказного
состояния
.
Для
выявления
предотказного
состояния
изделий
может
использо
-
ваться
принцип
назначения
упреждающих
допусков
на
диагностические
параметры
.
При
этом
под
упреждающим
допуском
понимают
совокуп
-
ность
значений
параметров
,
заключенным
между
предельным
η
2
и
предот
-
казовым
η
1
уровнями
параметра
.
Выход
параметра
за
предельный
уровень
означает
отказ
.
Достижение
предотказового
уровня
означает
необходи
-
мость
выполнения
профилактических
работ
или
замены
изделий
(
рис
.10.7).
105
η (t)
3
η
2
х
2
η
1
х
1
0 t
1
T
1
t
2
T
2
t
Рис.10.7. Принцип назначения упреждающих допусков:
1 – область исправного и работоспособного состояния; 2 – область неисправного, но
работоспособного состояния; 3 – область неисправного и неработоспособного состоя-
ния
; t
1
и
t
2
– моменты первой и второй проверок;
Т
1
и
Т
2
– моменты пересечения реа-
лизацией случайного процесса
η
(t)
уровней
η
1
и
η
2
Реализация
стратегий
ТОиР
по
состоянию
с
контролем
параметров
требует
установления
количественных
связей
между
значениями
упреж
-
дающих
допусков
∆η
=
η
2
–
η
1
на
каждый
из
контролируемых
параметров
изделия
и
периодичностью
их
проверок
∆
t = t
2
–t
1
.
Очевидно
,
что
при
за
-
данных
случайном
процессе
η
(t),
предельном
уровне
η
2
и
допустимой
ве
-
роятности
отказа
каждому
фиксированному
значению
упреждающего
до
-
пуска
∆η
соответствует
конкретная
величина
периодичности
проверок
∆
t.
При
этом
чем
больше
эти
величины
,
тем
меньше
затраты
на
проверки
(
ре
-
же
проверки
)
и
больше
затраты
на
замену
и
ремонт
(
чаще
замены
),
и
на
-
оборот
.
Оптимальный
вариант
выбирается
из
условия
обеспечения
мини
-
мальных
суммарных
удельных
затрат
С
min
на
проверку
,
замену
и
ремонт
изделия
.
Для
каждого
из
изделий
находятся
функции
вида
С
= f(
∆
t),
кото
-
рые
используются
при
решении
задачи
группировки
операций
техническо
-
го
обслуживания
,
в
том
числе
и
операций
диагностирования
,
в
оптималь
-
ные
формы
регламента
обслуживаемых
объектов
.
Область
применения
стратегии
обслуживания
и
ремонта
с
контролем
параметров
целесообразно
огранить
системами
и
изделиями
,
которые
по
соображениям
безопасности
не
могут
быть
допущены
к
эксплуатации
до
отказа
,
а
по
экономическим
соображениям
–
к
эксплуатации
по
выработке
установленного
межремонтного
ресурса
.
К
ним
относятся
дорогостоящие
системы
и
изделия
с
высокой
функциональной
значимостью
,
имеющие
не
-
достаточную
степень
резервирования
и
вместе
с
тем
обладающие
высоким
уровнем
эксплуатационной
технологичности
и
контролепригодности
.
Оперативный
контроль
технического
состояния
должен
обеспечи
-
вать
:
сигнализацию
о
наличии
отказа
,
о
работоспособном
состоянии
,
о
не
-
106
обходимости
проведения
предупредительных
работ
для
обеспечения
экс
-
тремума
выбранного
критерия
качества
;
краткосрочное
прогнозирование
работоспособности
на
заданный
интервал
времени
в
случае
сигнализации
о
необходимости
проведения
предупредительных
работ
;
поиск
съемного
функционального
элемента
,
подлежащего
замене
;
оценку
технического
со
-
стояния
изделия
в
интересах
сбора
информации
об
их
поведении
.
Степень
применения
технического
диагностирования
определяет
глубину
и
качество
оценки
технического
состояния
изделий
,
а
значит
,
пра
-
вильность
и
эффективность
принимаемых
решений
в
самой
стратегии
.
Традиционный
и
наиболее
распространенный
подход
к
определению
тех
-
нического
состояния
состоит
в
том
,
что
выбирается
некоторая
совокуп
-
ность
параметров
,
проводятся
измерения
,
результаты
которых
сравнива
-
ются
с
заданными
границами
области
работоспособности
.
При
выполне
-
нии
условий
принадлежности
каждого
из
параметров
заданной
для
него
области
принимается
решение
о
работоспособности
изделия
.
Если
хотя
бы
для
одного
из
параметров
это
условие
не
соблюдается
,
то
объект
признает
-
ся
неработоспособным
.
При
внешней
простоте
такого
подхода
его
реализация
наталкивается
на
ряд
существенных
трудностей
.
Это
относится
,
прежде
всего
,
к
выбору
совокупности
параметров
и
определению
областей
работоспособности
для
каждого
из
выбранных
параметров
.
Значительные
трудности
возникают
и
при
аппаратурной
реализации
данной
стратегии
,
обусловленные
необхо
-
димостью
применения
большого
числа
разнородных
первичных
преобра
-
зователей
и
коммутаторов
.
Характерная
особенность
рассматриваемой
стратегии
ТОиР
–
отсут
-
ствие
межремонтных
ресурсов
изделий
.
Решение
о
продолжении
эксплуа
-
тации
до
следующей
проверки
или
о
необходимости
замены
(
регулировки
)
изделия
принимается
по
результатам
непрерывного
или
периодического
контроля
параметров
,
определяющих
техническое
состояние
.
Необходимые
условия
для
применения
стратегии
ТОиР
по
состоя
-
нию
с
контролем
параметров
вытекают
из
требований
по
безопасности
движения
,
регулярности
отправлений
и
экономичности
эксплуатации
.
Безопасность
движения
на
железной
дороге
достигается
в
результате
обеспечения
заданного
уровня
безотказности
конструкции
повышенной
живучести
,
оценки
и
прогнозирования
уровня
работоспособности
при
экс
-
плуатации
,
обнаружения
отказов
и
неисправностей
на
ранних
стадиях
их
развития
,
индикации
отказов
и
предотказовых
состояний
,
использования
средств
технического
диагностирования
.
Регулярность
отправлений
достигается
за
счет
быстрого
обнаруже
-
ния
возникших
отказов
и
неисправностей
,
создания
потребных
уровней
эксплуатационной
технологичности
(
контролепригодности
,
доступности
,
легкосъемности
,
взаимозаменяемости
),
позволяющих
оперативно
восста
-
новить
работоспособность
системы
или
изделия
.
107
Экономическая
эффективность
эксплуатации
достигается
выбором
оптимальной
стратегии
ТОиР
,
обеспечивающей
экстремальные
значения
целевой
функции
(
минимум
удельной
стоимости
ТОиР
и
максимум
коэф
-
фициента
использования
)
при
заданном
уровне
надежности
функциональ
-
ных
систем
и
изделий
.
Необходимые
и
достаточные
условия
назначения
принципа
ТЭ
по
техническому
состоянию
с
контролем
параметров
:
1.
Назначается
для
изделий
,
отказы
которых
не
влияют
на
безопас
-
ность
движения
.
2.
Отказы
изделий
должны
иметь
постепенную
природу
проявления
и
выявляться
заданными
средствами
контроля
технического
со
-
стояния
.
3.
Высокая
контролепригодность
изделий
АТС
и
ЭНС
.
4.
Обязательное
наличие
методов
и
средств
контроля
технического
состояния
и
его
прогнозирование
.
5.
Межремонтный
ресурс
не
назначается
.
6.
Наработка
на
отказ
изделий
АТС
и
ЭНС
имеет
существенный
разброс
.
7.
Необходимость
наличия
методик
обоснования
назначения
и
кор
-
ректировки
допусков
на
наработку
изделий
АТС
и
ЭНС
.
В
настоящее
время
в
зарубежных
странах
(
США
,
Англия
)
оборудо
-
вание
отправляется
в
капитальный
ремонт
только
по
состоянию
,
а
не
из
-
за
выработки
установленного
ресурса
.
Переход
на
принцип
«
по
техническому
состоянию
»
требует
значи
-
тельного
совершенствования
качества
выполнения
работ
по
контролю
тех
-
нического
состояния
.
108
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Техническое
диагностирование
является
важной
составляющей
в
ежедневной
практике
инженеров
в
области
разработки
и
эксплуатации
систем
электроснабжения
,
устройств
железнодорожной
автоматики
,
те
-
лемеханики
и
связи
.
Техническая
диагностика
как
наука
определяет
пути
и
методы
наиболее
эффективного
контроля
технического
состояния
объек
-
тов
,
а
значит
и
управления
ими
.
В
данном
пособии
рассмотрены
основные
понятия
технической
диаг
-
ностики
,
современные
методы
и
средства
диагностирования
деталей
и
оборудования
,
модели
развития
и
обнаружения
неисправностей
,
методы
оценки
информативности
диагностических
параметров
,
методы
и
про
-
граммы
поиска
мест
отказов
,
физические
методы
контроля
.
И
,
наконец
,
в
пособии
изложены
принципы
обслуживания
и
ремонта
деталей
и
обору
-
дования
с
учетом
фактического
состояния
.
В
этом
отношении
настоящее
учебное
пособие
в
наибольшей
степени
раскрывает
предмет
и
основное
содержание
новой
общепрофессиональной
дисциплины
«
Основы
техниче
-
ской
диагностики
»
для
студентов
специальностей
ЭНС
и
АТС
.
Наряду
с
общетеоретическими
вопросами
в
пособии
большое
внимание
уделено
и
прикладным
задачам
технического
диагностирования
,
методикам
и
при
-
борному
оснащению
при
определении
технического
состояния
систем
электроснабжения
,
устройств
железнодорожной
автоматики
,
телемехани
-
ки
и
связи
.
При
разработке
настоящего
пособия
авторами
уделено
особое
вни
-
мание
структурированности
и
системности
изложения
всего
учебного
ма
-
териала
в
соответствии
с
требованиями
ГОС
.
И
это
оправдано
,
так
как
тех
-
ническая
диагностика
имеет
тесную
связь
со
всеми
общепрофессиональ
-
ными
и
специальными
дисциплинами
,
изучаемыми
студентами
,
и
полно
-
стью
опирается
на
знания
,
полученные
при
их
изучении
.
В
области
прак
-
тической
деятельности
техническая
диагностика
–
это
комплекс
техниче
-
ских
,
экономических
и
организационных
мероприятий
обеспечивающих
создание
и
поддержание
оборудования
в
работоспособном
состоянии
при
рациональных
затратах
трудовых
и
материальных
ресурсов
и
имеющихся
ограничениях
.
Таким
образом
,
настоящее
пособие
будет
полезным
при
изучении
основ
технической
диагностики
,
а
также
и
при
углубленном
изучении
все
-
го
комплекса
современных
бортовых
,
напольных
,
стендовых
и
переносных
средств
контроля
и
диагностирования
,
разнообразного
программного
обеспечения
мониторинга
,
диагностики
и
прогнозирования
развития
де
-
фектов
.
109
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ
СПИСОК
:
1.
Биргер
И
.
А
.
Техническая
диагностика
[
Текст
] /
И
.
А
.
Биргер
.–
М
.:
Машиностроение
, 1978. – 240
с
.
2.
Вентцель
Е
.
С
.
Теория
вероятностей
и
ее
инженерные
приложения
[
Текст
] /
Е
.
С
.
Вентцель
,
Л
.
А
.
Овчаров
. –
М
.:
Наука
, 1988. – 320
с
.
3.
Дмитренко
И
.
Е
.
Техническая
диагностика
и
автоконтроль
систем
железнодорожной
автоматики
и
телемеханики
[
Текст
] /
И
.
Е
.
Дмитри
-
енко
. –
М
.:
Транспорт
, 1986. – 144
с
.
4.
Дмитренко
И
.
Е
.
Измерения
и
диагностирование
в
системах
желез
-
нодорожной
автоматики
,
телемеханики
и
связи
[
Текст
] :
учеб
.
для
вузов
ж
.-
д
.
трансп
. /
И
.
Е
.
Дмитренко
,
В
.
В
.
Сапожников
,
Д
.
В
.
Дьяков
;
под
ред
.
И
.
Е
.
Дмитренко
. –
М
.:
Транспорт
, 1994. – 263
с
.
5.
Лесин
В
.
В
.
Основы
методов
оптимизации
[
Текст
] :
учеб
.
пособие
/
В
.
В
.
Лесин
,
Ю
.
П
.
Лисовец
. –
М
.:
Изд
-
во
МАИ
, 1998. – 230
с
.
6.
Надежность
и
диагностика
систем
электроснабжения
железных
дорог
[
Текст
] :
учеб
.
для
вузов
ж
.-
д
.
транспорта
/
А
.
В
.
Ефимов
,
А
.
Г
.
Гал
-
кин
. –
М
.:
УМК
МПС
России
, 2000. – 512
с
.
7.
Неразрушающий
контроль
и
диагностика
[
Текст
] :
справочник
/
Под
ред
.
В
.
В
.
Клюева
. –
М
.:
Машиностроение
, 1995. – 488
с
.
8.
Основы
технической
диагностики
[
Текст
] :
В
2
кн
.
Кн
. 1.
Модели
объектов
,
методы
и
алгоритмы
диагноза
/
Под
ред
.
П
.
П
.
Пархоменко
. –
М
.:
Энергия
, 1976. – 464
с
.
9.
Пархоменко
П
.
П
.,
Сагомонян
Е
.
С
.
Основы
технической
диагно
-
стики
[
Текст
]:
В
2
кн
.
Кн
.2.
Оптимизация
алгоритмов
диагностирования
,
аппаратурные
средства
/
Под
ред
.
П
.
П
.
Пархоменко
. –
М
.:
Энергия
, 1981.
– 320
с
.
110
Учебное
издание
Сафарбаков
Андрей
Мирсасимович
Лукьянов
Анатолий
Валерианович
Пахомов
Сергей
Васильевич
ОСНОВЫ
ТЕХНИЧЕСКОЙ
ДИАГНОСТИКИ
ДЕТАЛЕЙ
И
ОБОРУДОВАНИЯ
Ч
. 2
Учебное
пособие
Компьютерная
версия
А
.
М
.
Сафарбаков
Редактор
Л
.
И
.
Рубанова
______________________________________________________________
Подписано
в
печать
Формат
60
х
84 /16.
Печать
плоская
Усл
.
печ
.
л
. -9.
Уч
–
изд
.
л
. – 9,1
План
2007
г
.
Тираж
100
экз
Заказ
______________________________________________________________
Типография
ИрГУПСа
,
г
.
Иркутск
,
ул
.
Чернышевского
, 15