Варнаков В.В. и др. Технический сервис машин сельскохозяйственного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

На каждом этапе развития к качеству предъявляют различные

требования (рис. 2.3).

Известно, что фирмы, не использующие системы качества для

повышения эффективности производства, теряют на возвратах не-

качественной продукции около 20 % суммарной стоимости всего

объема выпуска.

Количественные показатели — единственное

средство

для оцен-

ки экономических последствий сертификации.

Статистические методы управления качеством продукции, кото-

рые служат оснорой

сертификации,

показаны на рисунке 2.4. Одна-

ко при их применении возникают проблемы,

связанные

с получе-

нием объективных оценок по отдельным критериям и объединени-

ем их в общую оценку.

2.2.2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

В соответствии с ГОСТ

15467—79

качество продукции — это со-

вокупность

свойств

продукции, обусловливающих ее пригодность

удовлетворять определенные потребности в

соответствии

с ее на-

значением.

Каждая продукция имеет

сври

показатели качества.

Показатель качества продукции — количественная характерис-

тика одного или нескольких свойств продукции, входящих в ее ка-

чество, рассматриваемая применительно к

определенным

условиям

ее создания и эксплуатации или потребления.

Показатели качества сельскохозяйственной техники можно раз-

делить на технические и технологические.

Технические показатели качества машин включают следующие

показатели:

назначения —

характеризуют

свойства объекта, определяющего

основные функции, для выполнения которых он предназначен;

надежности

— количественная характеристика одного или не-

скольких свойств, составляющих надежность объекта;

эргономичное/пи — характеризуют не отдельный объект, а систе-

му

человек—машина

с точки зрения удобства и комфорта эксплуа-

тации конкретного изделия;

экологичност^

—

характеризуют

еще более сложную систему че-

ловек—машина—среда

с точки зрения вредных воздействий на

природу в процессе эксплуатации машин;

эстетичности —

характеризуют

рациональность формы, целос-

тность композиции и

совершенство

производственного использо-

вания

изделия;

патентно-правовые — характеризуют степень обновления

тех*

нических

решений,

исполъзовднных

в конкретном объекте, их па-

тентную защиту, а также возможность беспрепятственной реализа-

ции за

рубежом.

Технологические показатели качества машин включают следую-

щие показатели:

технологичности — характеризуют приспособленность конструк-

ции к ее изготовлению и эксплуатации;

транспортабельности —

харакгеризуют

приспособленность

объек-

та к транспортированию, не сопровождающему его использование

по прямому назначению;

стандартизации и унификации — характеризуют оснащенность

объекта стандартными, унифицированными и оригинальными час-

тями, а также унификацию с другими

изделиями;

безопасности — характеризуют особенности объекта, обусловли-

вающие безопасность обслуживающего персонала при его эксплуа-

тации.

2.2.3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Согласно ГОСТ

15467—79

качество продукции — это ее относи-

тельная

характеристику,

основанная на сравнении показателей ка-

чества оцениваемой продукции с соответствующими базовыми по-

казателями.

Качество отремонтированных изделий оценивают по рассмот-

ренным ранее

показателям.

Различают

дифференциальный,

комплексный, смешанный и

статистический методы оценки качества продукции.

Дифференциальный

щетод

основывается на использовании еди-

ничных показателей качества продукции. Качество отремонтиро-

ванных изделий определяют по относительному показателю:

К—

KJK

(2.16)

где

KI~~

показатель

качества испытуемого изделия

(i™

2,.,.,

—число

показате-

лей для оценки качества изделия);

1в

— показатель качества базового изделия.

Комплексный метод основан на использовании комплексных по-

казателей качества

продукции.

Комплексный показатель характе-

ризует несколько

простых

свойств или одно сложное свойство про-

дукции, состоящее из нескольких простых. Например, коэффици-

ент готовности

служит таким показателем отремонтированных

машин; его определяют по формуле (ГОСТ

27.002—89):

/(Т

"t~

Т) (2 17)

где

Г„

— средняя наработка изделия на отказ, ч;

Г„

— среднее время восстановле-

ния,

ч:

(2.18)

Здесь

Т&

К Ту — среднее

врамя

соответственно

на

отыскание

и на устранение от-

каза, ч.

Т — Т + Т

•*

o-f

Другой пример комплексного показателя качества продукции —

показатель

вычисляемый методом средневзвешенного, в част-

ности, по формуле

=^K,

(219)

где

К,

— показатель

/'-го

свойства оцениваемой

продукции;

а, — коэффициент

^есо-

мости

показателя

К,.

Показатель

представляет собой условную величину, выражае-

мую в условных единицах

исчисления,

например в баллах.

Смешанный метод основан на применении единичных и комп-

лексных показателей качества отремонтированных изделий, когда

число единичных показателей достаточно велико и по ним трудно

получить обобщающие выводы, а также когда комплексный пока-

затель не учитывает всех свойств отремонтированных изделий.

При оценке качества по факторам, характеризующим ремонт,

учитывают качество технологической документации, технологи-

ческого оборудования, оснастки, средств измерений, испытатель-

ного оборудования и труда рабочих,

ремонтирующих

изделие.

Статистический метод — метод, при котором значения показа-

телей качества продукции определяют, используя правила матема-

тической статистики.

2.2.4. КАЧЕСТВО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

И РЕМОНТА ТЕХНИКИ

Система технического обслуживания и ремонта техники соглас-

но ГОСТ

18322—78

— это совокупность взаимосвязанных средств,

документации технического обслуживания и ремонта и исполните-

лей, необходимых для поддержания и восстановления качества из-

делий, входящих в эту систему.

Техническое обслуживание — это комплекс операций или

рпе-

рация по поддержанию работоспособности или исправности изде-

лия при использовании по назначению, ожидании, хранении и

транспортировании.

Ремонт — комплекс операций по восстановлению

исправнрсти

или работоспособности изделий и восстановлению ресурсов изде-

лий или их составных частей.

Оценивают качество отремонтированных изделий (ГОСТ

20831—75)

на этапах освоения

ремонтного

производства, серийно-

го и массового ремонтного производства,

Оценивают качество отремонтированных изделий для:

проверки соответствия изделий заданному качеству;

определения стабильности качества отремонтированных изде-

лий;

проверки эффективности изменений, внесенных в конструкцию

изделия или технологию его ремонта;

определения качества отремонтированных изделий и отнесения

отремонтированных изделий к одной из групп качества.

Качество отремонтированных изделий можно оценивать по:

показателям качества отремонтированных

изделий;

факторам, характеризующим ремонт и определяющим качество

отремонтированных изделий;

показателям дефектности отремонтированных изделий.

Показатели качества определяют при:

текущей оценке

—по

результатам приемосдаточных испыта-

ний;

периодической оценке — по результатам периодических испы-

таний;

типовой оценке — по результатам типовых испытаний;

аттестационной оценке — по результатам аттестационных ис-

мтаний

или по результатам анализа имеющейся информации.

Программы и методики испытаний разрабатывают в соответ-

ствии

с требованиями ГОСТ

2.106—68,

выбирают средства

испыта-

щий

соответствии

с ГОСТ

14.307—73.

При оценке факторов, определяющих качество ремонта, учиты-

вают показатели, характеризующие качество: технологической

до-

£ументации,

технологического оборудования и оснастки, в том

$исле

испытательного оборудования и средств измерения, труда

лиц, ремонтирующих изделие.

Показатели качества отремонтированных изделий классифици-

руют (ГОСТ

216,23—76)

по показателям оценки приспособленности

объекта к техническому обслуживанию, к текущему и капитально-

му ремонтам и объединенным показателям для оценки ремонто-

пригодности объекта, показателям технологичности объекта при

Техническом обслуживании и ремонте.

Основные показатели технологичности и ремонтопригодности,

ГОСТ

20334-81:

периодичность технического обслуживания —

Ью,

тыс. км;

разовая оперативная трудоемкость технического обслужива-

ния —

SEO,

чел.-ч;

удельная оперативная трудоемкость технического обслужива-

ния —

SIQ,

чел.-ч/тыс,

км; _

удельная оперативная трудоемкость текущего ремонта —

SXP,

чел.-ч/тыс,

км.

Общие

требрвания

к показателям технологичности и ремонто-

пригодности (ГОСТ

21624—81):

увеличение

периодичности

ТО изделия;

повышение

безотказности

работы изделия и его составных частей;

обеспечение доступа к составным частям изделия, требующим

ТОиТР;

обеспечение легкого съема составных частей изделия;

стандартизация и унификация составных частей изделия и эксп-

луатационных материалов;

сокращение числа объектов изделия, требующих регулярного

ТО;

сокращение номенклатуры и типоразмеров крепе ясных деталей;

совершенствование антикоррозийной защиты изделия,

его

со-

ставных частей и крепежных

деталей;

обеспечение доступа к составным частям,

требующим

проведе-

ния антикоррозийной защиты в процессе эксплуатации;

возможность контроля при использовании по назначению, при

техническом обслуживании и текущем ремонте;

обеспечение условий для выполнения

доводочно-регулировоч-

ных

и контрольно-измерительных работ;

возможность применения оригинальных конструктивных реше-

ний и новых материалов, полной геометрической и функциональ-

ной взаимозаменяемости однотипных составных частей при техни-

ческом обслуживании и ремонте;

снижение числа обслуживающего персонала и

потребности

специалистах высокой квалификации за счет уменьшения и упро-

щения

демонтажно-монтажных,

регулировочных и других работ.

2.3. НАДЕЖНОСТЬ МАШИН

2.3.1. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ МАШИН

Надежность как отдельное требование при проектировании и

производстве машин и как дисциплина сформировалась сравни-

тельно недавно.

В соответствии с ГОСТ

27.002—89

надежность — это свойство

объекта сохранять во времени в установленных пределах значения

всех параметров, характеризующих способность выполнять требуе-

мые функции в заданных режимах и условиях применения, техни-

ческого обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

В эксплуатации машина может находиться в различных

срстоя-

ниях.

В исправном состоянии объект соответствует всем требованиям,

установленным нормативно-технической и (или) конструкторской

документацией.

При неисправном состоянии объект не соответствует хотя бы од-

ному из требований, установленных

нормативно-технической

(или) конструкторской документацией.

Событие, заключающееся в

нарушении

исправного состояния,

называют повреждением.

Работоспособное состояние означает, что значения всех пара-

метров объекта,

характеризующих

способность выполнять задан-

ные функции, соответствуют требованиям

нормативно-техничес-

кой и (или) конструкторской документации.

Событие, заключающееся в нарушении

работоспособности,

на-

зывают отказом.

з При неработоспособном состоянии значение хотя бы одного па-

раметра, характеризующего способность выполнять заданные

фун-

&ции,

не отвечает требованиям нормативно-технической и (или)

Конструкторской

документации.

При возникновении отказа работоспособность объекта может

восстанавливаться или не восстанавливаться в зависимости от воз-

никшей ситуации, поэтому в анализе надежности различают вос-

станавливаемые и невосстанавливаемые объекты.

Задачами поддержания и восстановления работоспособного со-

стояния машин сельскохозяйственного назначения занимается си-

стема технического обслуживания.

Время эксплуатации объектов определяется наступлением пре-

дельного состояния, при

котором

дальнейшее применение изделия

по назначению недопустимо или нецелесообразно либо восстанов-

ление его работоспособного или исправного состояния

невозмож-

1|ю

или нецелесообразно.

.!;

Изделие в предельном состоянии нельзя применять по назначе-

ЗЙию.

Оно должно быть приведено в исправное или работоспособ-

"йое

состояние,

г.

е. отремонтировано.

Изделия, для которых проведение ремонтов предусмотрено нор-

мативно-технической

или конструкторской документацией, назы-

вают

ремонтируемыми, в противном случае — неремонтируемыми.

Предельное состояние неремонтируемых изделий в одних слу-

чаях может совпасть с неработоспособным состоянием, в других

Оно определяется опасностью его использования или экономичес-

кой целесообразностью.

Для ремонтируемых изделий предельное состояние является

причиной временного прекращения применения изделия по назна-

чению в случае проведения капитального ремонта или окончатель-

ного прекращения использования изделия — списания.

Имеются три общих критерия, определяющих достижение ма-

шинами предельного состояния, — технический, технологический

и экономический.

Технический

критерий подразумевает либо неработоспособное

состояние машины, либо такие значения параметров, при которых

возникает опасность для жизни или здоровья людей, технологичес-

кий критерий — невозможность выполнять работу с заданным каче-

ством,

экономцческий

критерий — экономическую нецелесообраз-

ность

использования

машины.

Стандартом установлены единые технические

критерии

пре-

дельного

состцяния

машин, которыми должны руководствоваться

все организации, занимающиеся эксплуатацией, ремонтом и на-

дежностью машин. Например, состояние трактора считают пре-

дельным, если необходим

капитальный

ремонт двигателя или одно-

го из агрегатов трансмиссии (коробки передач или одного из веду-

щих мостов) и одной или более составных частей: рамы, кабины в

сборе, рулевого механизма или гидросистемы.

Критерии предельного состояния отдельных деталей машин

приводятся в нормативно-технической документации на капиталь-

ный ремонт машин соответствующих марок.

Надежность характеризуется безотказностью, долговечностью,

ремонтопригодностью и сохраняемостью (ГОСТ

27.002—89).

Безотказность —

свойствр

объекта

непрерывно

сохранять рабо-

тоспособность в течение

некрторого

времени или наработки.

Долговечность — свойство рбъекта сохранять работоспособность

до наступления предельного состояния при установленной системе

ТО и ремонта.

Ремонтопригодность —

сврйство

объекта, заключающееся в при-

способленности к поддержанию и восстановлению работоспособ-

ного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость —

свойствр

объекта сохранять в заданных преде-

лах значения параметров, характеризующих способности объекта

выполнять

требуемые

функции во время и после хранения и (или)

транспортирования.

Различают следующие показатели надежности: единичный,

комплексный, расчетный, экспериментальный, эксплуатацион-

ный, экстраполированный, которые определяют на основе пара-

метров, характеризующих работу объектов во времени.

Рассматривая работу машин или их элементов с позиций на-

дежности, можно выделить следующие параметры: среднюю нара-

ботку на отказ —

число отказов за

рпределенную

наработку

—•

r(t),

наработку до предельного состряния —

пр

наработку до

списания —

сп

Показатели безотказности: вероятность безотказной работы,

гамма-процентная наработка до отказа, средняя наработка на отказ,

интенсивность отказов, параметр потока отказов, усредненный

па-

раметр потока отказов.

Понятие параметр потока отказов выводится из общей схемы

отказов машины в эксплуатации,

при

этом фиксируются только мо-

менты их возникновения, время же восстановления работоспособ-

ности не учитывается. Моменты отказов формируют их поток. В ка-

честве характеристики потока отказов используют ведущую функ-

цию потока

ц(/)

— параметр потока отказов:

!В

Д/-»0

(2.20)

где

М{

/•(/)}

—

математическое

ожидание

числа

отказов.

Параметр потока отказов — отношение математического ожи-

дания числа отказов восстанавливаемого объекта за достаточно ма-

лую его наработку к значению этой наработки.

Наработка до отказа — наработка объекта от начала

эксплуата-

ДО

ВОЗНИКНОВ"*""

""""™"™

~w**

Число отказов

ляют

по формуле

ции до возникновения первого отказа.

Число отказов за любой интервал наработки от

до t +

Д/

опреде

/•(/;/

+ДО

/•('

+АО-г

(0,

(2-21)

где /— суммарная наработка,

Д/

—

малый отрезок наработки.

За один и тот же период наработки среднее значение параметра

потока

отказовЩ/)и

наработки до отказа

связано соотношением

т>

/—

/.Л

Т)\

Т]

-1 /

n(t)-

(2.2.Z)

Важным показателем является вероятность безотказной работы

P(t).

Статистически ее определяют отношением числа объектов,

безотказно проработавших до какой-либо наработки, к общему

числу объектов:

P(t)

[N-n(f)]/ff,

(2-23)

где N — число объектов, работоспособных в начальный момент времени;

n(t)

— чис-

ло объектов, отказавших на отрезке времени от 0 до

Вероятность безотказной работы представляет собой безуслов-

ную вероятность того, что в

предела^

заданной

наработки

отказ

объекта не

наступает.

Используют и обратную функцию — вероятность отказа:

Графики функций вероятности

безотказной

работы и вероятно-

сти отказа приведены на рисунке

2.5.

Показатели долговечности:

гамма-процентный

ресурс, средний

ресурс, гамма-процентный срок службы, средний срок службы.

Ресурс

— суммарная наработ-

ка объекта от начала эксплуата-

ции или ее возобновления после

ремонта до перехода в предель-

ное состояние.

Срок службы —

календарная

продолжительность эксплуата-

ции от начала эксплуатации

объекта или ее возобновления

после ремонта до перехода в пре-

дельное состояние.

Гамма-процентный ресурс —

суммарная наработка, в течение

Рис. 2.5. Графики функций

вероятности

отказа

Q(t)

(I) и вероятности

безотказной

работы/»(<)

(2) ч

которой объект не достигнет предельного состояния

(;

заданной ве-

роятностью

у,

выраженной в процентах.

Для сельскохозяйственной техники принята

регламентирован-

ная вероятность

= 80

соответствующий этому значению ресурс

называют 80%-м. Например: 80%-й ресурс двигателей тракторов

составляет

6...8

тыс. мото-ч, трансмиссии —

6...8

тыс. мото-ч, агре-

гатов и приборов электрооборудования — 8 тыс.

мото-ч.

Показатели

ремонтопригодности:

вероятность восстановления,

гамма-процентное время восстановления, средняя трудоемкость

восстановления.

Показатели ремонтопригодности отражают затраты времени,

труда и средств на техническое обслуживание, текущий и капиталь-

ный ремонты.

Показателями затрат времени являются:

оперативное время — затраты времени исполнителями на вы-

полнение операций обслуживания и ремонта, определяемые конст-

рукцией и техническим состоянием объекта;

вспомогательное время — часть оперативного, затрачиваемого

исполнителем на подготовку объекта к техническому обслужива-

нию (ремонту) и восстановление

исходного

положения частей

объекта после окончания технического обслуживания (ремонта);

основное время — часть оперативного времени, затрачиваемая

исполнителем на выполнение операций

техническогр

обслужива-

ния (ремонта) без учета вспомогательного времени.

Показателем затрат труда является оперативная трудоемкость —

трудовые затраты на выполнение всех операций технического об-

служивания объекта (ремонт),

определяемые

его конструкцией и

техническим состоянием. В оперативной трудоемкости выделяют

основную и вспомогательную

трудоемкости.

Показателем затрат средств является оперативная стоимость —

стоимость выполнения всех операций одного технического обслу-

живания (или ремонта) объекта, определяемая его конструкцией и

техническим состоянием.

, Показатели

сохраняемости

— это средний и

гамма-процентный

фэок

сохраняемости.

j Комплексные показатели надежности включают

коэффициенты

Готовности, оперативной готовности, технического использова-

ния, сохранения эффективности.

Из комплексных показателей надежности в сельскрм хозяйстве?

наиболее часто используют

коэффициенты

готовности

и техничес-

кого использования.

Коэффициент готовности

— это вероятность тогр, что объект

окажется в работоспособном состоянии в

произвольный

момент

времени, кроме планируемых периодов, в течение которых приме-

нение объекта по назначению не предусматривается.

Коэффициент технического

использования

А^

—

отношение

ма-

тематического ожидания времени пребывания объекта в работос-

пособном

состоянии за некоторый период эксплуатации к матема-

тическому ожиданию суммарного времени пребывания объекта в

работоспособном состоянии и простоев, обусловленных техничес-

ким

обслуживанием

и ремонтом за тот же период.

Все показатели надежности взаимосвязаны и в значительной

степени определяют показатели использования и затраты на вы-

полнение работ.

В качестве показателей оценки надежности отремонтированных

машин приняты:

назначение (мощность, удельный расход топлива, удельный угар

масла);

эргономичность (усилие при управлении, параметры среды на

рабочем

месте);

эстетичность (товарный вид после

ремонта);

экономичность (себертоимость

ремонта).

Взаимосвязь между затратами и наработкой оценивают удель-

ными затратами:

УЛ

(3+С)/Т

СЛ

(2.25)

где 3 — затраты

на

ТО и ремонт, р.;

— стоимость машины, р.;

— наработка ма-

шины за

нормативный

срок службы, ч.

Степень использования машин оценивают по сменной наработ-

ке или наработке за

один

час сменного времени, годовой наработке,

использованию фонда рабочего

времени,

удельным затратам на об-

служивание и ремонт, прямым эксплуатационным затратам, вы-

полнению

работ

в оптимальные сроки.

Увеличение ресурса машин ведет к уменьшению числа капи-

тальных ремонтов и снижению затрат на них. С повышением безот-

казности машин снижаются число отказов и затраты на устранение

их

последствий,

увеличивается сменная наработка. Требуемая веро-

ятность безотказной работы обеспечивает выполнение сельскохо-

зяйственных операций в оптимальные

сроки.

Улучшение

ремонтопригодности

техники снижает затраты тру-

да, времени и средств на плановое ТО, устранение последствий от-

казов и ремонты.

При повышении показателей сохраняемости машин эксплуата-

ционные затраты снижаются.

2.3.2.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ

НАДЕЖНОСТИ

Испытание (опыт) — это практическое создание некоторых ус-

ловий, правил, влияющих на некоторое физическое явление, с ре-

•гистрацией

результатов.

Событие — это

явление,

происходящее в результате выполнения

определенного комплекса условий, т. е. в результате испытания

(опыта). Оно является качественным результатом испытания.

Достоверным называют такое событие, которое неизбежно про-

изойдет при данном комплексе действующих условий.

Невозможным называют событие, которое при тех же условиях

заведомо произойти не может.

Случайным называют событие, которое при рассматриваемом

сочетании условий может произойти, а может и не произойти.

Все явления в технике с точки зрения количественной характе-

ристики их проявления разделяют на единичные и массовые.

Единичными называют явления, которые возникают однократ-

но и при многократном воспроизведении того же испытания (опы-

та) практически не повторяются, ц массовыми — явления, повторя-

ющиеся при

многократном

воспроизведении испытаний (опытов).

Несовместимыми называют

дв,а

события, если при проведении

испытания появление одного из них исключает возможность появ-

ления

другого.

Случайная величина — это такая

величина,

которая в результате

опыта может принимать различные значения в определенных пре-

делах.

Все случайные величины

можнр

разделить

на

две группы: непре-

рывные и

дискретные.

Непрерывными случайными

велщинами

называют

такие,

которые в

некотором интервале

могут

принимать любое значение (например,

время безотказной

работы).

Дискретные случайные величины — это такие величины, кото-

рые могут принимать

лиш|ь

определенные значения (число отказов,

возникающих в течение какого-либо интервала времени, число не-

исправных объектов в партии и т, п.). Например, число бракован-

ных деталей в партии изношенных — дискретная случайная вели-

чина, а величина износа

этих

деталей — непрерывная случайная ве-

личина.

При испытании

ТУмашин

и числе отказов

/-относительная

часто-

та, или частота отказов:

r/N.

(2.26)

Частота — это число одинаковых или близких (полученных по

наблюдениям) событий или абсолютных значений случайных вели-

^шн,

соединенных в одну группу (интервал) или разряд.

Частость, или относительная частота, — это частота, выражен-

ная в долях единицы или процентах от общего числа испытаний

или

объектов изучаемой совокупности. При неограниченном увеличе-

нии

Nстатистическое

значение т приближается или сходится к не-

которому числу, называемому вероятностью данного события

Р(А):

Р(А)

lim

т =

Дт

r/N,

т. е.

Р(А)«

r/N.

(2.27)

Вероятность появления события принято обозначать в пределах

от нуля до

единицы:

Р(А)

Если

= N, то

Р(А)

—

r/N=

\ и со-

бытие достоверно (обязательно произойдет).

Изучение закономерностей появления отказов как случайных

событий является основным в проблеме надежности. Случайное со-

бытие при воспроизведении опыта протекает всякий раз

по-иному.

Поэтому для количественной оценки случайного события исполь-

зуют вероятность того, что случайная величина окажется в указан-

ном интервале значений.

Практически достоверным называют такое событие, вероят-

ность которого близка к единице, а практически невозможным —

событие, вероятность которого близка к нулю. Частота случайного

события

устойчива

при массовых испытаниях, т. е. в каждой серии

испытаний частота этого события изменяется незначительно и на-

ходится вблизи некоторого положительного числа, которое прини-

мают за вероятность данного события, или случайную величину.

Вычисленную этим способом вероятность называют статистичес-

кой, так как она получена в результате испытаний (опытов).

Формула сложения вероятностей: если при испытаниях может

произойти только одно из рассматриваемых событий —

А\,

Ai,...,A

а вместе рни возникнуть не могут, то такие события назы-

вают несовместимыми. Эти события называют суммой исходных

событий:

или

(2.28)

(2.29)

1 — 1

В общем случае для полной группы несовместимых событий

А\,

А2,—,А„

будем иметь:

Р(А

(2.30)

На практике чаще всего рассматривают два несовместимых про-

тивоположных

события:

состояние работоспособности и отказ.

Естественно, что они несовместимы, т. е. любой объект в данный

момент времени находится или в

рабочем,

или

внерабочем

состоя-

нии.

Эти события образуют полную группу, для которой

P+Q=l,

(2.31)

где Р — вероятность

того,

что объект будет работоспособным;

— вероятность

того,

что наступит отказ.

Для двух совместимых событий:

Р(А

+А

)

(2.32)

Формула умножения

вероятностей:

если два события А и В неза-

висимы, т. е. появление одного из них не изменит вероятность по-

явления другого, то

Р(АВ)

Р(А)Р(В).

(2.33)

Эта формула выражает теорему умножения вероятностей для не-

зависимых событий,

утверждающую,

что вероятность совместного

появления двух независимых событий равна произведению вероят-

ностей этих событий.

Пример. Машинно-тракторный агрегат состоит из двух машин с вероятностью

безотказной работы соответственно

Р\

= 0,8 и

/*2

0,7;

в течение

некоторой

нара-

ботки вероятность безотказной работы

0,8-0,7 = 0,56.

(2.34)

Основные характеристики надежности имеют значительный

разброс, т. е. они случайные величины, а поэтому при многократ-

ном повторении подчиняются определенным статистическим ус-

тойчивым законам распределения случайной величины.

Распределение

случайной величины — это совокупность значений

случайных величин, расположенных в возрастающем порядке с

указанием их вероятностей для теоретических распределений или

частот для эмпирических распределений.

Дискретные случайные величины

jMoryr

принимать только ряд

отдельных значений

,..,,х„,

каждому из которых соответствует

некоторое значение вероятности

Р2,.,.,Р„.

Рассматривая появление любого из перечисленных значений

случайной величины как событие, заметим, что и события образу-

ют полную группу несовместимых случайных событий, следова-

тельно,

'•

(2.35)

(—1

Распределение случайной величины

может€ыть

представлено

в=^

виде таблицы, называемой рядом распределения или

графическим

многоугольником распределения.

Значение случайной

*г

*з

—

-*п

величины X

Вероятность

/>!

... Р.

Ряд распределения — удобная форма

представления

закона рас-

пределения дискретной случайной величины с конечным числом

возможных значений.

Функция распределения случайной величины — наиболее уни-

версальная характеристика как дискретных, так и непрерывных

случайных величин.

Функцию распределения можно представить в виде графика

(рис. 2.6), если по оси

абсцис»;

откладывать значение х, а по оси ор-

динат значение

F(x).

Плотность распределения непрерывной случайной величины — это

производная от функции распределения непрерывной

случайнрй

величины:

Дх)

dF(x)/dx.

(2.36)

Для дискретной величины функции плотности распределения

не существует. Для нее

строят^

эмпирический ряд:

Значение случай-

ной величины X

Частота отказов

т\

Частость

т\

"12

«4

т„

Эмпирическое

распределение

может быть изображено в виде

ступенчатого графика, называемого гистограммой, или в виде ло-

маной линии (кривой), называемой полигоном распределения

(рис. 2.7). Реже пользуются кривой накопленных частостей, или ку-

мулятивной кривой.

На практике имеют дело с ограниченным числом полученных

значений случайной величины. Множество случайных событий,

объединенных по какому-либо признаку, называют

статистической

совокупностью.

Я*)*

0,5

х„

X -V

Рис. 2.6, Функции распределения случайных

величии:

•

Ш—

дискретных

^прерывных),

б— непрерывных

Среднее арифметическое —

это частное от деления суммы

измеренных значений на число

слагаемых этой суммы, т. е. на

число испытаний

(опытов);

Х=(х

{

+,..+x

)/N=

/N,

Т~

(2.37)

Рис.

2.7.

Гистограмма

(/)

полигон

(2) где

ЛГ

— среднеарифметическое;

{

распределения

х„

— отдельные измерения значений на-

блюдаемой величины.

Средневзвешенную величину вычисляют по формуле

Запишем

тогда

(2.38)

(2.39)

(2.40)

Для упрощения средневзвешенную величину часто определяют

по формуле

(2.41)

о.

Рис. 2,8.

Мода

дискретной

(а) и непрерывной (6)

величин

где а — произвольное

число,

которое

подбира-

ют так, чтобы разности (х, — а) были возможно

простыми и малыми числами.

Математическое ожидание для

дискретной случайной величины:

(2.42)

где

Р,

— вероятности случайных величин;

значения случайной величины.

Рис. 2.9. Медиана

При

JV-»

°°

X стремится по значению к математическому ожи-

данию. Мода

— значение случайной

величины,

соответствую-

щее локальному максимуму значения плотности вероятности для

непрерывной или дискретной случайной величины (рис. 2.8).

Медиана (рис. 2.9) — это такое значение, которое соответствует

среднему объекту в ряде значений, упорядоченных по их возраста-

нию, или квантиль

порядка

'/2-

К мерам рассеивания относят: размах, дисперсию,

среднеквад-

ратическое отклонение и коэффициент вариации.

2.3.3. ИСПЫТАНИЕ МАШИН НА НАДЕЖНОСТЬ

Цель испытания — определение

показателей

надежности сель-

скохозяйственной техники и сравнение с нормативными показате-

лями или с показателями машин-аналогов.

Изделие подвергают испытаниям на функциональные свойства

и на надежность.

Функциональные свойства определяют при кратковременных

испытаниях, по продолжительности не сравнимых с испытаниями

на надежность.

Испытания на надежность проводят для определения или оцен-

ки показателей надежности изделий в данных условиях.

Контроль нормируемых показателей

Надежности

должен вклю-

чать: получение и математическую

обработку

исходных данных;

принятие решения о соответствии или

несоответствии

изделий ус-

тановленным

требованиям;

анализ причин и последствий отказов с

целью разработки мероприятий по повышению надежности изде-

лий.

В зависимости от способа получения исходных данных методы

контроля показателей надежности подразделяют на расчетные, эк-

спериментальные и расчетно-экспериментальные в соответствии с

ГОСТ 27.410-87.

Расчетные

методы основаны на вычислении показателей надеж-

ности изделия по справочным данным о надежности составных

час-

тей изделия с учетом его функциональной структуры и видов раз-

рушения, по данным о надежности

изделий-аналогов,

по резуль-

татам экспертной оценки надежности, по данным о свойствах ма-

териалов, элементов изделий и нагрузках на них, механизме отка-

за и по другой информации, имеющейся к моменту расчета надеж-

ности.

Экспериментальные методы основаны на использовании стати-

стических данных, получаемых при испытаниях изделий на на-

дежность, или данных опытной или подконтрольной эксплуата-

ции.

План контроля показателей надежности должен содержать: чис-

ло испытуемых образцов; стратегию проведения испытаний с вос-

становлением и (или) заменой отказавших изделий, без восстанов-

ления и (или) замены отказавших изделий; правила прекращения

испытаний; число независимых наблюдений и отрицательных ис-

ходов этих наблюдений, позволяющих принять решение о соответ-

ствии или несоответствии изделий заданным требованиям и надеж-

ности,

а также правила принятия решения.

Расчетно-эксперименталъные

методы основаны на вычислении

показателей надежности по исходным данным, определяемым экс-

периментальными методами. Исходными данными для этого слу-

жат: информация о надежности изделия, полученная

ходе испыта-

ний или эксплуатации; экспериментальные значения единичных

показателей надежности, определяющих контролируемый комп-

лексный показатель надежности; экспериментальные значения по-

казателей надежности составных частей изделий, полученные при

автономных (поэлементных) испытаниях, а также в составе другого

изделия; экспериментальные значения параметров нагрузки, изно-

состойкости и прочности изделия и его составных

частей;

экспери-

ментальные данные об изменении параметров, характеризующих

работоспособное состояние изделий.

Метод контроля показателей надежности изделий выбирают с

учетом видов работ на стадиях жизненного цикла изделия; задан-

ной номенклатуры и норм показателей надежности; требований к

достоверности контроля показателей надежности; особенностей

конструкций и функционирования изделия; характеристики усло-

вий и режимов эксплуатации; предполагаемого вида закона распре-

деления наработки до отказа (между отказами) и (или) до предель-

ного состояния, продолжительности восстановления и т. п.; воз-

можности выделения необходимого числа образцов для испытаний

на надежность; технических возможностей и оснащенности испы-

тательной базы; ограничений по продолжительности и стоимости

испытаний на надежность.

Виды испытаний могут быть: предварительные, приемочные,

квалификационные,

приемосдаточные,

периодические, типовые,

самостоятельные, эксплуатационные и др. Все эти испытания могут

быть нормальные и ускоренные.

Виды испытаний на различных этапах жизненного цикла изде-

лия приведены в таблице 2.2.

2.2

Виды

испытаний

на

различных

этапах жизненного

цикла

Этап

жизненного

цикла

Вид испытаний машины

основной

дополнительный

Исследования,

обоснование

разработки, раз-

работка

Производство

Предварительны^,

приемочные

Квалификацион-

ные, периодичес-

кие, типовые,

самостоятельные

Эксплуатация Эксплуатационные

Испытания и (или) эксплуатация изделия-

прототипа, испытания и (или) эксплуата-

ция изделий-аналогов

Исследовательские испытания изделия

Испытания изделия в процессе отработки

(доводочные).

Предыдущие приемосдаточные и при-

емочные испытания изделия, типовые ис-

пытания

изделия

или его модернизирован-

ных составных

частей,

испытания и (или)

эксплуатация изделия-прототипа

Испытания и (или) эксплуатация изделия-

прототипа или изделий-аналогов

Требования,

предъявляемые к расчетным методам контроля пока-

зателей надежности

(ПН).

Расчетные

методы применяют на этапах

научно-исследовательских работ, технического предложения,

опытно-конструкторских работ (эскизный проект, технический

паспорт и рабочая конструкторская документация) с целью

опреде-

ления: возможности обеспечения требуемых значений ПН при

выбранном варианте конструкторского и (или) технического реше-

ния, условий эксплуатации и установленных ограничений на массу,

размеры и стоимость изделий; прогнозирования значений ПН; ус-

тановления норм ПН и требований к достоверности их контроля;

установления требований надежности

составных

частей и опреде-

ления возможности применения серийно выпускаемых составных

частей и материалов; определения задач экспериментальной обра-

ботки

изделия.

Расчетные методы допускается также применять по согласова-

нию с потребителем (заказчиком) для контроля соответствия требо-

ваниям к надежности уникальных, дорогостоящих изделий, если

имеются

технике-экономические

обоснования невозможности или

нецелесообразности

применения экспериментальных и расчетно-

экспериментальных

методов при решении вопроса о постановке их

на производство и сдаче в эксплуатацию.

В методику расчета ПН должны быть включены: указания по со-

ставлению расчетной схемы надежности изделия; номенклатура

ПН и требования к точности расчетов; исходные данные для расче-

та с указанием источника их получения; формулы для расчета ПН

или алгоритмы и

программу

расчета

показателей

на

ЭВМ;

правила

сравнения расчетных значений показателей со значениями, уста-

новленными техническим заданием.

В результатах расчета приводят: функции распределения пере-

менных, определяющих рассчитываемые ПН; принятую расчетную

схему надежности и ее обоснование; расчетные и заданные значе-

ния показателей надежности; выводы о

принципиальной

возмож-

ности достижения требуемой надежности для принятого варианта

конструкторского решения и о возможности перехода к следующе-

му

этапу

разработки; задачи отработки изделия на надежность на

следующем этапе разработки для обеспечения требуемой надежно-

сти.

Требования к экспериментальным методам контроля ПН. Экспе-

риментальные методы являются основными для контроля ПН.

Число невосстанавливаемых объектов для испытаний устанав-

ливают в соответствии с выбранным планом

испытаний,

а число

восстанавливаемых объектов для испытаний — с учетом условия

получения

за время испытаний наработки, достаточной для конт-

роля ПН с заданной точностью и достоверностью.

При контроле конкретных ПН все отказы изделий, зафиксиро-

ванные при испытании или эксплуатации, подразделяют на учиты-

ваемые и неучитываемые, при этом не учитывают

отказы:

зависи-

мые, возникшие одновременно с независимыми; вызванные воз-

действием внешних факторов, не предусмотренных в ТЗ и ТУ на

изделие; вызванные нарушением обслуживающим персоналом ин-

струкций по эксплуатации, ТО и ремонту.

При необходимости проводят предварительную

рбработку

дан-

ных испытаний для выявления выпадающих значений, проверки

однородности, независимости и вида распределения.

Обработка данных

контрольных

испытаний должна обеспечи-

вать определение соответствия продукции требованиям норматив-

но-технических документов с указанием вероятностей ошибок при

принятии решения о соответствии или несоответствии испытуемых

изделий указанным требованиям.

Испытания на надежность опытных

образцов

пррводят

в составе

предварительных и (или) приемочных испытаний.

Испытания на надежность по ускоренному

методу

проводят,

если определены: принцип и методы ускорения испытаний; режи-

мы ускоренных испытаний; расчетные формулы и (или) коэффи-

циенты, позволяющие привести данные и результаты ускоренных

испытаний к нормальным условиям

испытаний.

Испытания на надежность проводят по утвержденным

програм-

ма,м

и методикам.

Испытания изделий на надежность на этапе серийного произ-

водства проводят в составе типовых и периодических испытаний.

Методика испытаний дополнительно должна содержать следую-

щие сведения: периодичность проведения

испытаний;

метод и пла-

ны испытаний; число испытуемых изделий; правила отбора изде-

лий в выборку для испытаний; режимы испытаний;

перечень

конт-

ролируемых параметров и периодичность их проверки; перечень

необходимого испытательного и контрольно-измерительного обо-

,рудования;

номенклатуру и значения параметров для решения о

«принятии или отбраковке испытуемых изделий; порядок учета и

-статистического

анализа отказов (предельных

состояний);

порядок

^выявления

причин отказов; порядок проведения ТО и ремонта ис-

пытуемых изделий.

Требования

расчетно-экспериментальным

методам контроля ПН.

Расчетно-экспериментальные

методы

применяют,

если по техни-

ческим, экономическим или организационным причинам невоз-

можно или нецелесообразно применять для этой цели эксперимен-

тальные методы, например, для контроля комплексных ПН, если

объекты испытаний не позволяют проконтролировать указанные

показатели

экспериментальными

методами с заданными точнос-

тью и достоверностью (рисками); надежности изделий, размеры и

рсобенности функционирования которых или требования безопас-

ности не позволяют испытывать их в полном составе; уникальных

изделий.

В отчете (протоколе, акте) о результатах контроля ПН изделий

приводят: выводы о соответствии или

несоответствии

изделия

требованиям к надежности и значениям достигнутых

показателей;

перечень и

характеристику

отказов составных частей, наблюдав-

шихся в процессе их автономных или комплексных испытаний;

анализ причин отказов и принятые меры по их устранению; реко-

мендации по доработке изделия и его составных частей с целью

повышения или достижения заданной надежности; предложения

по уточнению состава

запасных

инструментов и норм расхода за-

пасных

частей.

Результаты испытаний оформляют и утверждают в установлен-

ном порядке протоколом

(актом),

в который включают: наименова-

ние продукции; код

пррдукции

по национальному классификато-

ру; наименование предприятия-изготовителя; адрес (страна, город,

почтовый индекс и

др.);

сведения о продукции (тип, марка, основ-

ные параметры и т. п.); цель испытаний; число испытанных образ-

цов (номер изделия, номер партии, дата изготовления); наименова-

ние предъявителя

обращов

для испытаний (наименование органа,

номер и дата сопроводительного письма, документа и др.); ссылку

на программу и методику испытаний; перечень наблюдавшихся от-

казов и их классификацию; выявленные причины отказов (с указа-

нием методов анализа) и нетехнологичность при ТО и ремонте; об-

работанные результаты испытаний; выводы о соответствии образ-

цов изделий заданным требованиям и значениям достигнутых по-

казателей; выводы о правильности и достаточности номенклатуры

критериев отказа и предельного состояния; рекомендации по дора-

ботке изделий с

целью,

повышения или достижения заданной на-

дежности.