19.12.202327.05.2017

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PRÜFUNG

Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und -diagnostik

Übung

Basierend auf den Ergebnissen der planmäßigen Prüfung von Produkten auf Zuverlässigkeit wurden folgende Ausgangsdaten zur Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren gewonnen:

5 Beispielwerte der Zeit bis zum Ausfall (Einheit: Tausend Stunden): 4,5; 5.1; 6,3; 7,5; 9.7.

5 Beispielwerte der Betriebszeit vor der Zensur (d. h. 5 Produkte blieben am Ende des Tests in funktionsfähigem Zustand): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10.0.

Definieren:

Punktschätzung der mittleren Zeit bis zum Ausfall;

Mit Konfidenzwahrscheinlichkeit, niedrigeren Konfidenzgrenzen und;

Zeichnen Sie die folgenden Diagramme maßstabsgetreu:

Verteilungsfunktion;

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs;

obere Vertrauensgrenze;

untere Vertrauensgrenze.

Einführung

Der Berechnungsteil der praktischen Arbeit beinhaltet eine Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren anhand vorgegebener statistischer Daten.

Zuverlässigkeitsindikatorbewertungen sind numerische Werte von Indikatoren, die auf der Grundlage der Ergebnisse von Beobachtungen von Objekten unter Betriebsbedingungen oder spezieller Zuverlässigkeitstests ermittelt werden.

Bei der Ermittlung von Zuverlässigkeitsindikatoren sind zwei Möglichkeiten möglich:

- die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist bekannt;

- Die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist nicht bekannt.

Im ersten Fall kommen parametrische Bewertungsverfahren zum Einsatz, bei denen zunächst die in der Berechnungsformel des Indikators enthaltenen Parameter des Verteilungsgesetzes bewertet werden und anschließend der Zuverlässigkeitsindikator in Abhängigkeit der geschätzten Parameter des Verteilungsgesetzes ermittelt wird.

Im zweiten Fall kommen nichtparametrische Methoden zum Einsatz, bei denen Zuverlässigkeitsindikatoren direkt aus experimentellen Daten ermittelt werden.

1. Kurze theoretische Informationen

Ausfallsicherer Vertrauensverteilungspunkt

Quantitative Indikatoren für die Zuverlässigkeit von Schienenfahrzeugen können aus repräsentativen statistischen Daten über Ausfälle während des Betriebs oder als Ergebnis spezieller Tests ermittelt werden, die unter Berücksichtigung der Betriebseigenschaften der Struktur, des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Reparaturen und anderer Faktoren durchgeführt werden.

Die anfängliche Menge an Beobachtungsobjekten wird als Allgemeinbevölkerung bezeichnet. Basierend auf der Erfassung der Bevölkerung gibt es zwei Arten statistischer Beobachtungen: kontinuierliche und Stichprobenbeobachtungen. Eine kontinuierliche Beobachtung, bei der jedes Element der Bevölkerung untersucht wird, ist mit erheblichen Kosten und Zeitaufwand verbunden und manchmal physikalisch überhaupt nicht durchführbar. In solchen Fällen greifen sie auf eine selektive Beobachtung zurück, die auf der Auswahl eines bestimmten repräsentativen Teils davon aus der Gesamtbevölkerung basiert – einer Stichprobenpopulation, die auch Stichprobe genannt wird. Basierend auf den Ergebnissen der Untersuchung des Merkmals in der Stichprobenpopulation wird eine Schlussfolgerung über die Eigenschaften des Merkmals in der Gesamtbevölkerung gezogen.

Die Stichprobenmethode kann auf zwei Arten verwendet werden:

- einfache Zufallsauswahl;

- Zufallsauswahl nach typischen Gruppen.

Durch die Aufteilung der Stichprobenpopulation in typische Gruppen (z. B. nach Gondelwagenmodellen, nach Baujahren usw.) erhöht sich die Genauigkeit bei der Schätzung der Merkmale der Gesamtpopulation.

Unabhängig davon, wie gründlich die Probenbeobachtung durchgeführt wird, ist die Anzahl der Objekte immer endlich und daher die Menge an experimentellen (statistischen) Daten immer begrenzt. Mit einer begrenzten Menge an statistischem Material können nur einige Schätzungen der Zuverlässigkeitsindikatoren erhalten werden. Trotz der Tatsache, dass die wahren Werte von Zuverlässigkeitsindikatoren nicht zufällig sind, sind ihre Schätzungen immer zufällig (stochastisch), was mit der Zufälligkeit der Stichprobe von Objekten aus der Allgemeinbevölkerung zusammenhängt.

Bei der Berechnung einer Schätzung versucht man normalerweise, eine Methode zu wählen, die konsistent, unvoreingenommen und effizient ist. Eine konsistente Schätzung ist eine solche, die mit zunehmender Anzahl der Beobachtungsobjekte in der Wahrscheinlichkeit dem wahren Wert des Indikators konvergiert (Bedingung 1).

Eine unvoreingenommene Schätzung ist eine Schätzung, deren mathematische Erwartung dem wahren Wert des Zuverlässigkeitsindikators entspricht (Bedingung 2).

Als effektiv wird eine Schätzung bezeichnet, deren Varianz im Vergleich zu den Streuungen aller anderen Schätzungen am geringsten ist (Bedingung 3).

Wenn die Bedingungen (2) und (3) nur dann erfüllt sind, wenn N gegen Null geht, werden solche Schätzungen als asymptotisch erwartungstreu bzw. asymptotisch effizient bezeichnet.

Konsistenz, Unvoreingenommenheit und Effizienz sind qualitative Merkmale von Bewertungen. Die Bedingungen (1) - (3) erlauben es uns, nur eine ungefähre Gleichheit für eine endliche Anzahl von Beobachtungsobjekten N aufzuschreiben

a~b(N)

Somit wird die Schätzung des Zuverlässigkeitsindikators in (N), berechnet aus einer Stichprobenpopulation von Objekten des Volumens N, als Näherungswert des Zuverlässigkeitsindikators für die gesamte Population verwendet. Diese Schätzung wird als Punktschätzung bezeichnet.

Angesichts des probabilistischen Charakters von Zuverlässigkeitsindikatoren und der erheblichen Streuung statistischer Daten zu Ausfällen ist es bei der Verwendung von Punktschätzungen von Indikatoren anstelle ihrer wahren Werte wichtig zu wissen, wo die Grenzen möglicher Fehler liegen und wie hoch ihre Wahrscheinlichkeit ist, d. h. Es ist wichtig, die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der verwendeten Schätzungen zu bestimmen. Es ist bekannt, dass die Qualität einer Punktschätzung umso höher ist, je mehr statistisches Material sie enthält. Die Punktschätzung selbst enthält hingegen keine Informationen über die Datenmenge, aus der sie gewonnen wurde. Dies bestimmt den Bedarf an Intervallschätzungen von Zuverlässigkeitsindikatoren.

Die Ausgangsdaten zur Bewertung der Zuverlässigkeitsindikatoren werden durch den Beobachtungsplan ermittelt. Die Ausgangsdaten für den Plan (N V Z) sind:

- Beispielwerte der Zeit bis zum Ausfall;

- Beispielwerte der Betriebszeit von Maschinen, die während des Beobachtungszeitraums betriebsbereit blieben.

Die Betriebszeit von Maschinen (Produkten), die während der Prüfung betriebsbereit blieben, wird als Betriebszeit vor der Zensur bezeichnet.

Die Zensur (Abschaltung) auf der rechten Seite ist ein Ereignis, das dazu führt, dass Tests oder Betriebsbeobachtungen eines Objekts vor dem Einsetzen des Ausfalls (Grenzzustand) abgebrochen werden.

Gründe für die Zensur sind:

- unterschiedliche Zeiten für den Beginn und (oder) das Ende der Prüfung oder des Betriebs von Produkten;

- Ausschluss aus der Prüfung oder dem Betrieb einiger Produkte aus organisatorischen Gründen oder aufgrund von Ausfällen von Komponenten, deren Zuverlässigkeit nicht untersucht wurde;

- Übertragung von Produkten von einer Verwendungsart auf eine andere während der Prüfung oder des Betriebs;

- die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit aller getesteten Produkte vor dem Ausfall zu bewerten.

Die Betriebszeit vor der Zensur ist die Betriebszeit des Objekts vom Beginn des Tests bis zum Beginn der Zensur. Eine Stichprobe, deren Elemente die Werte der Zeit bis zum Ausfall und vor der Zensur sind, wird als zensierte Stichprobe bezeichnet.

Eine einmal zensierte Stichprobe ist eine zensierte Stichprobe, bei der die Werte aller Zeiten vor der Zensur einander gleich sind und nicht kleiner als die längste Zeit vor dem Scheitern sind. Wenn die Werte der Betriebszeit vor der Zensur in der Stichprobe nicht gleich sind, wird eine solche Stichprobe wiederholt zensiert.

2. Schätzung von Zuverlässigkeitsindikatoren mithilfe einer nichtparametrischen Methode

1 . Wir ordnen die Zeit bis zum Ausfall und die Zeit bis zur Zensur in einer allgemeinen Variationsreihe in der Reihenfolge der nicht abnehmenden Betriebszeit an (die Zeit bis zur Zensur ist mit * gekennzeichnet): 4,0; 4,5; 5,0; 5.1; 6,0; 6,3; 7,5; 8,0; 9,7; 10,0*.

2 . Wir berechnen Punktschätzungen der Verteilungsfunktion für die Betriebszeit nach der Formel:

; ,

Dabei ist die Anzahl der wartungsfähigen Produkte des j-ten Fehlers in der Variationsreihe.

;

3. Wir berechnen die Punktschätzung der durchschnittlichen Zeit bis zum Ausfall anhand der Formel:

,

Wo;

;

.

;

Tausend Stunden

4. Die Punktschätzung des störungsfreien Betriebs pro tausend Stunden wird nach folgender Formel ermittelt:

,

Wo;

.

;

5. Wir berechnen Punktschätzungen nach der Formel:

.

;

.

6. Basierend auf den berechneten Werten erstellen wir Diagramme der Bund Zuverlässigkeitsfunktionen.

7. Die untere Vertrauensgrenze für die durchschnittliche Zeit bis zum Ausfall wird nach folgender Formel berechnet:

,

Wo ist das Quantil der Normalverteilung, das der Wahrscheinlichkeit entspricht? Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau.

Konfidenzwahrscheinlichkeit entsprechend den Bedingungen der Aufgabe. Wir wählen den entsprechenden Wert aus der Tabelle aus.

Tausend Stunden

8 . Wir berechnen die Werte der oberen Vertrauensgrenze für die Verteilungsfunktion nach der Formel:

,

Dabei ist das Quantil der Chi-Quadrat-Verteilung mit der Anzahl der Freiheitsgrade. Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau Q.

.

Die geschweiften Klammern in der letzten Formel bedeuten, dass der ganzzahlige Teil der in diesen Klammern eingeschlossenen Zahl genommen wird.

Für;

Für.

;

.

9. Die Werte der unteren Vertrauensgrenze der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs werden durch die Formel bestimmt:

.

;

.

10. Die untere Vertrauensgrenze der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs bei einer bestimmten Betriebszeit, tausend Stunden, wird durch die Formel bestimmt:

,

Wo; .

.

Jeweils

11 . Basierend auf den berechneten Werten erstellen wir Diagramme der Funktionen der oberen Konfidenzgrenze und der unteren Konfidenzgrenze als zuvor erstellte Modelle von Punktschätzungen und

Fazit zur geleisteten Arbeit

Bei der Untersuchung der Ergebnisse der planmäßigen Zuverlässigkeitsprüfung von Produkten wurden folgende Zuverlässigkeitsindikatoren ermittelt:

- Punktschätzung der durchschnittlichen Zeit bis zum Ausfall, tausend Stunden;

- Punktschätzung der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs pro tausend Betriebsstunden;

- mit Konfidenzwahrscheinlichkeit niedrigere Konfidenzgrenzen tausend Stunden und;

Unter Verwendung der gefundenen Werte der Verteilungsfunktion, der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs, der oberen Vertrauensgrenze und der unteren Vertrauensgrenze wurden Diagramme erstellt.

Basierend auf den durchgeführten Berechnungen ist es möglich, ähnliche Probleme zu lösen, mit denen Ingenieure in der Produktion konfrontiert sind (z. B. beim Betrieb von Waggons auf der Bahn).

Referenzliste

1. Chetyrkin E.M., Kalikhman I.L. Wahrscheinlichkeit und Statistik. M.: Finanzen und Statistik, 2012. - 320 S.

2. Zuverlässigkeit technischer Systeme: Handbuch / Ed. I.A. Uschakowa. - M.: Radio und Kommunikation, 2005. - 608 S.

3. Zuverlässigkeit technischer Produkte. Ein praktischer Leitfaden zur Standardisierung, Bestätigung und Bereitstellung. M.: Verlag der Standards, 2012. - 328 S.

4. Richtlinien. Zuverlässigkeit in der Technik. Methoden zur Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren basierend auf experimentellen Daten. RD 50-690-89. Eingeben. S. 01.01.91, M.: Standards Publishing House, 2009. - 134 S. Gruppe T51.

5. Bolyshev L.N., Smirnov N.V. Tabellen der mathematischen Statistik. M.: Nauka, 1983. - 416 S.

6. Kiselev S.N., Savoskin A.N., Ustich P.A., Zainetdinov R.I., Burchak G.P. Zuverlässigkeit mechanischer Systeme des Schienenverkehrs. Lernprogramm. M.: MIIT, 2008-119 S.

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GRUNDLAGEN DER ZUVERLÄSSIGKEITSTHEORIE

UND DIAGNOSE

Vorlesungskurs

Omsk – 2012

Ministerium für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation

Landeshaushalt Bildung

Institution der höheren Berufsbildung

„Sibirische Staatliche Automobil- und Straßenakademie

(SibADI)“

EIN. Tscheboksary

GRUNDLAGEN DER ZUVERLÄSSIGKEITSTHEORIE

UND DIAGNOSE

Vorlesungsreihe Omsk SibADI 2012 UDC 629.113.004 BBK 39.311-06-5 Ch 34 Gutachter Ph.D. Technik. Naturwissenschaften, außerordentlicher Professor IHNEN. Knyazev Die Arbeit wurde auf einer Sitzung der Abteilung „Betrieb und Reparatur von Automobilen“ der staatlichen Haushaltsbildungseinrichtung für höhere Berufsbildung SibADI als Vorlesungsreihe für Studierende aller Studienrichtungen in den Fachrichtungen 190601 „Automobile und Automobilindustrie“ genehmigt “, 190700 „Organisation und Verkehrssicherheit“, Schulungsbereiche 190600 „Bedienung von Transport- und Technologiemaschinen“ und Komplexen.“

Tscheboksarov A.N. Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und -diagnostik: eine Vorlesungsreihe / A.N. Tscheboksarov. – Omsk: SibADI, 2012. – 76 S.

Es werden die Grundkonzepte und Indikatoren der Zuverlässigkeitstheorie betrachtet. Es werden die mathematischen Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und die Grundlagen der Zuverlässigkeit komplexer Systeme dargelegt. Es werden die grundlegenden theoretischen Grundlagen der technischen Diagnostik von Maschinen vermittelt.

Die Vorlesungsreihe richtet sich an Vollzeit-, Vollzeit-Akzelerats-, Teilzeit- und Fernstudierende der Fachrichtungen 190601 „Automobile und Automobilindustrie“, 190700 „Organisation und Verkehrssicherheit“, Ausbildungsbereiche 190600 „Betrieb von Transport und Verkehr“. Technologische Maschinen und Komplexe“.

Tisch 4. Il. 25. Bibliographie: 12 Titel.

© FSBEI „SibADI“, Inhalt Einleitung………………………………………….…………...……. 1. Grundbegriffe und Indikatoren der Zuverlässigkeitstheorie…….. 1.1. Zuverlässigkeit als Wissenschaft…………………..……….………..… 1.2. Geschichte der Entwicklung der Zuverlässigkeitstheorie……………..………… 1.3. Grundbegriffe der Zuverlässigkeit……………...………..……… 1.4. Lebenszyklus eines Objekts……………………………...……… 1.5. Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit der Anlage während des Betriebs......... 1.6. Hauptindikatoren für die Zuverlässigkeit………………………..….. 1.6.1. Indikatoren zur Beurteilung der Zuverlässigkeit…………...…….

.….. 1.6.2.Indikatoren zur Beurteilung der Haltbarkeit…………..……...….. 1.6.3.Indikatoren zur Beurteilung der Konservierung………….. 1.6. 4. Indikatoren zur Beurteilung der Wartbarkeit……..…..…… 1.6.5. Umfassende Zuverlässigkeitsindikatoren………………….….. 1.7. Informationen über die Zuverlässigkeit von Maschinen erhalten……….......….. 1.8. Standardisierung von Zuverlässigkeitsindikatoren………..………....…. Fragen zum Selbsttest…………………………….……......…. 2. Mathematische Grundlagen der Zuverlässigkeit………….……….….... 2.1. Mathematische Geräte zur Verarbeitung von Zufallsvariablen…………………………………………………….. 2.2. Einige Gesetze der Verteilung einer Zufallsvariablen...... 2.2.1. Normalverteilung…………………...…….……..... 2.2.2. Exponentielle Verteilung……………………..…... 2.2.3. Weibull-Verteilung…………………………………..... Selbsttestfragen………………………………………………………..…. 3. Grundlagen der Zuverlässigkeit komplexer Systeme…………….……..…... 3.1. Merkmale komplexer Systeme…………………………..……. 3.2. Struktur komplexer Systeme……………………………..……. 3.3. Merkmale der Berechnung der Zuverlässigkeit komplexer Systeme……..….. 3.3.1. Berechnung der Systemzuverlässigkeit bei Reihenschaltung seiner Elemente…………………………….………… 3.3.2. Berechnung der Systemzuverlässigkeit bei Parallelschaltung seiner Elemente……………………………..….… 3.4. Reservierung…...………………….…………………....…… Fragen zum Selbsttest…………………….………………..…. 4. Tragen…………………………………….....……… 4.1. Reibungsarten………………………………………………………..……... 4.2. Verschleißarten……………………………………..……… 4.3. Trageeigenschaften……………………………………. 4.4. Methoden zur Verschleißbestimmung……………………………..……Selbsttestfragen………………………………………………………...…. 5. Korrosionsschäden…………………………..…….. 5.1. Korrosionsarten………………………………………….……… 5.2. Methoden zur Korrosionsbekämpfung…………………………………….. Fragen zum Selbsttest…………………………………….…..…. 6. Technische Diagnostik…………………………………..…. 6.1. Grundbegriffe der technischen Diagnostik……………..… 6.2. Aufgaben der technischen Diagnostik…………………………..… 6.3. Auswahl der Diagnoseparameter……………………..….. 6.4. Muster der Änderung von Zustandsparametern während des Betriebs von Maschinen……………………….………….. 6.5. Methoden und Arten der Diagnose……………………….…... 6.6. Diagnosetools………………...……………..….... 6.7. Klassifizierung von Sensoren………………………..……….….… 6.8. Computerdiagnose eines Autos…………………….. 6.9. Standards in der Kfz-Diagnose………………..….. 6.10. Allgemeine Anforderungen an technische Diagnosewerkzeuge……………………………….……. Selbsttestfragen…………………………..…….………. Literaturverzeichnis………………………..……………. Der Zweck der Lehre der Disziplin „Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und -diagnostik“ besteht darin, bei den Studierenden ein System wissenschaftlicher Kenntnisse und beruflicher Fähigkeiten zur Anwendung der Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und -diagnostik im Zusammenhang mit der Lösung von Problemen des technischen Betriebs von Fahrzeugen in allen Phasen zu entwickeln ihr Lebenszyklus:

Design, Produktion, Steuerung, Lagerung und Betrieb.

Die Hauptziele der Disziplin „Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und -diagnostik“ sind:

– Studium der grundlegenden Definitionen der Struktur und des Inhalts der Konzepte Zuverlässigkeit und Diagnostik;

– Beherrschung von Methoden zur Sammlung und Verarbeitung von Informationen über die Zuverlässigkeit von Fahrzeugen im Betrieb, Methoden zur Bewertung der erzielten Ergebnisse und deren Systematisierung;

– Untersuchung der Änderungsmuster des technischen Zustands von Produkten und des Auftretens von Ausfällen sowie von Faktoren, die die Zuverlässigkeit und die physikalischen Prozesse von Produktausfällen beeinflussen;

– Ermittlung von Zuverlässigkeitsindikatoren der wichtigsten Systeme und Komponenten von Fahrzeugen unter realen Betriebsbedingungen und Bestimmung der optimalen Lebensdauer von Schienenfahrzeugen;

– Beherrschung diagnostischer Methoden und Berechnung diagnostischer Parameter;

– Studium der Produktqualitätsmanagementmethoden unter Verwendung internationaler Standards der ISO 9000-Reihe.

1. GRUNDKONZEPTE UND INDIKATOREN DER THEORIE

ZUVERLÄSSIGKEIT

Zuverlässigkeit kennzeichnet die Qualität eines technischen Produkts.

Qualität ist eine Reihe von Eigenschaften, die die Eignung eines Produkts für seinen Verwendungszweck und seine Verbrauchereigenschaften bestimmen.

Zuverlässigkeit ist eine komplexe Eigenschaft eines technischen Objekts, die in seiner Fähigkeit besteht, bestimmte Funktionen auszuführen und dabei seine grundlegenden Eigenschaften innerhalb festgelegter Grenzen beizubehalten.

Das Konzept der Zuverlässigkeit umfasst Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit.

Gegenstand der Zuverlässigkeit ist die Untersuchung der Gründe, die zum Versagen von Objekten führen, die Bestimmung der Gesetze, denen sie gehorchen, die Entwicklung von Methoden zur quantitativen Messung der Zuverlässigkeit, Methoden zur Berechnung und Prüfung, die Entwicklung von Mitteln und Wegen zur Steigerung Zuverlässigkeit.

Gegenstand der Zuverlässigkeitsforschung als Wissenschaft ist das eine oder andere technische Mittel: ein einzelnes Teil, eine Maschineneinheit, eine Baugruppe, eine Maschine als Ganzes, ein Produkt usw.

Es gibt die allgemeine Zuverlässigkeitstheorie und die angewandte Zuverlässigkeitstheorie. Die allgemeine Zuverlässigkeitstheorie besteht aus drei Komponenten:

1. Mathematische Zuverlässigkeitstheorie. Definiert mathematische Gesetze, die Fehler regeln, und Methoden zur quantitativen Messung der Zuverlässigkeit sowie technische Berechnungen von Zuverlässigkeitsindikatoren.

2. Statistische Zuverlässigkeitstheorie. Verarbeitung statistischer Informationen zur Zuverlässigkeit. Statistische Merkmale von Zuverlässigkeit und Fehlermustern.

3. Physikalische Zuverlässigkeitstheorie. Untersuchung physikalisch-chemischer Prozesse, physikalischer Fehlerursachen, Einfluss von Alterung und Materialfestigkeit auf die Zuverlässigkeit.

Angewandte Zuverlässigkeitstheorien werden in einem bestimmten Bereich der Technik in Bezug auf Objekte in diesem Bereich entwickelt. Beispielsweise gibt es eine Theorie der Zuverlässigkeit von Steuerungssystemen, eine Theorie der Zuverlässigkeit elektronischer Geräte, eine Theorie der Maschinenzuverlässigkeit usw.

Zuverlässigkeit hängt mit der Effizienz (z. B. Kosteneffizienz) der Technologie zusammen. Eine unzureichende Zuverlässigkeit eines technischen Geräts führt zu:

– verminderte Produktivität aufgrund von Ausfallzeiten aufgrund von Ausfällen;

– Verschlechterung der Qualität der Ergebnisse der Nutzung eines technischen Geräts aufgrund einer Verschlechterung seiner technischen Eigenschaften aufgrund von Fehlfunktionen;

– Kosten für Reparaturen technischer Geräte;

– Verlust der Regelmäßigkeit bei der Erzielung von Ergebnissen (z. B. verminderte Regelmäßigkeit des Transports von Fahrzeugen);

– Verringerung des Sicherheitsniveaus bei der Verwendung eines technischen Geräts.

1.2. Geschichte der Entwicklung der Zuverlässigkeitstheorie Stufe I. Erste Stufe.

Es beginnt mit dem Beginn des Erscheinens der ersten technischen Geräte (das ist das Ende des 19. Jahrhunderts (ca. 1880)) und endet mit dem Aufkommen der Elektronik und Automatisierung, der Luftfahrt sowie der Raketen- und Raumfahrttechnik (Mitte des 20. Jahrhunderts).

Bereits zu Beginn des Jahrhunderts begannen Wissenschaftler darüber nachzudenken, wie man jede Maschine unzerbrechlich machen könnte. Es gab so etwas wie einen „Sicherheitsspielraum“. Durch die Erhöhung des Sicherheitsspielraums erhöht sich jedoch auch das Gewicht des Produkts, was nicht immer akzeptabel ist. Experten begannen nach Möglichkeiten zu suchen, dieses Problem zu lösen.

Grundlage für die Lösung solcher Probleme waren die Wahrscheinlichkeitstheorie und die mathematische Statistik. Basierend auf diesen Theorien bereits in den 30er Jahren.

Das Konzept des Versagens wurde als ein Übermaß an Belastung gegenüber Festigkeit formuliert.

Mit Beginn der Entwicklung der Luftfahrt und dem Einsatz von Elektronik und Automatisierung beginnt sich die Theorie der Zuverlässigkeit rasant zu entwickeln.

Stufe II. Das Stadium der Entstehung der Zuverlässigkeitstheorie (1950 – 1960).

Im Jahr 1950 organisierte die US Air Force die erste Gruppe, die Probleme der Zuverlässigkeit elektronischer Geräte untersuchte. Die Gruppe stellte fest, dass der Hauptgrund für den Ausfall elektronischer Geräte die geringe Zuverlässigkeit ihrer Elemente war. Wir begannen, dies zu verstehen und den Einfluss verschiedener Betriebsfaktoren auf den ordnungsgemäßen Betrieb der Elemente zu untersuchen. Wir haben umfangreiches statistisches Material gesammelt, das zur Grundlage der Zuverlässigkeitstheorie wurde.

Stufe III. Stufe der klassischen Zuverlässigkeitstheorie (1960 – 1970).

In den 60-70er Jahren. Es entsteht eine Weltraumtechnologie, die eine erhöhte Zuverlässigkeit erfordert. Um die Zuverlässigkeit dieser Produkte sicherzustellen, beginnen sie mit der Analyse des Produktdesigns, der Produktionstechnologie und der Betriebsbedingungen.

Zu diesem Zeitpunkt wurde festgestellt, dass die Ursachen für Maschinenausfälle erkannt und behoben werden können. Die Theorie der Diagnostik komplexer Systeme beginnt sich zu entwickeln. Es entstehen neue Maßstäbe für die Maschinenzuverlässigkeit.

Stufe IV. Stand der Systemzuverlässigkeitsmethoden (von 1970 bis heute).

In dieser Phase wurden neue Zuverlässigkeitsanforderungen entwickelt, die den Grundstein für moderne Zuverlässigkeitssysteme und -programme legten. Es wurden Standardmethoden zur Durchführung von Aktivitäten im Zusammenhang mit der Gewährleistung der Zuverlässigkeit entwickelt.

Diese Techniken sind in zwei Hauptbereiche unterteilt:

Die erste Richtung bezieht sich auf die potenzielle Zuverlässigkeit, die gestalterische (Materialwahl, Sicherheitsfaktor usw.) und technologische (Verengungstoleranzen, Erhöhung der Oberflächenreinheit usw.) Methoden zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit berücksichtigt.

Die zweite Richtung ist die Betriebsrichtung, die auf die Gewährleistung der Betriebssicherheit abzielt (Stabilisierung der Betriebsbedingungen, Verbesserung der Wartungs- und Reparaturmethoden usw.).

Zuverlässigkeit verwendet das Konzept eines Objekts. Ein Objekt zeichnet sich durch Qualität aus. Zuverlässigkeit ist ein wesentlicher Indikator für die Qualität eines Objekts. Je höher die Zuverlässigkeit eines Objekts ist, desto höher ist seine Qualität.

Während des Betriebs kann sich ein Objekt in einem der folgenden Zustände befinden (Abb. 1.1):

1) Gebrauchstauglicher Zustand – der Zustand des Objekts, in dem es alle Anforderungen der behördlichen, technischen und (oder) Konstruktionsdokumentation erfüllt.

2) Fehlerhafter Zustand – ein Zustand eines Objekts, in dem es mindestens eine der Anforderungen der behördlichen, technischen und (oder) Konstruktionsdokumentation nicht erfüllt.

3) Betriebszustand – der Zustand des Objekts, in dem die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit zur Ausführung bestimmter Funktionen charakterisieren, den Anforderungen der regulatorischen technischen und (oder) Designdokumentation entsprechen.

4) Außerbetriebszustand – ein Zustand eines Objekts, in dem der Wert mindestens eines Parameters, der die Fähigkeit zur Ausführung bestimmter Funktionen charakterisiert, nicht den Anforderungen der behördlichen, technischen und (oder) Designdokumentation entspricht.

Es treten Störungen, Beläge und Verschleiß an der Lauffläche auf, die zu einem Ausfall führen (Risse in der Metallstruktur des Rahmens, Verbiegung des Lüfterflügels – nicht funktionsfähiger Torus des Motorkühlsystems).

Ein Sonderfall eines inaktiven Zustands ist Abb. 1.1. Das technische Grunddiagramm zeigt den Grenzzustand. Staaten: 1 – Schaden; 2 – Ablehnung;

Grenzzustand – 3 – Reparatur; 4 – Übergang in einen Grenzzustand, in dem der weitere Betrieb des Objekts aufgrund des Vorliegens eines kritischen Zustands unzumutbar oder unpraktisch ist; III – ein geringfügiger Mangel vorliegt oder die Wiederherstellung des Betriebszustands unmöglich oder unpraktisch ist.

Der Übergang eines Objekts in einen Grenzzustand führt zu einer vorübergehenden oder dauerhaften Einstellung des Betriebs des Objekts, d. h. das Objekt muss außer Betrieb genommen, zur Reparatur geschickt oder außer Betrieb genommen werden. Die Grenzzustandskriterien sind in der behördlichen und technischen Dokumentation festgelegt.

Ein Schaden ist ein Ereignis, das in einer Verletzung des Gebrauchszustands eines Objekts unter Beibehaltung des Gebrauchszustands besteht.

Ein Ausfall ist ein Ereignis, das in einer Verletzung des Betriebszustands eines Objekts besteht.

Restaurierung (Reparatur) – Wiederherstellung eines funktionsfähigen Zustands eines Objekts.

Schadens- und Ausfallkriterien werden in der technischen und/oder konstruktionstechnischen Regulierungsdokumentation festgelegt.

Die Klassifizierung der Fehler ist in der Tabelle angegeben. 1.1.

II. Abhängigkeit III. Art des Ereignisses IV. Art der Entdeckung V. Ursache des Auftretens Ein abhängiger Fehler ist ein Fehler, der durch andere Fehler verursacht wird.

Plötzlicher Ausfall – gekennzeichnet durch eine starke Änderung eines oder mehrerer bestimmter Parameter eines Objekts. Ein Beispiel für einen plötzlichen Ausfall ist eine Fehlfunktion des Zündsystems oder des Motorantriebssystems.

Allmählicher Fehler – gekennzeichnet durch eine allmähliche Änderung eines oder mehrerer bestimmter Parameter des Objekts. Ein typisches Beispiel für einen schleichenden Ausfall ist die Fehlfunktion der Bremsen aufgrund des Verschleißes der Reibelemente.

Ein expliziter Fehler ist ein Fehler, der bei der Vorbereitung eines Objekts für den Gebrauch oder während seines beabsichtigten Gebrauchs visuell oder durch Standardmethoden und -mittel zur Kontrolle und Diagnose festgestellt wird.

Ein latenter Fehler ist ein Fehler, der nicht visuell oder durch Standardmethoden und -mittel zur Überwachung und Diagnose erkannt wird, sondern während der Wartung oder spezieller Diagnosemethoden entdeckt wird.

Je nach Art der Fehlerbeseitigung sind alle Objekte nicht reparierbar (nicht wiederherstellbar).

Zu den reparierbaren Objekten zählen Objekte, die im Fehlerfall repariert und nach Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit wieder in Betrieb genommen werden.

Nicht reparierbare Objekte (Elemente) werden nach Auftreten eines Fehlers ersetzt. Zu diesen Elementen gehören die meisten Asbest- und Gummiprodukte (Bremsbeläge, Kupplungsscheibenbeläge, Dichtungen, Manschetten), einige elektrische Produkte (Lampen, Sicherungen, Zündkerzen) und Verschleißteile, die die Betriebssicherheit gewährleisten (Auskleidungen und Stifte der Lenkstangengelenke, Gelenkbuchsen). Verbindungen). Zu den nicht reparierbaren Maschinenelementen zählen auch Wälzlager, Achsen, Stifte und Befestigungselemente.

Eine Wiederherstellung der aufgeführten Elemente ist wirtschaftlich nicht sinnvoll, da die Reparaturkosten recht hoch sind und die Haltbarkeit deutlich geringer ist als bei Neuteilen.

Ein Objekt ist durch einen Lebenszyklus gekennzeichnet. Der Lebenszyklus eines Objekts besteht aus mehreren Phasen: Design des Objekts, Herstellung des Objekts, Betrieb des Objekts. Jede dieser Lebenszyklusphasen beeinflusst die Zuverlässigkeit des Produkts.

In der Entwurfsphase eines Objekts werden die Grundlagen für dessen Zuverlässigkeit gelegt. Die Zuverlässigkeit eines Objekts wird beeinflusst durch:

– Auswahl der Materialien (Stärke der Materialien, Verschleißfestigkeit der Materialien);

– Sicherheitsmargen von Teilen und der Struktur als Ganzes;

– einfache Montage und Demontage (bestimmt die Komplexität späterer Reparaturen);

– mechanische und thermische Beanspruchung von Bauteilen;

– Redundanz der wichtigsten oder am wenigsten zuverlässigen Elemente und andere Maßnahmen.

In der Fertigungsphase wird die Zuverlässigkeit durch die Wahl der Produktionstechnologie, die Einhaltung technologischer Toleranzen, die Qualität der Bearbeitung der Passflächen, die Qualität der verwendeten Materialien sowie die Gründlichkeit der Montage und Einstellung bestimmt.

In der Entwurfs- und Herstellungsphase werden gestalterische und technologische Faktoren bestimmt, die die Zuverlässigkeit des Objekts beeinflussen. Die Auswirkung dieser Faktoren zeigt sich bereits in der Betriebsphase der Anlage. Darüber hinaus beeinflussen in dieser Phase des Lebenszyklus eines Objekts auch betriebliche Faktoren seine Zuverlässigkeit.

Der Betrieb hat entscheidenden Einfluss auf die Zuverlässigkeit insbesondere komplexer Objekte. Die Zuverlässigkeit des Objekts im Betrieb wird gewährleistet durch:

– Einhaltung der Betriebsbedingungen und -modi (Schmierung, Lastbedingungen, Temperaturbedingungen usw.);

– Durchführung regelmäßiger Wartungsarbeiten, um auftretende Probleme zu erkennen und zu beseitigen und die Anlage funktionsfähig zu halten;

– systematische Diagnose des Zustands des Objekts, Erkennung und Vermeidung von Fehlern, Reduzierung der schädlichen Folgen von Fehlern;

– Durchführung vorbeugender Restaurierungsreparaturen.

Der Hauptgrund für die Abnahme der Zuverlässigkeit im Betrieb ist der Verschleiß und die Alterung der Objektkomponenten. Verschleiß führt zu Größenveränderungen, Fehlfunktionen (z. B. aufgrund einer Verschlechterung der Schmierbedingungen), Ausfällen, verminderter Festigkeit usw. Alterung führt zu Veränderungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Materialien, was zu Ausfällen oder Ausfällen führt.

Die Betriebsbedingungen werden so eingestellt, dass Verschleiß und Alterung minimiert werden: Beispielsweise erhöht sich der Verschleiß bei Schmierstoffmangel oder schlechter Schmierstoffqualität. Die Alterung nimmt zu, wenn die Temperaturbedingungen akzeptable Grenzen überschreiten (z. B. Dichtungen, Ventile usw.).

Die Zuverlässigkeit eines Objekts im Betriebsstadium kann durch ein Diagramm der typischen Abhängigkeit der Ausfallrate eines Objekts von der Betriebszeit veranschaulicht werden, dargestellt in Abb. 1.2.

Reis. 1.2. Abhängigkeit der Ausfallrate von der Betriebszeit: 1 – Ausfallrate (t); 2 – Alterungskurve; I – Einlaufphase; II – Zeitraum des normalen Betriebs; III – Tragedauer; PS – Grenzzustand Während der Einlaufzeit tp wird die Zuverlässigkeit vor allem durch konstruktive und technologische Faktoren bestimmt, was zu einer erhöhten Ausfallrate führt. Durch die Identifizierung und Beseitigung dieser Faktoren wird die Zuverlässigkeit des Objekts auf ein nominales Niveau gebracht, das über einen langen Zeitraum des normalen Betriebs erhalten bleibt.

Im Betrieb häufen sich in einem Objekt Verschleißerscheinungen und Ermüdungserscheinungen, deren Intensität mit zunehmender Lebensdauer des Objekts zunimmt (ansteigende Kurve 2 in Abb. 1.2). Es beginnt eine Zeit intensiver Abnutzung des Objekts, die mit dem Erreichen eines Grenzzustands und der Stilllegung endet.

Die jährlichen Betriebskosten werden durch Diagramme charakterisiert (Abb. 1.3).

Reis. 1.3. Abhängigkeit der Betriebskosten von der Betriebszeit: 1 – Betriebskosten; 2 – Kosten Aus den Grafiken geht hervor, dass es eine optimale Lebensdauer der Anlage gibt, bei der die Gesamtbetriebskosten minimal sind. Ein langfristiger Betrieb, der den optimalen Zeitraum deutlich überschreitet, ist wirtschaftlich unrentabel.

1.5. Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit eines Objekts während des Betriebs Die Aufrechterhaltung der erforderlichen Zuverlässigkeit technischer Objekte während des Betriebs erfolgt durch eine Reihe organisatorischer und technischer Maßnahmen. Dazu gehören regelmäßige Wartung sowie vorbeugende und behebende Reparaturen. Die regelmäßige Wartung zielt auf rechtzeitige Anpassungen, die Beseitigung von Fehlerursachen und die frühzeitige Erkennung von Fehlern ab.

Die regelmäßige Wartung erfolgt innerhalb der festgelegten Fristen und im festgelegten Umfang. Die Aufgabe jeder Wartung besteht darin, die kontrollierten Parameter zu überprüfen, gegebenenfalls anzupassen, Fehler zu erkennen und zu beseitigen und in der Betriebsdokumentation vorgesehene Elemente auszutauschen.

Die Vorgehensweise zur Durchführung einfacher Arbeiten wird durch die Wartungsanweisungen bestimmt, die Vorgehensweise zur Durchführung komplexer Arbeiten wird durch technologische Karten bestimmt.

Im Rahmen der technischen Wartung wird in der Regel eine Diagnose des Zustands des betriebenen Objekts (in gewissem Umfang) durchgeführt.

Unter Diagnose versteht man die Überwachung des Zustands eines Objekts, um Fehler zu erkennen und zu verhindern. Die Diagnose erfolgt mithilfe von Diagnoseüberwachungstools, die integriert oder extern sein können. Integrierte Tools ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung. Die periodische Überwachung erfolgt mit externen Mitteln.

Als Ergebnis der Diagnose werden Abweichungen von Objektparametern und die Ursachen dieser Abweichungen identifiziert. Der konkrete Ort der Störung wird ermittelt. Das Problem der Vorhersage des Zustands des Objekts wird gelöst und über seinen weiteren Betrieb entschieden.

Ein Objekt gilt als betriebsbereit, wenn sein Zustand es ihm ermöglicht, die ihm zugewiesenen Funktionen auszuführen. Wenn sich während des Betriebs die Eigenschaften eines Objekts oder seine Struktur unzulässig verändert haben, spricht man von einer Fehlfunktion des Objekts. Das Auftreten einer Fehlfunktion kann nicht mit dem Verlust der Funktionsfähigkeit des Objekts gleichgesetzt werden. Ein fehlerhaftes Objekt wird jedoch immer einen Fehler haben.

Um die Zuverlässigkeitsindikatoren eines Objekts wiederherzustellen, wenn sie nachlassen, werden vorbeugende und restaurative Reparaturen durchgeführt.

Wiederherstellende Reparaturen dienen dazu, die Funktionalität eines Objekts nach einem Ausfall wiederherzustellen und ein bestimmtes Maß an Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten, indem Teile und Baugruppen ersetzt werden, die ihre Zuverlässigkeit verloren haben oder ausgefallen sind.

Die Anzahl der Reparaturen richtet sich nach der wirtschaftlichen Machbarkeit. Eine typische Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs eines reparierten Objekts von der Betriebszeit ist in Abb. dargestellt. 1.4.

Reis. 1.4. Abhängigkeit der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs eines reparierten Objekts von der Betriebszeit:

P – Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der Anlage;

Pmin – minimal akzeptables Maß an Zuverlässigkeit;

N ist die Anzahl der Elemente des Objekts, die während der Reparatur ersetzt werden. Die nächste Reparatur ermöglicht nicht das Erreichen des anfänglichen Zuverlässigkeitsniveaus des Objekts und die Lebensdauer des Objekts nach dieser Reparatur wird geringer sein als nach der vorherigen Reparatur ( t3 t2 t1). Dadurch wird die Wirksamkeit jeder nachfolgenden Reparatur verringert, was die Notwendigkeit mit sich bringt, die Gesamtzahl der Reparaturen der Anlage zu begrenzen.

1.6. Hauptindikatoren für die Zuverlässigkeit Gemäß GOST 27.002 ist Zuverlässigkeit die Eigenschaft eines Objekts, die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit zur Ausführung der erforderlichen Funktionen charakterisieren, im Laufe der Zeit innerhalb festgelegter Grenzen beizubehalten.

Diese Norm spezifiziert sowohl einzelne Zuverlässigkeitsindikatoren, die jeweils einen separaten Aspekt der Zuverlässigkeit charakterisieren (störungsfreier Betrieb, Haltbarkeit, Lagerfähigkeit oder Wartbarkeit), als auch komplexe Zuverlässigkeitsindikatoren, die gleichzeitig mehrere Zuverlässigkeitseigenschaften charakterisieren.

1.6.1. Indikatoren zur Beurteilung der Zuverlässigkeit Zuverlässigkeit ist die Eigenschaft eines Objekts, für eine gewisse Zeit oder Betriebszeit kontinuierlich einen Betriebszustand beizubehalten.

Unter Betriebszeit versteht man die Betriebsdauer der Maschine, ausgedrückt als:

– für Maschinen im Allgemeinen – in der Zeit (Stunden);

– für den Straßentransport – in Fahrzeugkilometern;

– für die Luftfahrt – in Flugstunden des Flugzeugs;

– für landwirtschaftliche Maschinen – in Hektar bedingter Pflugarbeit;

– für Motoren – in Motorstunden usw.

Zur Beurteilung der Zuverlässigkeit werden folgende Indikatoren verwendet:

1. Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs ist die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb einer gegebenen Betriebszeit kein Objektausfall auftritt.

Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs variiert zwischen 0 und 1.

Wo ist die Anzahl der Objekte, die zum ersten Mal in Betrieb waren? n(t) – die Anzahl der Objekte, die zum Zeitpunkt t seit Beginn des Tests oder Betriebs ausgefallen sind.

Die Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs P eines Objekts hängt mit der Ausfallwahrscheinlichkeit F durch die folgende Beziehung zusammen:

Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs sinkt mit zunehmender Betriebsdauer bzw. Betriebsdauer des Objekts. Die Abhängigkeiten der Ausfallwahrscheinlichkeit P(t) und der Ausfallwahrscheinlichkeit F(t) von der Betriebszeit t sind in Abb. dargestellt. 1.5.

Reis. 1.5. Abhängigkeiten der Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs Zum Anfangszeitpunkt eines Betriebsobjekts ist die Wahrscheinlichkeit seines störungsfreien Betriebs gleich eins (100 %). Während das Objekt in Betrieb ist, nimmt diese Wahrscheinlichkeit ab und tendiert gegen Null. Die Wahrscheinlichkeit eines Objektausfalls hingegen steigt mit zunehmender Lebensdauer bzw. Betriebsdauer.

2. Mittlere Zeit bis zum Ausfall (mittlere Zeit zwischen Ausfällen) und mittlere Zeit zwischen Ausfällen.

Die durchschnittliche Zeit bis zum Ausfall ist die mathematische Erwartung der Betriebszeit eines Objekts vor dem ersten Ausfall. Diese Metrik wird oft als mittlere Zeit zwischen Ausfällen bezeichnet.

wobei ti die Zeit bis zum Ausfall des i-ten Objekts ist; N – Anzahl der Objekte.

Die mittlere Zeit zwischen Ausfällen ist die mathematische Erwartung der Zeit zwischen benachbarten Ausfällen eines Objekts.

3. Ausfallwahrscheinlichkeitsdichte (Ausfallhäufigkeit) – das Verhältnis der Anzahl ausgefallener Produkte pro Zeiteinheit zur anfänglichen Anzahl unter Aufsicht, sofern die ausgefallenen Produkte nicht wiederhergestellt oder durch neue ersetzt werden.

wobei n(t) die Anzahl der Ausfälle im betrachteten Betriebsintervall ist;

N ist die Gesamtzahl der überwachten Produkte; t ist der Wert des betrachteten Betriebsintervalls.

4. Die Ausfallrate ist die bedingte Wahrscheinlichkeitsdichte des Auftretens eines Objektausfalls, ermittelt unter der Bedingung, dass der Ausfall nicht vor dem betrachteten Zeitpunkt aufgetreten ist.

Mit anderen Worten ist dies das Verhältnis der Anzahl ausgefallener Produkte pro Zeiteinheit zur durchschnittlichen Anzahl ausgefallener Produkte für einen bestimmten Zeitraum, vorausgesetzt, dass die ausgefallenen Produkte nicht wiederhergestellt oder durch neue ersetzt werden.

Die Ausfallrate wird anhand der folgenden Formel geschätzt:

wobei f(t) – Ausfallrate; P(t) – Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs;

n(t) – Anzahl der ausgefallenen Produkte im Zeitraum von t bis t + t; t – berücksichtigtes Betriebsintervall; ср – durchschnittliche Anzahl störungsfrei funktionierender Produkte:

wobei N(t) die Anzahl der ausfallsicheren Produkte zu Beginn des betrachteten Betriebsintervalls ist; N(t + t) ist die Anzahl der störungsfreien Produkte am Ende des Betriebsintervalls.

1.6.2. Indikatoren zur Beurteilung der Dauerhaftigkeit Unter Dauerhaftigkeit versteht man die Eigenschaft eines Gegenstandes, bei einem etablierten Wartungs- und Reparatursystem einen betriebsfähigen Zustand beizubehalten, bis ein Grenzzustand eintritt.

Die Langlebigkeit von Maschinen wird bei der Konstruktion und Konstruktion festgelegt, während des Produktionsprozesses sichergestellt und während des Betriebs aufrechterhalten.

Ressource – Betriebszeit einer Maschine vom Beginn des Betriebs bzw. der Wiederaufnahme nach der Reparatur bis zum Grenzzustand.

Die Lebensdauer ist die kalendarische Betriebsdauer der Maschine von der Inbetriebnahme bzw. Wiederaufnahme nach der Reparatur bis zum Eintritt des Grenzzustands.

Zur Beurteilung der Haltbarkeit werden folgende Indikatoren herangezogen:

1. Durchschnittliche Ressource – mathematische Erwartung der Ressource, wobei tpi – Ressource des i-ten Objekts; N – Anzahl der Objekte.

2. Gamma-Prozent-Ressource – Betriebszeit, während der das Objekt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, ausgedrückt in Prozent, den Grenzzustand nicht erreicht.

Zur Berechnung des Indikators wird die Wahrscheinlichkeitsformel 3 verwendet. Die durchschnittliche Lebensdauer ist die mathematische Erwartung der Lebensdauer, wobei tслi die Lebensdauer des i-ten Objekts ist.

4. Die Gamma-Prozent-Lebensdauer ist die kalendarische Betriebsdauer, während der das Objekt den Grenzzustand mit einer in Prozent ausgedrückten Wahrscheinlichkeit nicht erreicht.

1.6.3. Indikatoren zur Beurteilung der Lagerfähigkeit Lagerfähigkeit ist die Eigenschaft eines Objekts, innerhalb bestimmter Grenzen die Werte von Parametern beizubehalten, die die Fähigkeit des Objekts charakterisieren, die erforderlichen Funktionen während und nach der Lagerung und (oder) dem Transport zu erfüllen.

Zur Beurteilung der Konservierung werden folgende Indikatoren herangezogen:

1. Die durchschnittliche Haltbarkeit ist die mathematische Erwartung der Haltbarkeit eines Objekts.

2. Gamma-prozentuale Haltbarkeitsdauer – die kalendarische Dauer der Lagerung und (oder) des Transports eines Objekts, während und nach der die Indikatoren für Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Wartbarkeit des Objekts mit einer Wahrscheinlichkeit, ausgedrückt als a, die festgelegten Grenzen nicht überschreiten Prozentsatz.

Lagerfähigkeitsindikatoren entsprechen im Wesentlichen den Haltbarkeitsindikatoren und werden nach denselben Formeln ermittelt.

1.6.4. Indikatoren zur Beurteilung der Wartbarkeit Die Wartbarkeit ist eine Eigenschaft eines Objekts, die in seiner Anpassungsfähigkeit besteht, durch Wartung und Reparatur einen betriebsbereiten Zustand aufrechtzuerhalten und wiederherzustellen.

Die Wiederherstellungszeit ist die Dauer der Wiederherstellung des Betriebszustands eines Objekts.

Die Wiederherstellungszeit entspricht der Summe der Zeit, die für das Auffinden und Beheben des Fehlers sowie für die Durchführung der erforderlichen Debugging- und Überprüfungsarbeiten aufgewendet wird, um sicherzustellen, dass das Objekt wieder betriebsbereit ist.

Zur Beurteilung der Wartbarkeit werden folgende Indikatoren verwendet:

1. Die durchschnittliche Wiederherstellungszeit ist die mathematische Erwartung der Wiederherstellungszeit des Objekts, wobei tвi die Wiederherstellungszeit nach dem i-ten Ausfall des Objekts ist. N ist die Anzahl der Ausfälle während eines bestimmten Test- oder Betriebszeitraums.

2. Wahrscheinlichkeit der Wiederherstellung des Betriebszustands – die Wahrscheinlichkeit, dass die Zeit zur Wiederherstellung des Betriebszustands eines Objekts einen bestimmten Wert nicht überschreitet. Bei den meisten Maschinenbauobjekten folgt die Wiedeinem exponentiellen Verteilungsgesetz, wobei die Ausfallrate (angenommene Konstante) ist.

1.6.5. Komplexe Zuverlässigkeitsindikatoren Jeder der oben beschriebenen Indikatoren ermöglicht es uns, nur einen der Aspekte der Zuverlässigkeit zu bewerten – eine der Eigenschaften der Zuverlässigkeit eines Objekts.

Für eine umfassendere Beurteilung der Zuverlässigkeit werden komplexe Indikatoren verwendet, die eine gleichzeitige Beurteilung mehrerer wichtiger Eigenschaften eines Objekts ermöglichen.

1. Verfügbarkeitskoeffizient Kg – die Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt zu jedem Zeitpunkt betriebsbereit ist, mit Ausnahme geplanter Zeiträume, in denen das Objekt nicht für seinen vorgesehenen Zweck genutzt werden soll.

wobei To die durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen ist; TV ist die durchschnittliche Wiederherstellungszeit eines Objekts nach einem Ausfall.

2. Technischer Nutzungskoeffizient – das Verhältnis der mathematischen Erwartung der Gesamtzeit, die ein Objekt für eine bestimmte Betriebsdauer in betriebsbereitem Zustand verbleibt, zur mathematischen Erwartung der Gesamtzeit, die das Objekt in betriebsbereitem Zustand verbleibt, und der Ausfallzeit aufgrund von Wartung und Reparatur die gleiche Betriebsdauer.

Dabei ist TR, TTO die Gesamtdauer der Maschinenstillstandszeit für Reparaturen und Wartung.

Bei Autos sind die Hauptindikatoren für die Haltbarkeit die Lebensdauer vor dem Austausch (vor einer bestimmten Art von Reparatur) oder der Abschreibung, die Gamma-Prozent-Lebensdauer; Der Hauptindikator für einen störungsfreien Betrieb ist die Zeit zwischen Ausfällen einer bestimmten Komplexitätsgruppe (mittlere Zeit zwischen Ausfällen); Die Hauptindikatoren für die Wartbarkeit sind die spezifische Arbeitsintensität der Wartung, die spezifische Arbeitsintensität der laufenden Reparaturen und die spezifische Gesamtarbeitsintensität der Wartung und Routinereparaturen.

1.7. Informationen über die Zuverlässigkeit von Maschinen erhalten Um die Zuverlässigkeit einer Maschine zu bestimmen, sind Informationen über die Ausfälle ihrer Teile, Baugruppen, Baugruppen und der Maschine selbst als Ganzes erforderlich.

Die Erfassung von Informationen über Maschinenausfälle erfolgt durch:

– Maschinenentwicklungsorganisationen;

– Maschinenhersteller;

– Betriebs- und Reparaturunternehmen.

Entwicklungsorganisationen (Designinstitute) sammeln und verarbeiten Informationen über die Zuverlässigkeit von Prototypenmaschinen, indem sie spezielle Tests durchführen.

Produzierende Unternehmen (Maschinenbaubetriebe) sammeln und verarbeiten Primärinformationen über die Zuverlässigkeit von Massenprodukten und analysieren die Ursachen von Maschinenausfällen. Sie sammeln Informationen auf der Grundlage spezieller Werks- und Betriebstests.

Betriebs- und Reparaturorganisationen sammeln Primärinformationen über die Zuverlässigkeit von Maschinen im Betrieb.

Die wichtigste Informationsquelle über die Zuverlässigkeit, insbesondere von Transportfahrzeugen, sind Tests.

Im Straßenverkehr werden folgende Prüfungsarten unterschieden (Abb. 1.6):

1. Werks-(Ressourcen-)Tests – Tests von Prototypen oder ersten Produktionsmustern. Diese Tests sind:

a) Abschluss;

b) Eignung für die Massenproduktion;

c) Kontrolle;

d) Abnahmeunterlagen;

d) Forschung.

Der Zweck von Entwicklungstests besteht darin, die Auswirkungen von Änderungen, die während der Entwicklung des Designs und der Produktionstechnologie vorgenommen werden, auf die Zuverlässigkeit zu bewerten.

Serientauglichkeitsprüfungen entscheiden über die Zulässigkeit von Fahrzeugen für die Massenproduktion anhand ihrer Zuverlässigkeit.

Mit Kontrolltests wird überprüft, ob Serienfahrzeuge die festgelegten Zuverlässigkeitsstandards erfüllen.

Abnahmetests bestimmen die Übereinstimmung einer bestimmten Fahrzeugcharge mit den Anforderungen der technischen Spezifikationen und die Möglichkeit ihrer Abnahme.

Der Zweck von Forschungstests besteht darin, die Lebensdauergrenze von Autos zu bestimmen, das Gesetz der Ressourcenverteilung festzulegen, die Dynamik des Verschleißprozesses zu untersuchen und die Ressourcen von Autos zu vergleichen.

Basierend auf der Art der Werkstests werden sie unterteilt in:

– für Bänke;

– Polygon;

- Straße.

Die Prüfstandstests werden auf speziellen Ständen durchgeführt, die die Simulation verschiedener Testbedingungen ermöglichen.

Teststandorte sind Tests von Fahrzeugen auf speziellen Teststandorten mit Straßen unterschiedlicher Beschaffenheit.

Fahrversuche werden in der Regel unter realen Betriebsbedingungen, jedoch in unterschiedlichen Klimazonen, durchgeführt.

In der Russischen Föderation werden die wichtigsten Feldtests am zentralen Forschungsstandort NAMI durchgeführt. Zu den Deponieanlagen gehören:

– Ring-Express-Betonstraße;

– gerade Straße für Dynamometertests;

– unbefestigte Ringstraße;

– Kopfsteinpflasterstraße;

– spezielle Teststraßen.

2. Betriebstests – Tests von Serienfahrzeugen unter realen Betriebsbedingungen. Dies ist im Grunde ein Straßentest. Ihr Ziel ist es, auf Basis systematischer Beobachtungen verlässliche Daten über die Betriebszuverlässigkeit von Autos zu erhalten.

Die meisten Betriebstests werden bei speziellen Kraftverkehrsunternehmen in verschiedenen Klimazonen durchgeführt. Diese Tests liefern die objektivsten Informationen über die Zuverlässigkeit des Autos.

Vorbearbeitung Zur Eignungsprüfung für die Produktion Kontrolle Abnahmeforschung Abb. 1.6. Klassifizierung der Testtypen Es werden Informationen zu kontrollierten Fahrzeugchargen gesammelt. Dabei werden nicht nur Ausfälle und Störungen erfasst, sondern auch verschiedene Arten von Einwirkungen auf das Fahrzeug (Wartung, Routinereparaturen); Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (beförderte Ladung, Fahrtdauer, prozentualer Anteil des Verkehrs auf verschiedenen Straßentypen). Die so gesammelten Informationen werden direkt im Unternehmen verarbeitet oder in Form spezieller Anfragebescheinigungen an Produktionsbetriebe übermittelt, analysiert, systematisiert und statistisch aufbereitet.

Alle Prüfungsarten sind nach Dauer unterteilt:

– auf normal (voll);

– beschleunigt;

– abgekürzt (unvollständig).

Normale (vollständige) Prüfungen werden bis zum Ausfall aller zur Prüfung gestellten geprüften Fahrzeuge (Komponenten, Baugruppen) durchgeführt. Diese Tests stellen die vollständige Stichprobe dar.

Beschleunigt – wird durchgeführt, bis jedes der N zum Testen gestellten Autos eine vorgegebene Betriebszeit erreicht oder bis eine bestimmte Anzahl von n Autos (n N) ausfällt.

Unter verkürzten (unvollständigen) Tests versteht man Tests, bei denen zum Zeitpunkt der Beendigung der Beobachtungen n von N zur Prüfung gelieferten Fahrzeugen ausgefallen waren und der Rest betriebsbereit war und unterschiedliche Betriebsstunden aufwies.

Die Erhebung von Informationen zur Maschinenzuverlässigkeit erfolgt gemäß den Anforderungen der Industrienorm und der technischen Dokumentation.

Informationen zur Maschinenzuverlässigkeit müssen folgende Anforderungen erfüllen:

1) Vollständigkeit der Informationen, d. h. die Verfügbarkeit aller Informationen, die für die Durchführung von Zuverlässigkeitsbewertungen und -analysen erforderlich sind;

2) Zuverlässigkeit der Informationen, d.h. alle Fehlerberichte müssen korrekt sein;

3) Durch die Aktualität der Informationen können Sie Fehlerursachen schnell beseitigen und Maßnahmen zur Beseitigung festgestellter Mängel ergreifen.

4) Durch die Kontinuität der Informationen können Sie die Ergebnisse der Berechnungen vergleichen, die in der ersten und den folgenden Betriebsperioden erzielt wurden, und Fehler beseitigen.

1.8. Standardisierung von Zuverlässigkeitsindikatoren Um hochzuverlässige Objekte zu erstellen, ist es notwendig, die Zuverlässigkeit zu standardisieren – die Nomenklatur und quantitativen Werte der wichtigsten Zuverlässigkeitsindikatoren der Elemente des Objekts festzulegen.

Die Auswahl der Zuverlässigkeitsindikatoren richtet sich nach der Produktklasse, den Betriebsarten, der Art der Ausfälle und deren Folgen. Die Auswahl der Zuverlässigkeitsindikatoren kann vom Kunden bestimmt werden.

Alle Produkte sind in folgende Klassen unterteilt:

– nicht reparierbare und nicht wiederherstellbare Allzweckprodukte. Komponenten von Produkten, die nicht vor Ort wiederhergestellt und repariert werden können (z. B. Lager, Schläuche, Toner, Befestigungselemente, Radiokomponenten usw.), sowie nicht reparierbare Produkte für eigenständige Funktionszwecke (z. B. elektrische Lampen, Steuergeräte usw.);

– generalüberholte Produkte, die einer planmäßigen Wartung, routinemäßigen und mittleren Reparaturen unterzogen werden, sowie Produkte, die größeren Reparaturen unterzogen werden;

– Produkte, die für die Ausführung kurzfristiger, einmaliger oder regelmäßiger Aufgaben konzipiert sind.

Die Betriebsmodi des Produkts können wie folgt sein:

– kontinuierlich, wenn das Produkt eine bestimmte Zeit lang ununterbrochen arbeitet;

– zyklisch, wenn das Produkt für eine bestimmte Zeit mit einer bestimmten Frequenz arbeitet;

– betriebsbereit, wenn eine unbestimmte Ausfallzeit durch eine Arbeitsperiode von bestimmter Dauer ersetzt wird.

Normalerweise wird die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs P(t) mit einer Schätzung der Ressource Tp, während der sie reguliert wird, normalisiert. Der Wert von Tr muss mit der Struktur und Häufigkeit von Reparatur- und Wartungsarbeiten im Einklang stehen und die zulässige Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs ist ein Maß für die Gefahr der Folgen eines Ausfalls.

Die Abstufung der Produkte nach Zuverlässigkeitsklassen ist in der Tabelle dargestellt. 1.2.

Die P(t)-Werte werden für eine bestimmte Betriebsdauer des Tr angegeben, vorbehaltlich einer strengen Regulierung und Einhaltung der Betriebsmodi und Betriebsbedingungen.

Zur Klasse Null zählen unkritische Teile und Baugruppen, deren Ausfall nahezu folgenlos bleibt. Ein guter Indikator für die Zuverlässigkeit kann für sie die durchschnittliche Lebensdauer, die Zeit zwischen Ausfällen oder ein Fehlerflussparameter sein.

Die Klassen 1 bis 4 zeichnen sich durch erhöhte Anforderungen an einen störungsfreien Betrieb aus (die Klassennummer entspricht der Anzahl der Neunen nach dem Komma). Die fünfte Klasse umfasst äußerst zuverlässige Produkte, deren Ausfall innerhalb eines bestimmten Zeitraums nicht akzeptabel ist.

In der Automobilindustrie werden üblicherweise die Werte des Verfügbarkeitskoeffizienten Kg, der durchschnittlichen Zeit im Betriebszustand Tr, der Zeit bis zum ersten Ausfall und der durchschnittlichen Zeit zwischen Ausfällen festgelegt.

Bei Transportfahrzeugen ist es sehr wichtig, Fehler zu identifizieren und zu quantifizieren, die die Sicherheit ihres Betriebs beeinträchtigen. Nach der amerikanischen FMECA-Methodik wird die Systemsicherheit anhand der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs unter Berücksichtigung zweier paralleler Indikatoren bewertet: der Folgenkategorie und der Gefährdungsstufe.

Klasse I – Ausfall führt nicht zu Personenschäden;

Klasse II – Versagen führt zu Personenschäden;

Klasse III – ein Versagen führt zu schweren Verletzungen oder zum Tod;

Klasse IV – Ein Versagen führt zu schweren Verletzungen oder zum Tod einer Gruppe von Personen.

1. Erklären Sie die Konzepte Qualität, Zuverlässigkeit, Subjekt, Objekt der Zuverlässigkeit, allgemeine Zuverlässigkeitstheorie und angewandte Zuverlässigkeitstheorie.

2. Entwicklungsstadien der Zuverlässigkeitstheorie.

3. Definieren Sie die wichtigsten Zustände und Ereignisse in der Zuverlässigkeit.

4. Geben Sie eine Klassifizierung der Fehler an.

5. Was ist der Unterschied zwischen generalüberholten und nicht generalüberholten Produkten?

6. Wie ist die Kurve der Veränderungen der Ausfallrate im Laufe der Zeit und die Kurve der Veränderungen der Betriebskosten aufgrund der Produktbetriebszeit im Laufe der Zeit?

9. Definieren Sie die Hauptindikatoren für Zuverlässigkeit, störungsfreien Betrieb, Haltbarkeit, Wartbarkeit und Lagerfähigkeit.

11. Geben Sie Definitionen von Indikatoren zur Beurteilung des störungsfreien Betriebs an – Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs und Ausfallwahrscheinlichkeit, Fehlerflussparameter, durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen, durchschnittliche Zeit bis zum Ausfall, Gamma-Prozent-Zeit bis zum Ausfall, Ausfallrate. Was sind ihre Maßeinheiten?

12. Definieren Sie Indikatoren zur Bewertung der Haltbarkeit – technische Ressource, Lebensdauer, Gamma-Prozent-Ressource und Lebensdauer. Was sind ihre Maßeinheiten?

13. Was ist der Unterschied zwischen technischer Ressource und Produktlebensdauer?

14. Definieren Sie Indikatoren zur Beurteilung der Haltbarkeit – durchschnittliche Haltbarkeit und Gamma-Prozent-Haltbarkeit.

15. Definieren Sie Indikatoren zur Bewertung der Wartbarkeit – Wiederherstellungszeit und durchschnittliche Zeit zur Wiederherstellung der Funktionalität, die Wahrscheinlichkeit der Wiederherstellung der Funktionalität innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens, die Intensität der Wiederherstellung.

16. Geben Sie Definitionen komplexer Zuverlässigkeitsindikatoren an – technischer Auslastungskoeffizient, Verfügbarkeitskoeffizient.

17. Listen Sie die wichtigsten Arten der Prüfung technischer Objekte auf.

18. Grundlegende Anforderungen an Informationen zur Maschinenzuverlässigkeit.

19. Listen Sie die wichtigsten Methoden zur Normalisierung von Zuverlässigkeitsindikatoren auf.

20. Erklären Sie die Abstufung von Produkten nach Zuverlässigkeitsklassen.

22. Wie hoch ist die Ausfallgefährdungsstufe?

2. MATHEMATISCHE GRUNDLAGEN DER ZUVERLÄSSIGKEIT

2.1. Mathematische Geräte zur Verarbeitung von Zufallsvariablen. Die Zuverlässigkeit von Objekten wird durch auftretende Fehler beeinträchtigt. Ausfälle werden als zufällige Ereignisse behandelt. Zur Quantifizierung der Zuverlässigkeit werden Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie und der mathematischen Statistik verwendet.

Zuverlässigkeitsindikatoren können ermittelt werden:

– analytisch auf Basis eines mathematischen Modells – mathematische Bestimmung der Zuverlässigkeit;

– als Ergebnis der Verarbeitung experimenteller Daten – statistische Bestimmung des Zuverlässigkeitsindikators.

Der Zeitpunkt des Auftretens eines Fehlers und die Häufigkeit des Auftretens eines Fehlers sind Zufallswerte. Daher sind die grundlegenden Methoden der Zuverlässigkeitstheorie die Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie und der mathematischen Statistik.

Eine Zufallsvariable ist eine Größe, die als Ergebnis eines Experiments aus zufälligen Gründen einen im Voraus unbekannten Wert annimmt. Zufallsvariablen können diskret oder kontinuierlich sein.

Wie aus der Wahrscheinlichkeitstheorie und der mathematischen Statistik bekannt, sind die allgemeinen Eigenschaften von Zufallsvariablen:

1. Arithmetisches Mittel.

wobei xi die Realisierung einer Zufallsvariablen in jeder Beobachtung ist; n – Anzahl der Beobachtungen.

2. Geltungsbereich. Der Begriff der Reichweite wird in der Statistiktheorie als Maß für die Streuung einer Zufallsvariablen verwendet.

wobei xmax der Maximalwert der Zufallsvariablen ist; xmin – Minimalwert der Zufallsvariablen.

3. Die Standardabweichung ist auch ein Maß für die Streuung einer Zufallsvariablen.

4. Der Variationskoeffizient charakterisiert auch die Streuung einer Zufallsvariablen unter Berücksichtigung des Durchschnittswerts. Der Variationskoeffizient wird durch die Formel bestimmt. Es gibt Zufallsvariablen mit kleiner Variation (V0,1), mittlerer Variation (0,1V0,33) und großer Variation (V0,33). Wenn der Variationskoeffizient V0,33 beträgt, gehorcht die Zufallsvariable dem Normalverteilungsgesetz. Wenn der Variationskoeffizient 0,33V1 beträgt, folgt er der Weibull-Verteilung. Wenn der Variationskoeffizient V=1, dann – zu einer gleichwahrscheinlichen Verteilung.

In der Theorie und Praxis der Zuverlässigkeit werden am häufigsten folgende Verteilungsgesetze verwendet: Normal, logarithmisch normal, Weibull, exponentiell.

Das Verteilungsgesetz einer Zufallsvariablen ist eine Beziehung, die einen Zusammenhang zwischen den möglichen Werten einer Zufallsvariablen und ihren entsprechenden Wahrscheinlichkeiten herstellt.

Um das Verteilungsgesetz einer Zufallsvariablen zu charakterisieren, werden die folgenden Funktionen verwendet.

1. Die Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen ist eine Funktion F(x), die die Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass die Zufallsvariable X als Ergebnis des Tests einen Wert kleiner oder gleich x annimmt:

Die Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen kann durch einen Graphen dargestellt werden (Abb. 2.1).

Reis. 2.1. Verteilungsfunktion einer Zufallsvariablen 2. Wahrscheinlichkeitsdichte einer Zufallsvariablen Die Wahrscheinlichkeitsdichte charakterisiert die Wahrscheinlichkeit, dass eine Zufallsvariable einen bestimmten Wert x annimmt (Abb. 2.2).

Reis. 2.2. WahrEine experimentelle Schätzung der Wahrscheinlichkeitsdichte einer Zufallsvariablen ist das Histogramm der Verteilung der Zufallsvariablen (Abb. 2.3).

Reis. 2.3. Histogramm der Verteilung einer Zufallsvariablen Ein Histogramm zeigt die Abhängigkeit der Anzahl der beobachteten Werte einer Zufallsvariablen in einem bestimmten Werteintervall von den Grenzen dieser Intervalle. Mithilfe des Histogramms können Sie die Verteilungsdichte einer Zufallsvariablen näherungsweise beurteilen.

Bei der Erstellung eines Histogramms in einer Stichprobe einer Zufallsvariablen x aus n Werten werden die größten xmax- und kleinsten xmin-Werte ermittelt.

Der Bereich der Wertänderungen von R wird in m gleiche Intervalle unterteilt. Dann wird die Anzahl der beobachteten Werte der Zufallsvariablen ni gezählt, die in jedes i-te Intervall fallen.

2.2. Einige Gesetze der Verteilung einer Zufallsvariablen Das Gesetz der Normalverteilung ist in der mathematischen Statistik von grundlegender Bedeutung. Es entsteht, wenn im Verlauf des untersuchten Prozesses sein Ergebnis von einer relativ großen Anzahl unabhängiger Faktoren beeinflusst wird, von denen jeder einzelne im Vergleich zum Gesamteinfluss aller anderen nur einen geringen Einfluss hat.

Die Verteilungsdichte (Ausfallrate) nach dem Normalgesetz wird durch die Formel bestimmt. Die Verteilungsfunktion (Ausfallwahrscheinlichkeit) dieses Gesetzes wird durch die Formel ermittelt. Die Zuverlässigkeitsfunktion (Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs) ist das Gegenteil der Verteilungsfunktion. Der Ausfall Die Rate wird nach der Formel berechnet. Diagramme der wichtigsten Zuverlässigkeitsmerkmale nach dem Normalgesetz sind in Abb. dargestellt. 2.4.

Reis. 2.4. Die Zuverlässigkeitseigenschaften von Autos unter mehr als 40 % verschiedener zufälliger Phänomene, die mit dem Betrieb von Autos verbunden sind, werden durch das Normalgesetz beschrieben:

– Lagerspiel aufgrund von Verschleiß;

– Lücken in der Hauptgangschaltung;

– Lücken zwischen Bremstrommel und Bremsbelägen;

– Häufigkeit erster Ausfälle von Federn und Motor;

– Häufigkeit von TO-1 und TO-2 sowie die Zeit für die Durchführung verschiedener Operationen.

2.2.2. Exponentialverteilung Das Gesetz der Exponentialverteilung hat vor allem in der Technik breite Anwendung gefunden. Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal dieses Gesetzes besteht darin, dass die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs nicht davon abhängt, wie lange das Produkt seit Betriebsbeginn in Betrieb war. Das Gesetz berücksichtigt keine allmählichen Änderungen der technischen Zustandsparameter, sondern berücksichtigt die sogenannten „zeitlosen“ Elemente und deren Ausfälle. Dieses Gesetz beschreibt in der Regel die Zuverlässigkeit eines Produkts während seines normalen Betriebs, wenn noch keine allmählichen Ausfälle auftreten und die Zuverlässigkeit nur durch plötzliche Ausfälle gekennzeichnet ist. Diese Ausfälle werden durch eine ungünstige Kombination verschiedener Faktoren verursacht und haben daher eine konstante Intensität. Die Exponentialverteilung wird oft als Grundgesetz der Zuverlässigkeit bezeichnet.

Die Verteilungsdichte (Ausfallrate) nach einem Exponentialgesetz wird durch die Formel bestimmt. Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs nach einem Exponentialgesetz wird ausgedrückt durch wobei die Ausfallrate ist.

Die Ausfallrate für die Exponentialverteilung ist ein konstanter Wert.

MTBF wird mit der Formel ermittelt: Mit dem Exponentialgesetz werden die Standardabweichung und der Variationskoeffizient wie folgt berechnet:

Diagramme der wichtigsten Zuverlässigkeitsmerkmale nach dem Exponentialgesetz sind in Abb. dargestellt. 2.5.

Reis. 2.5. Merkmale der Maschinenzuverlässigkeit bei Das Exponentialgesetz beschreibt den Ausfall der folgenden Parameter recht gut:

– Betriebszeit bis zum Ausfall vieler nicht reparierbarer Elemente radioelektronischer Geräte;

– Betriebszeit zwischen benachbarten Fehlern mit dem einfachsten Fehlerfluss (nach dem Ende der Einlaufzeit);

– Wiederherstellungszeit nach Ausfällen usw.

Die Weibull-Verteilung ist universell, da sie bei Parameteränderungen nahezu jeden Prozess beschreiben kann: Normalverteilung, Lognormalverteilung, Exponentialverteilung.

Die Verteilungsdichte (Ausfallrate) unter der Weibull-Verteilung wird durch die Formel bestimmt: wobei der Skalenparameter ist; – Formularparameter.

Die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs nach dem Weibull-Verteilungsgesetz wird ausgedrückt durch die Ausfallrate, die durch die Formel in Abb. bestimmt wird. Abbildung 2.6 zeigt Zuverlässigkeitsdiagramme für die Weibull-Verteilung.

Reis. 2.6. Merkmale der Fahrzeugzuverlässigkeit nach dem Weibull-Verteilungsgesetz beschreiben die Ausfälle vieler Komponenten und Teile von Fahrzeugen:

– Wälzlager;

– Lenkgelenke, Kardangetriebe;

– Zerstörung der Achswellen.

1. Definieren Sie die Streueigenschaften von Zufallsverteilungen – Mittelwert, Standardabweichung und Variationskoeffizient.

2. Geben Sie das Konzept an und erklären Sie den Zweck der Verteilungsgesetze von Zufallsvariablen.

3. In welchen Fällen empfiehlt sich in der Praxis die Verwendung der Normalverteilung, welche Form haben ihre Dichtekurven und ihre Verteilungsfunktion?

4. In welchen Fällen ist es in der Praxis ratsam, eine Exponentialverteilung zu verwenden, welche Form haben ihre Dichtekurven und ihre Verteilungsfunktion?

5. In welchen Fällen empfiehlt sich in der Praxis die Verwendung der Weibull-Verteilung, welche Form haben ihre Dichtekurven und ihre Verteilungsfunktion?

6. Was ist das Konzept und die Methodik zur Erstellung eines Histogramms und einer empirischen Verteilungskurve?

3. GRUNDLAGEN DER ZUVERLÄSSIGKEIT KOMPLEXER SYSTEME

Unter einem komplexen System versteht man ein Objekt, das bestimmte Funktionen ausführen soll, das in Elemente unterteilt werden kann, von denen jedes auch bestimmte Funktionen erfüllt und mit anderen Elementen des Systems interagiert.

Das Konzept eines komplexen Systems ist relativ. Es kann sowohl auf einzelne Komponenten und Mechanismen (Motor, Kraftstoffversorgungssystem zum Motor) als auch auf die Maschine selbst (Werkzeugmaschine, Traktor, Auto, Flugzeug) angewendet werden.

1. Eine komplexe Maschine besteht aus einer Vielzahl von Elementen, von denen jedes seine eigenen Zuverlässigkeitseigenschaften aufweist.

Beispiel: Ein Auto besteht aus 15–18.000 Teilen, von denen jedes seine eigenen Zuverlässigkeitseigenschaften aufweist.

2. Nicht alle Elemente wirken sich gleichermaßen auf die Zuverlässigkeit der Maschine aus.

Viele von ihnen wirken sich nur auf die Wirksamkeit ihrer Arbeit aus, nicht aber auf deren Scheitern. Der Grad des Einflusses jedes Elements auf die Zuverlässigkeit der Maschine hängt von vielen Faktoren ab, wie zum Beispiel: dem Zweck des Elements, der Art der Wechselwirkung des Elements mit anderen Elementen der Maschine, der Struktur der Maschine, dem Typ von Verbindungen zwischen den Elementen.

Beispielsweise kann eine Fehlfunktion des Stromversorgungssystems des Fahrzeugs zu einem übermäßigen Kraftstoffverbrauch führen, d. h. Fehlfunktionen und ein Ausfall der Zündanlage können zum Ausfall des gesamten Fahrzeugs führen.

3. Jede Instanz einer komplexen Maschine weist individuelle Merkmale auf, weil Leichte Schwankungen in den Eigenschaften einzelner Maschinenelemente wirken sich auf die Leistungsparameter der Maschine selbst aus. Je komplexer die Maschine ist, desto mehr individuelle Features hat sie.

Bei der Analyse der Zuverlässigkeit komplexer Maschinen werden diese in Elemente (Links) unterteilt, um zunächst die Parameter und Eigenschaften der Elemente zu berücksichtigen und dann die Leistung der gesamten Maschine zu bewerten.

Theoretisch kann jede komplexe Maschine bedingt in eine große Anzahl von Elementen unterteilt werden, wobei ein Element als Einheit, Baugruppe oder Teil verstanden wird.

Unter Element verstehen wir einen integralen Bestandteil einer komplexen Maschine, der durch unabhängige Ein- und Ausgabeparameter charakterisiert werden kann.

Bei der Analyse der Zuverlässigkeit eines komplexen Produkts empfiehlt es sich, alle seine Elemente und Teile in die folgenden Gruppen einzuteilen:

1. Elemente, deren Leistung über die gesamte Lebensdauer nahezu unverändert bleibt. Bei einem Auto sind dies der Rahmen, die Karosserieteile und leicht belastete Elemente mit einem großen Sicherheitsspielraum.

2. Elemente, deren Leistung sich während der Lebensdauer der Maschine ändert. Diese Elemente wiederum sind unterteilt in:

2.1. Die Zuverlässigkeit der Maschine wird dadurch nicht eingeschränkt. Die Lebensdauer solcher Elemente ist vergleichbar mit der Lebensdauer der Maschine selbst.

2.2. Einschränkung der Maschinenzuverlässigkeit. Die Lebensdauer solcher Elemente ist geringer als die Lebensdauer der Maschine.

2.3. Zuverlässigkeit entscheidend. Die Lebensdauer solcher Elemente ist nicht sehr hoch und beträgt 1 bis 20 % der Lebensdauer der Maschine selbst.

Bezogen auf ein Auto verteilt sich die Anzahl dieser Elemente wie folgt (Tabelle 3.1).

Elementnummer Aus der Sicht der Zuverlässigkeitstheorie können die folgenden Strukturen komplexer Maschinen sein (Abb. 3.1):

1) zerstückelt – wobei die Zuverlässigkeit einzelner Elemente im Voraus bestimmt werden kann, da der Ausfall eines Elements als unabhängiges Ereignis betrachtet werden kann;

2) verwandt – bei dem der Ausfall von Elementen ein abhängiges Ereignis ist, das mit einer Änderung der Ausgabeparameter der gesamten Maschine verbunden ist;

3) kombiniert – bestehend aus Subsystemen mit einer verwandten Struktur und mit unabhängiger Bildung von Zuverlässigkeitsindikatoren für jedes der Subsysteme.

Ein Transportfahrzeug als komplexes System zeichnet sich durch eine kombinierte Struktur aus, bei der die Zuverlässigkeit einzelner Teilsysteme (Einheiten, Komponenten) unabhängig voneinander betrachtet werden kann.

Die Verbindung von Elementen in einer komplexen Maschine kann seriell, parallel und gemischt (kombiniert) sein.

Bei der Konstruktion eines Autos gibt es alle Arten von Verbindungen, Beispiele dafür sind in Abb. 3.2.

Reis. 3.2. Arten der Verbindungen von Elementen in einer Fahrzeugstruktur:

a) sequentiell; b) parallel; c) kombiniert 3.3. Merkmale der Berechnung der Zuverlässigkeit komplexer Systeme 3.3.1. Berechnung der Systemzuverlässigkeit mit sequentieller Verbindung Der typischste Fall ist, wenn der Ausfall eines Elements das gesamte System deaktiviert, wie dies bei einer sequentiellen Verbindung von Elementen der Fall ist (Abb. 3.2, a).

Beispielsweise gehorchen die meisten Maschinenantriebe und Übertragungsmechanismen dieser Bedingung. Wenn also ein Getriebe, ein Lager, eine Kupplung usw. in einem Maschinenantrieb ausfällt, fällt der gesamte Antrieb aus. In diesem Fall müssen die einzelnen Elemente nicht unbedingt in Reihe geschaltet werden. Beispielsweise arbeiten Lager an einer Getriebewelle strukturell parallel zueinander, aber der Ausfall eines von ihnen führt zu einem Systemausfall.

Wahrscheinlichkeit des störungsfreien Betriebs eines Systems mit einer Reihenschaltung von Elementen. Die Formel zeigt, dass eine komplexe Maschine, selbst wenn sie aus Elementen mit hoher Zuverlässigkeit besteht, aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl von Elementen im Allgemeinen eine geringe Zuverlässigkeit aufweist sein Design ist in Reihe geschaltet.

Beim Design eines Autos werden Elemente hauptsächlich in Reihe geschaltet. In diesem Fall führt der Ausfall eines Elements zum Ausfall des Fahrzeugs selbst.

Ein Beispiel für eine Berechnung aus dem Bereich des Automobiltransports: Für eine Autoeinheit bestehend aus vier in Reihe geschalteten Elementen beträgt die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs der Elemente für eine bestimmte Betriebszeit P1 = 0,98; P2 = 0,65; P3 = 0,88 und P4 = 0,57. In diesem Fall beträgt die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs bei gleicher Betriebszeit der gesamten Einheit Рс = 0,98·0,65·0,88·0,57 = 0,32, d. h. sehr, sehr niedrig.

Mit anderen Worten: Die Zuverlässigkeit eines Autos mit in Reihe geschalteten Elementen ist geringer als die Zuverlässigkeit seines schwächsten Glieds.

Da das Design eines Autos, seiner Einheiten und Systeme immer komplexer wird, was sich unter anderem in einer Zunahme der Anzahl der Elemente im System äußert, steigen die Anforderungen an die Zuverlässigkeit jedes Elements und seine gleichmäßige Festigkeit stark an.

3.3.2. Berechnung der Systemzuverlässigkeit bei Parallelschaltung Bei der Parallelschaltung von Elementen beträgt die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs des Systems. Beispiel: Wenn die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs jedes Elements P = 0,9 beträgt und die Anzahl der Elemente drei beträgt ( n = 3), dann P(t) = 1-(0, 1)3 = 0,999. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs des Systems stark und es wird möglich, aus unzuverlässigen Elementen zuverlässige Systeme zu schaffen.

Die Parallelschaltung von Elementen in komplexen Systemen erhöht deren Zuverlässigkeit.

Um die Zuverlässigkeit komplexer Systeme zu erhöhen, wird häufig strukturelle Redundanz eingesetzt, also die Einführung zusätzlicher Elemente in die Struktur eines Objekts, die im Falle ihres Ausfalls die Funktionen der Hauptelemente erfüllen.

Die Klassifizierung verschiedener Reservierungsmethoden erfolgt nach folgenden Kriterien:

1. Gemäß dem Reserveschaltschema:

1.1. Allgemeine Reservierung, bei der das Objekt als Ganzes reserviert wird.

1.2. Separate Reservierung, bei der einzelne Elemente oder deren Gruppen reserviert werden.

1.3. Gemischte Reservierung, bei der verschiedene Reservierungsarten in einem Objekt zusammengefasst werden.

2. Je nach Einschaltmethode der Reserve:

2.1. Permanente Redundanz – ohne Neuaufbau der Struktur eines Objekts, wenn ein Element ausfällt.

2.2. Dynamische Redundanz, bei der bei Ausfall eines Elements die Schaltungsstruktur neu aufgebaut wird. Es ist wiederum unterteilt:

– für Redundanz durch Ersatz, bei der die Funktionen des Hauptelements erst nach dem Ausfall des Hauptelements auf das Ersatzelement übertragen werden;

– gleitende Reservierung, bei der mehrere Hauptelemente durch ein oder mehrere Reserveelemente reserviert werden, von denen jedes jedes beliebige Hauptelement ersetzen kann (d. h. die Gruppen von Haupt- und Reserveelementen sind identisch).

3. Je nach Reservestatus:

3.1. Geladenes (Hot-)Backup, bei dem Backup-Elemente (oder eines davon) ständig mit den Hauptelementen verbunden sind und sich im gleichen Betriebsmodus wie diese befinden; Es wird verwendet, wenn der Betrieb des Systems nicht unterbrochen werden darf, während ein ausgefallenes Element auf ein Backup-Element umgestellt wird.

3.2. Leichte Redundanz, bei der sich die Backup-Elemente (mindestens eines davon) im Vergleich zu den Hauptelementen in einem weniger belasteten Modus befinden und die Wahrscheinlichkeit ihres Ausfalls in diesem Zeitraum gering ist.

3.3. Entladene (kalte) Redundanz, bei der sich die Backup-Elemente in einem entladenen Modus befinden, bevor sie mit der Ausführung von Funktionen beginnen. In diesem Fall ist ein entsprechendes Gerät zur Aktivierung der Reserve erforderlich. Ein Ausfall entladener Ersatzelemente vor dem Einschalten anstelle des Hauptelements ist ausgeschlossen.

1. Erklären Sie das Konzept eines komplexen Systems und seine Merkmale unter dem Gesichtspunkt der Zuverlässigkeit.

2. Listen Sie vier Gruppen von Elementen komplexer Systeme auf.

3. Erklären Sie die Unterschiede zwischen den Hauptstrukturtypen komplexer Systeme – zerlegt, verbunden und kombiniert.

4. Erklären Sie die Berechnung der Schaltungszuverlässigkeit komplexer Systeme bei der Reihenschaltung von Elementen.

5. Erläutern Sie die Berechnung der Schaltungszuverlässigkeit komplexer Systeme mit Parallelschaltung von Elementen.

6. Erklären Sie den Begriff strukturelle Redundanz.

7. Listen Sie die Arten der Redundanz je nach Schema zum Einschalten der Reserve auf.

8. Listen Sie die Reservierungsarten abhängig von der Art der Einbeziehung der Reserve auf.

9. Listen Sie die Reservierungsarten je nach Zustand des Reservats auf.

80 bis 90 % der beweglichen Maschinenschnittstellen fallen aufgrund von Verschleiß aus. Gleichzeitig werden Effizienz, Genauigkeit, Effizienz, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit von Maschinen verringert. Der Prozess der Wechselwirkung von Oberflächen während ihrer Relativbewegung wird von einer wissenschaftlichen und technischen Disziplin wie der Tribologie untersucht, die die Probleme von Reibung, Verschleiß und Schmierung vereint.

Es gibt vier Arten von Reibung:

1. Trockenreibung entsteht, wenn zwischen den Reibflächen keine Schmierung und keine Verschmutzung vorliegt. Typischerweise geht Trockenreibung mit einer abrupten Bewegung der Oberflächen einher.

2. Grenzreibung wird beobachtet, wenn die Oberflächen der Reibkörper durch eine Schmierstoffschicht mit einer Dicke von 0,1 Mikrometer bis zur Dicke eines Moleküls getrennt sind, die als Grenze bezeichnet wird. Sein Vorhandensein reduziert die Reibungskräfte im Vergleich zur Trockenreibung um das Zwei- bis Zehnfache und reduziert den Verschleiß der Passflächen um das Hundertfache.

3. Halbtrockene Reibung ist Mischreibung, wenn an der Kontaktfläche der Körper die Reibung stellenweise grenzwertig und im übrigen Bereich trocken ist.

4. Flüssigkeitsreibung zeichnet sich dadurch aus, dass die Reibflächen vollständig durch eine dicke Schmiermittelschicht getrennt sind. Schmierstoffschichten, die sich in einem Abstand von mehr als 0,5 Mikrometern von der Oberfläche befinden, können sich relativ zueinander frei bewegen.

Bei der Flüssigkeitsreibung besteht der Bewegungswiderstand aus dem Gleitwiderstand der Schmierstoffschichten relativ zueinander entlang der Dicke der Schmierschicht und hängt von der Viskosität der Schmierflüssigkeit ab.

Dieser Modus zeichnet sich durch einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten aus und ist hinsichtlich seiner Verschleißfestigkeit optimal für die Reibeinheit.

Es ist zu beachten, dass im gleichen Mechanismus manchmal unterschiedliche Arten von Reibung beobachtet werden. Bei einem Verbrennungsmotor beispielsweise sind die Zylinderwände im unteren Teil reichlich geschmiert, wodurch sich bei der Bewegung des Kolbens in der Mitte des Hubs die Reibung der Ringe und des Kolbens an der Zylinderwand der Flüssigkeitsreibung nähert.

Wenn sich der Kolben in der Nähe des oberen Totpunkts bewegt (insbesondere während des Ansaugtakts), verschlechtern sich die Schmierbedingungen für Ringe und Kolben stark, da sich der an den Zylinderwänden verbleibende Ölfilm unter dem Einfluss der hohen Temperatur der Verbrennungsprodukte verändert. Besonders der obere Teil des Zylinders ist schlecht geschmiert. Nach dem Starten eines kalten Motors ist eine Grenz- und sogar Trockenreibung der Kompressionsringe an den Zylinderwänden möglich, was einer der Gründe für einen erhöhten Verschleiß der Zylinder im oberen Teil ist.

Verschleiß ist der Prozess der Zerstörung und Ablösung von Material von der Oberfläche eines festen Körpers und (oder) der Ansammlung seiner Restverformung während der Reibung, die sich in einer allmählichen Änderung der Größe und (oder) Form des Körpers äußert.

Verschleiß wird üblicherweise in zwei Gruppen eingeteilt:

1. Mechanisch – entsteht durch die Schneid- oder Kratzwirkung fester Partikel, die sich zwischen den Reibflächen befinden:

1) abrasiv – Verschleiß der Oberfläche eines Teils, der durch die Schneid- oder Kratzwirkung fester Körper oder Partikel entsteht;

2) erosiv (wasserabrasiv, gasabrasiv, elektroerosiv) – Verschleiß entsteht durch den Aufprall auf die Oberfläche eines Teils eines Stroms aus Flüssigkeit, Gas und festen Partikeln, der sich mit hoher Geschwindigkeit bewegt die Auswirkungen von Entladungen beim Durchgang von elektrischem Strom;

3) Kavitation – Verschleiß entsteht bei der relativen Bewegung eines Feststoffs und einer Flüssigkeit unter Kavitationsbedingungen. Kavitation wird in einer Flüssigkeit beobachtet, wenn der Druck in ihr auf den Sättigungsdampfdruck abfällt, wenn die Kontinuität des Flüssigkeitsstroms unterbrochen wird und sich Kavitationsblasen bilden. Wenn die maximale Größe erreicht ist, beginnen sie mit hoher Geschwindigkeit zuzuschlagen, was zu einem hydraulischen Schlag auf die Metalloberfläche führt;

4) Ermüdung – Verschleiß unter dem Einfluss wechselnder Belastungen. Betroffen sind Zahnräder, Wälz- und Gleitlager;

5) Klebstoff – Verschleiß (Verschleiß durch Festfressen) tritt auf, wenn Metalle während der Reibung aushärten und in Bereichen mit direktem Kontakt der Oberflächen starke Metallbindungen entstehen;

6) Verschleiß beim Reiben ist mechanischer Verschleiß von Gleitbereichen eng anliegender Oberflächen unter Last bei oszillierenden, zyklischen, hin- und hergehenden Relativbewegungen mit kleinen Amplituden.

2. Korrosionsmechanisch – tritt bei der Reibung von Materialien auf, die eine chemische Wechselwirkung mit der Umgebung eingehen:

1) oxidativer Verschleiß – tritt auf, wenn in der Luft oder im Schmiermittel enthaltener Sauerstoff mit dem Metall interagiert und darauf einen Oxidfilm bildet, der bei Reibung das Metall abreibt oder sich vom Metall löst und mit dem Schmiermittel entfernt wird und sich dann wieder bildet ( An Ein Beispiel für oxidativen Verschleiß ist der Verschleiß des oberen Teils der Zylinder eines Verbrennungsmotors unter Einwirkung von Säurekorrosion, der bei niedrigen Wandtemperaturen auftritt, insbesondere bei kaltem Motor.

2) Verschleiß bei Passungsrost besteht in der Bildung von Geschwüren und Korrosionsprodukten in Form von Pulver oder Plaque auf den Oberflächen des gegenseitigen Kontakts der Teile. Der Verschleiß hängt in diesem Fall von den gleichzeitigen Prozessen Mikrohärten, Ermüdung, korrosionsmechanischer und abrasiver Wirkung ab.

Die wichtigsten quantitativen Merkmale des Verschleißes sind Verschleiß, Verschleißrate und Verschleißintensität.

Verschleiß ist die Folge von Abnutzung, definiert in festgelegten Einheiten. Verschleiß (absolut oder relativ) charakterisiert die Veränderung der geometrischen Abmessungen (linearer Verschleiß), der Masse (Gewichtsverschleiß) oder des Volumens (volumetrischer Verschleiß) eines Teils aufgrund von Verschleiß und wird in geeigneten Einheiten gemessen.

Verschleißrate Vi (m/h, g/h, m3/h) – das Verhältnis des Verschleißes U zum Zeitintervall, in dem er auftrat:

Die Verschleißrate J ist das Verhältnis des Verschleißes zum ermittelten Weg L, entlang dem Verschleiß aufgetreten ist, oder die geleistete Arbeit:

Beim linearen Verschleiß ist die Verschleißintensität eine dimensionslose Größe, beim Gewichtsverschleiß wird sie in Masseneinheiten pro Reibungswegeinheit gemessen.

Die Eigenschaft eines Materials, unter bestimmten Reibungsbedingungen Verschleiß zu widerstehen, wird durch die Verschleißfestigkeit charakterisiert – den Kehrwert der Verschleißrate oder -intensität in geeigneten Einheiten.

Während des Maschinenbetriebs bleiben die Verschleißindikatoren von Teilen und Gelenken nicht konstant. Veränderungen des Verschleißes von Teilen im Laufe der Zeit können im Allgemeinen in Form eines von V.F. vorgeschlagenen Modells dargestellt werden. Lorenz. Während der ersten Betriebsphase, der sogenannten Einlaufphase, ist ein relativ schneller Verschleiß der Teile zu beobachten (Abb. 4.1, Abschnitt I). Die Dauer dieses Zeitraums wird durch die Qualität der Oberflächen und die Funktionsweise des Mechanismus bestimmt und beträgt in der Regel 1,5-2 % der Lebensdauer der Reibeinheit. Nach dem Einlaufen beginnt eine Dauerverschleißphase (Abbildung 4.1, Abschnitt II), die über die Haltbarkeit der Gelenke entscheidet. Die dritte Periode – die Periode des katastrophalen Verschleißes (Abb. 4.1, Abschnitt III) – charakterisiert den Grenzzustand des Mechanismus und begrenzt die Ressource. Wie aus den obigen Grafiken ersichtlich ist, hat der Verschleißprozess einen direkten und bestimmenden Einfluss auf das Auftreten von Ausfällen und Störungen von Maschinenreibeinheiten. Die zeitliche Veränderung der Zuverlässigkeitsindikatoren ist identisch mit der Veränderung der Verschleißindikatoren.

Die höhere Steilheit der m = ()-Kurve im Abschnitt II erklärt sich dadurch, dass es mit der Betriebszeit zu Ausfällen kommt, die neben Verschleiß auch durch Ermüdung, Korrosionsversagen oder plastische Verformung verursacht werden.

Unter Einlaufen versteht man den Prozess der Veränderung der Geometrie von Reibflächen und der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberflächenschichten des Materials in der Anfangsperiode der Reibung, der sich unter konstanten äußeren Bedingungen in der Regel in einer Abnahme der Reibungskraft, der Temperatur und des Verschleißes äußert Rate. Der Einlaufvorgang ist durch eine intensive Ablösung von Verschleißprodukten von den Reibflächen, eine erhöhte Wärmeentwicklung und Veränderungen der Mikrogeometrie der Oberflächen gekennzeichnet.

Reis. 4.1 – Kopplungsparameter während des Betriebs ändern:

1 – U tragen; 2 – Verschleißrate V; 3 – Ausfallraten m;

Bei richtiger Wahl des Härteverhältnisses der Teile und der Einlaufmodi beginnt recht schnell die Periode des sogenannten normalen oder stetigen Verschleißes (Abb. 4.1, Abschnitt II). Dieser Zeitraum ist durch eine geringe, annähernd konstante Verschleißrate gekennzeichnet und dauert an, bis sich Änderungen in der Größe oder Form von Teilen auf deren Betriebsbedingungen auswirken oder bis das Material seine Ermüdungsgrenze erreicht.

Die Anhäufung von Änderungen der geometrischen Abmessungen sowie der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Teilen führt zu einer Verschlechterung der Betriebsbedingungen der Schnittstelle. Der Hauptfaktor ist in diesem Fall eine Erhöhung der dynamischen Belastungen aufgrund einer Vergrößerung der Lücken in den Reibpaaren. Infolgedessen beginnt eine Phase katastrophalen oder fortschreitenden Verschleißes (Abb. 4.1, Abschnitt III). Das beschriebene Muster ist bedingt und dient lediglich der Veranschaulichung des Verschleißprozesses von Maschinenelementen.

1) Mikrometermethode. Die Methode basiert auf der Messung mit einem Mikrometer oder einem Messgerät mit Parameteranzeige vor und nach dem Verschleiß.

Nachteile der Methode:

– unvermeidliche Demontage und Montage des Produkts vor und nach der Arbeit, um das Teil zu messen;

– Die festgestellte Größenänderung kann nicht nur eine Folge von Oberflächenverschleiß, sondern auch das Ergebnis einer Teileverformung sein;

– Durch die Demontage und Montage von Produkten während des Betriebs wird die Leistung der Maschinen stark beeinträchtigt.

2) Methode der künstlichen Basen. Es besteht darin, Vertiefungen einer bestimmten Form (Pyramide oder Kegel) und Tiefe auf der Oberfläche zu extrudieren oder auszuschneiden. Durch Beobachtung der Größenänderung des Drucks, deren Beziehung zur Tiefe im Voraus bekannt ist, kann der lokale lineare Verschleiß bestimmt werden. Es werden spezielle Instrumente verwendet, die es ermöglichen, die Löcher von Motorzylindern, Wellen und auch ebenen Flächen mit einer Genauigkeit von 1,5 bis 2 Mikrometern zu bestimmen.

Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass es in den meisten Fällen auch eine vorherige Demontage der Produkte erfordert und daher die gleichen Nachteile wie das Mikrometerverfahren aufweist.

3) Methode zur Messung des Verschleißes durch Gewichtsreduzierung. Basierend auf dem Wiegen des Teils vor und nach dem Verschleiß. Wird normalerweise beim Testen leichter Teile verwendet.

Der Nachteil des Verfahrens besteht darin, dass es möglicherweise nicht akzeptabel ist, wenn Verschleiß auftritt, der nicht nur auf Partikelablösung, sondern auch auf plastische Verformung zurückzuführen ist.

4) Methode zur Analyse des Eisengehalts in Öl. Basierend auf der chemischen Analyse von Asche, die beim Verbrennen einer Ölprobe entsteht. Im Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Probenahmen werden die Gesamtölmenge im Kurbelgehäuse, deren Verlust und die nachgefüllte Ölmenge berücksichtigt.

Diese Analyse ist von wesentlicher Bedeutung, da Verschleißprodukte in der Regel gleichzeitig von mehreren reibenden Teilen abgetrennt werden.

Eine genaue Bestimmung der Eisenmenge wird dadurch erschwert, dass sich große Partikel von Verschleißprodukten an den Kurbelgehäusewänden ablagern können.

5) Methode der radioaktiven Isotope. Dabei wird ein radioaktives Isotop in das Material des zu untersuchenden Teils eingebracht. In diesem Fall gelangt neben Verschleißprodukten auch eine proportionale Menge radioaktiver Isotopenatome in das Öl. Anhand der Intensität ihrer Strahlung in einer Ölprobe kann man beurteilen, wie viel Metall im betrachteten Zeitraum in das Öl gelangt ist.

Vorteile der Methode:

– Es wird der Verschleiß eines bestimmten Teils ermittelt und nicht die Summe mehrerer Teile.

– Die Empfindlichkeit erhöht sich um das Hundertfache.

– Der Forschungsprozess wird beschleunigt.

Nachteile der Methode:

– Es ist eine besondere Vorbereitung der Proben von Testteilen erforderlich.

– Verfügbarkeit spezieller Geräte zur Messung der Strahlungsintensität und zur Ergreifung von Vorsichtsmaßnahmen zum Schutz der menschlichen Gesundheit.

1. Was ist Verschleiß?

2. Nennen Sie die Unterschiede und nennen Sie Beispiele für Trocken-, Grenz-, Halbtrocken- und Flüssigkeitsreibung.

3. Geben Sie eine allgemeine Klassifizierung des Verschleißes an.

4. Geben Sie eine Klassifizierung des mechanischen Verschleißes an.

5. Geben Sie die Klassifizierung des korrosionsmechanischen Verschleißes an.

6. Definieren Sie Verschleißeigenschaften – Verschleiß (linear, volumetrisch, Masse), Verschleißrate und -intensität, Verschleißwiderstand und relativer Verschleißwiderstand.

7. Erklären Sie die Methoden der folgenden experimentellen Methoden zur Bestimmung des Verschleißes: Mikrometerierung, die Methode der künstlichen Basis, die Methode zur Messung des Verschleißes durch Massenreduktion, die Methode zur Analyse des Eisengehalts in Öl, die Methode der radioaktiven Isotope.

Welche Vor- und Nachteile haben die aufgeführten Methoden?

9. Nennen Sie die wichtigsten Methoden zur Reduzierung der Verschleißraten.

5. KORROSIONSSCHÄDEN

Korrosion von Metallen und Legierungen ist deren spontane Zerstörung durch chemische, elektrochemische Wechselwirkung mit der äußeren Umgebung, wodurch sie in einen oxidierten Zustand übergehen und ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften verändern.

Autos, die unter Bedingungen von Staub, hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen eingesetzt werden, sind ausgesprochen anfällig für Korrosionsschäden. In diesem Fall sind die charakteristischsten Elemente Teile aus dünnem Stahlblech der Karosserie, des Rahmens und der Aufhängung, Gewinde- und Schweißverbindungen, Teile der Kraftstoffausrüstung (Auslassventile, der obere Teil der Zylinderlaufbuchsen und Kolbenköpfe) sowie Gasleitungen .

Korrosionsprozesse werden je nach Mechanismus der Wechselwirkung des Metalls mit der Umgebung in zwei Typen unterteilt – chemische und elektrochemische Korrosion sowie 36 Typen, von denen die häufigsten sind:

a) abhängig von der Art der korrosiven Umgebung:

– atmosphärisch, – gasförmig, – flüssig, – unterirdisch (Boden), – biologisch;

b) abhängig von den Bedingungen des Korrosionsprozesses:

– Strukturkorrosion, – Untergrundkorrosion, – interkristalline Korrosion, – Kontaktkorrosion, – Spaltkorrosion, – Spannungskorrosion, – Korrosionskavitation, – Passungsrost;

c) je nach Art der Korrosionszerstörung:

– kontinuierlich, – lokal (lokal).

Chemische Korrosion ist der Prozess der Zerstörung eines Materials durch direkte Wechselwirkung bei hohen Temperaturen mit Luftsauerstoff, Schwefelwasserstoff und Wasserdampf.

Die Hauptbedingung für das Auftreten chemischer Korrosion ist das Fehlen eines elektrisch leitfähigen Mediums, was für Fahrzeugteile nicht typisch ist. Diese Korrosion kann jedoch an einigen Karosserieelementen beobachtet werden. Dadurch werden Auspuffrohre und Schalldämpfer zerstört (ausgebrannt) und Karosserieelemente direkt neben dem Motorauspuffrohr oder Ansaugrohr (z. B. Bus-Karosserieschürze, Heckpuffer bei Pkw) zerstört.

Elektrochemische Korrosion entsteht, wenn das Metall der Umgebung (Elektrolyt) ausgesetzt wird. Es ist mit der Entstehung und dem Fluss von elektrischem Strom von einer Oberfläche zur anderen verbunden.

Die Intensität des elektrochemischen Korrosionsprozesses hängt vom Zugang von Sauerstoff zur Metalloberfläche, der chemischen Zusammensetzung der Legierung, der Dichte der Korrosionsprodukte, die den elektrochemischen Prozess der strukturellen Heterogenität des Metalls stark verlangsamen können, sowie vom Vorhandensein und der Verteilung ab von inneren Spannungen.

Gaskorrosion entsteht bei hohen Temperaturen in einer Umgebung mit aggressiven Gasen und ohne Feuchtigkeit.

Interkristalline Korrosion. Für das bloße Auge unsichtbar, stellt es die Zerstörung von Metall zwischen Kristallen unter Einwirkung wechselnder Belastungen dar.

Kontaktkorrosion entsteht, wenn zwei Metalle unterschiedlichen Potentials zusammengefügt werden und ein Elektrolyt vorhanden ist.

Spannungskorrosion tritt auf, wenn ein Teil durch dynamische oder statische Beanspruchung korrodiert.

Spaltkorrosion kommt besonders häufig bei Karosserien vor, da diese eine große Anzahl an Rissen und Spalten aufweisen. Spaltkorrosion entsteht an Stellen, an denen Bolzen, Nieten und Punktschweißungen angebracht sind.

Korrosive Kavitation ist typisch für Körperteile, die Wasser ausgesetzt sind, wie zum Beispiel den Unterboden. Auf den Boden fallende Feuchtigkeitstropfen sorgen für einen Verschluss von Kavitationsblasen und hydraulischen Stößen.

Wenn Fahrzeuge in einer verschmutzten Atmosphäre betrieben werden, kommt es zu vollständiger Korrosion, beginnend an der Unterseite des Bodens, an der Innenseite der Kotflügel und in den inneren Hohlräumen von Türen und Antriebselementen (Schwellen, Querträger, Verstärkungen). Im Innenraum tritt es meist unter den Fußmatten auf.

Lokale Korrosion kann interkristallin und in Form von Geschwüren, Flecken und Fäden auftreten. Korrosion in Form von Geschwüren hinterlässt einzelne Zerstörungsherde auf dem Metall, bei dünnen Blechen auch durchgehende. Lochfraß tritt an Teilen auf, die mit Passivierungsfilmen versehen sind, und hat die Form von Punkten; die Produkte fallen in Form von Säulen aus. Filamentkorrosion ähnelt in ihrer Natur der interkristallinen Korrosion und tritt unter einer Farbschicht oder einer anderen Schutzbeschichtung in Form eines Wickelfadens auf, der tief in das Metall eindringt.

Korrosionsschutzmethoden werden herkömmlicherweise in drei Gruppen eingeteilt:

a) Methoden zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit von Metallen:

– Auftragen von Farben und Lacken, galvanischen (Verchromen, Vernickeln, Verzinken), chemischen (Oxidation, Phosphatieren) oder plastischen (Flammen-, Wirbel- und andere Spritzverfahren) Schutzbeschichtungen;

– die Verwendung von Legierungen mit homogener Zusammensetzung oder mit Legierungszusätzen, beispielsweise Chrom, Aluminium, Silizium;

b) Methoden zur Beeinflussung der Umwelt – Abdichten von Fugen, Beseitigung von Lücken, Einbringen von Korrosionsschutzzusätzen in die Umgebung von Betriebsstoffen;

c) kombinierte Methoden.

1. Erklären Sie das Konzept und die Bedeutung des Korrosionsproblems für den Straßenverkehr.

2. Listen Sie die Korrosionsarten in Abhängigkeit von der Art der korrosiven Umgebung, den Bedingungen für das Auftreten von Korrosionszerstörung und der Art der Korrosionszerstörung auf.

3. Was sind die Mechanismen der chemischen und elektrochemischen Korrosion?

4. Nennen Sie die wichtigsten Methoden zur Korrosionsbekämpfung und erläutern Sie sie anhand konkreter Beispiele.

6. TECHNISCHE DIAGNOSTIK

6.1. Grundkonzepte der technischen Diagnostik Die Diagnostik ist ein Wissenschaftszweig, der die verschiedenen Zustände eines technischen Objekts untersucht, über Methoden zur Bestimmung des Zustands eines technischen Objekts zum gegenwärtigen Zeitpunkt und zur Beurteilung des Zustands in der Vergangenheit und Zukunft verfügt.

Der technische Zustand einer Maschine (Komponente, Einheit) wird anhand von Parametern beurteilt, die in strukturelle und diagnostische Parameter unterteilt werden.

Ein Strukturparameter ist eine physikalische Größe, die den technischen Zustand (Betriebsfähigkeit) einer Maschine direkt charakterisiert (z. B. die Abmessungen zusammenpassender Teile und die Lücken zwischen ihnen); sie wird durch direkte Messungen bestimmt.

Ein Diagnoseparameter ist eine physikalische Größe, die indirekt den Zustand der Maschine charakterisiert (z. B. die Menge der in das Kurbelgehäuse eindringenden Gase, Motorleistung, Ölverschwendung, Klopfen usw.); Es wird mit Diagnosetools überwacht. Diagnostische Parameter spiegeln Veränderungen in strukturellen Parametern wider.

Es besteht ein gewisser quantitativer Zusammenhang zwischen den strukturellen und entsprechenden diagnostischen Parametern. Beispielsweise wird die Größe der Lücken in den Schnittstellen von Zylinder-Kolben-Gruppen (CPG) anhand der Menge der in das Kurbelgehäuse eindringenden Gase und der Verschwendung von Kurbelgehäuseöl diagnostiziert; die Größe der Lücken in den Kurbelwellenlagern – entsprechend dem Druck in der Ölleitung; der Verdünnungsgrad der Batterie – entsprechend der Dichte des Elektrolyten.

Ein quantitatives Maß für Zustandsparameter (strukturell und diagnostisch) sind ihre Werte, die nominell, akzeptabel, begrenzt und aktuell sein können (Abb. 6.1).

Der Nennwert des Parameters entspricht dem rechnerisch ermittelten Wert und wird vom Hersteller gemäß den Spezifikationen garantiert. Bei neuen und überholten Bauteilen wird der Nennwert eingehalten.

Der zulässige Wert (Abweichung) eines Parameters ist sein Grenzwert, bei dem eine Komponente der Maschine nach der Kontrolle ohne Wartungs- oder Reparaturarbeiten betrieben werden darf. Dieser Wert ist in der technischen Dokumentation zur Maschinenwartung und -reparatur angegeben. Wenn der Parameterwert akzeptabel ist, arbeitet das Bauteil der Maschine bis zur nächsten geplanten Inspektion zuverlässig.

Der Grenzwert eines Parameters ist der größte oder kleinste Wert eines Parameters, den eine Betriebskomponente haben kann. Gleichzeitig ist ein Weiterbetrieb des Bauteils oder der gesamten Maschine ohne Reparatur aufgrund eines starken Anstiegs der Verschleißrate der Gelenke, einer übermäßigen Verschlechterung der Effizienz der Maschine oder einer Verletzung von Sicherheitsanforderungen nicht akzeptabel.

Abbildung 6.1. Definition der Begriffe „Nennwert“, „Zulässigkeit“ und „Grenzwert“ eines Parameters: I – Betriebs- und Gebrauchszustand;

II – Zustand vor dem Ausfall (funktionsfähig, aber fehlerhaft);

III – funktionsunfähiger (bzw. fehlerhafter) Zustand Der aktuelle Wert des Parameters ist der Wert des Parameters zu jedem bestimmten Zeitpunkt.

Grenzwerte von Zustandsparametern werden, je nachdem, nach welchen Kriterien (Zeichen) sie ermittelt werden, in drei Gruppen eingeteilt:

- technisch;

– technisch und wirtschaftlich;

– technologisch (Qualität).

Technische Kriterien (Zeichen) charakterisieren den Grenzzustand der Komponenten, wenn diese aus technischen Gründen ihre Funktion nicht mehr erfüllen können (z. B. führt eine maximale Erhöhung der Kettenteilung über 40 % des Nennwertes dazu, dass diese auf den Kettenrädern durchrutscht und herunterfällt ausgeschaltet) oder wenn der weitere Betrieb der Anlage zu einem Notausfall führt (z. B. führt der Betrieb bei maximalem Öldruck in der Leitung zum Ausfall des Dieselmotors).

Technische und wirtschaftliche Kriterien, die den Grenzzustand charakterisieren, deuten auf eine Verschlechterung der Nutzungseffizienz des Objekts aufgrund einer Änderung des technischen Zustands hin (z. B. bei extremem Verschleiß des CPG steigt die Ölverbrennung im Kurbelgehäuse um mehr als 3,5 %, was darauf hindeutet Unangemessenheit der Arbeit an einem solchen Motor).

Technologische Kriterien kennzeichnen eine starke Verschlechterung der Arbeitsqualität aufgrund des Grenzzustands der Arbeitsteile von Maschinen.

Basierend auf dem Umfang und der Art der Informationen werden diagnostische Parameter unterteilt in:

a) zum Allgemeinen (Integral);

b) Element für Element.

Allgemeine Parameter sind Parameter, die den technischen Zustand des Gesamtobjektes charakterisieren. In den meisten Fällen geben sie keinen Aufschluss über eine konkrete Fehlfunktion der Maschine.

In Bezug auf den Straßenverkehr sind dies unter anderem:

Leistung an den Antriebsrädern, Motorleistung, Kraftstoffverbrauch, Bremsweg, Vibration, Lärm usw.

Element-für-Element-Parameter sind Parameter, die auf eine ganz bestimmte Fehlfunktion einer Maschineneinheit oder eines Mechanismus hinweisen.

6.2. Aufgaben der technischen Diagnostik Die Hauptaufgaben der technischen Diagnostik sind:

– Festlegung von Art und Umfang der Wartungsarbeiten an der Maschine nach Ablauf einer bestimmten Betriebszeit;

– Bestimmung der Restlebensdauer der Maschine und des Grades ihrer Bereitschaft zur Durchführung mechanisierter Arbeiten;

– Umsetzung der Qualitätskontrolle präventiver Maßnahmen während der Wartung;

– Ermittlung der Ursachen und Art von Störungen, die während des Einsatzes der Maschine auftreten.

Die Hauptaufgabe der technischen Diagnostik besteht darin, den technischen Zustand eines Objekts (einer Maschine) zum erforderlichen Zeitpunkt festzustellen. Bei der Lösung dieses Problems werden je nach Zeitpunkt, zu dem es erforderlich ist, den technischen Zustand der Maschine zu ermitteln, drei miteinander verbundene und komplementäre Richtungen unterschieden:

– technische Diagnostik, d.h. Ermittlung des technischen Zustands der Maschine, in der sie sich derzeit befindet;

– technische Prognosen, d.h. wissenschaftliche Vorhersage des technischen Zustands einer Maschine, in dem sie sich zu einem späteren Zeitpunkt befinden wird;

– technische Genetik, d.h. Bestimmung des technischen Zustands der Maschine, in dem sie sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit befand (in der Fachliteratur wird häufig der Begriff „Rückblick“ anstelle des Begriffs „technische Genetik“ verwendet).

Die Einführung der technischen Diagnostik ermöglicht:

– Reduzierung der Ausfallzeiten von Autos und anderen Maschinen aufgrund technischer Störungen um das 2- bis 2,5-fache durch Vermeidung von Ausfällen; Erhöhen Sie die Zeit zwischen Reparaturen von Montageeinheiten und Maschinenbaugruppen um das 1,3- bis 1,5-fache.

– Vermeiden Sie eine vorzeitige Demontage von Einheiten und Komponenten und reduzieren Sie dadurch den Verschleiß von Teilen und Verbindungen.

– die Überholungsdauer der Maschinen, ihrer Komponenten und Baugruppen voll auszuschöpfen, was eine deutliche Reduzierung des Ersatzteilverbrauchs gewährleistet; PRAKTISCHER LEITFADEN Brandschutz einer Organisation (Unternehmen) für Manager von Objekten verschiedener Funktionszwecke Minsk 2014 Inhalt Einleitung Kapitel 1. Gesetzliche Regelung der Organisation eines Brandschutzsystems Welche Rechtsakte regeln die Fragen der Gewährleistung des Brandschutzes in... ”

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PRÜFUNG

„Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie und Diagnostik“

Übung

Basierend auf den Ergebnissen der Prüfung von Produkten auf Zuverlässigkeit gemäß Plan [ N v z ] Für die Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren wurden folgende Ausgangsdaten erhoben:
- 5 Beispielwerte der Zeit bis zum Ausfall (Einheit: Tausend Stunden): 4,5; 5.1; 6,3; 7,5; 9.7.
- 5 Beispielwerte der Betriebszeit vor der Zensur (d. h. 5 Produkte blieben bis zum Abschluss der Tests in funktionsfähigem Zustand): 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10.0.

Definieren:

- Punktschätzung der durchschnittlichen Zeit bis zum Ausfall;

- mit Konfidenzwahrscheinlichkeit niedrigere Konfidenzgrenzen und;
- Zeichnen Sie die folgenden Diagramme maßstabsgetreu:

Verteilungsfunktion;

Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs;

obere Vertrauensgrenze;

untere Vertrauensgrenze.

Einführung

Der Berechnungsteil der praktischen Arbeit beinhaltet eine Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren anhand vorgegebener statistischer Daten.

Bewertung der Zuverlässigkeitsindikatoren Hierbei handelt es sich um numerische Werte von Indikatoren, die auf der Grundlage der Ergebnisse von Beobachtungen von Objekten unter Betriebsbedingungen oder spezieller Zuverlässigkeitstests ermittelt werden.

Bei der Ermittlung von Zuverlässigkeitsindikatoren sind zwei Möglichkeiten möglich:

Die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist bekannt;

Die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist nicht bekannt.

Im ersten Fall kommen parametrische Bewertungsverfahren zum Einsatz, bei denen zunächst die in der Berechnungsformel des Indikators enthaltenen Parameter des Verteilungsgesetzes bewertet werden und anschließend der Zuverlässigkeitsindikator in Abhängigkeit der geschätzten Parameter des Verteilungsgesetzes ermittelt wird.

Im zweiten Fall kommen nichtparametrische Methoden zum Einsatz, bei denen Zuverlässigkeitsindikatoren direkt aus experimentellen Daten ermittelt werden.

KURZE THEORETISCHE INFORMATIONEN

Quantitative Indikatoren für die Zuverlässigkeit von Schienenfahrzeugen können aus repräsentativen statistischen Daten über Ausfälle während des Betriebs oder als Ergebnis spezieller Tests ermittelt werden, die unter Berücksichtigung der Betriebseigenschaften der Struktur, des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Reparaturen und anderer Faktoren durchgeführt werden.

Die Stichprobenmethode kann auf zwei Arten verwendet werden:

Einfache Zufallsauswahl;

Zufällige Auswahl nach typischen Gruppen.

Durch die Aufteilung der Stichprobenpopulation in typische Gruppen (z. B. nach Gondelwagenmodellen, nach Baujahren usw.) erhöht sich die Genauigkeit bei der Schätzung der Merkmale der Gesamtpopulation.

Bei der Berechnung einer Schätzung versucht man normalerweise, eine Methode zu wählen, die konsistent, unvoreingenommen und effizient ist. Eine konsistente Schätzung ist eine solche, die mit zunehmender Anzahl der Beobachtungsobjekte in der Wahrscheinlichkeit dem wahren Wert des Indikators konvergiert (Bedingung 1).

Als unvoreingenommen wird eine Schätzung bezeichnet, deren mathematische Erwartung dem wahren Wert des Zuverlässigkeitsindikators entspricht (Bedingung 2).

Als effektiv wird eine Schätzung bezeichnet, deren Varianz im Vergleich zu den Streuungen aller anderen Schätzungen am geringsten ist (Bedingung 3).

Wenn die Bedingungen (2) und (3) nur erfüllt sind, wenn N gegen Null tendieren, dann werden solche Schätzungen als asymptotisch erwartungstreu bzw. asymptotisch effizient bezeichnet.

Konsistenz, Unvoreingenommenheit und Effizienz sind qualitative Merkmale von Bewertungen. Die Bedingungen (1)–(3) ermöglichen eine endliche Anzahl von Objekten N Beobachtungen, schreiben Sie nur eine ungefähre Gleichheit auf

a~â(N)

Somit ist die Schätzung des Zuverlässigkeitsindikators â( N ), berechnet aus einem Beispielsatz von Volumenobjekten N wird als Näherungswert des Zuverlässigkeitsindikators für die Gesamtbevölkerung verwendet. Diese Schätzung wird als Punktschätzung bezeichnet.

Die Ausgangsdaten zur Bewertung der Zuverlässigkeitsindikatoren werden durch den Beobachtungsplan ermittelt. Die Ausgangsdaten für den Plan ( N V Z ) sind:

Ausgewählte Werte für die Zeit bis zum Ausfall;

Ausgewählte Betriebsstunden von Maschinen, die im Beobachtungszeitraum betriebsbereit blieben.

Die Betriebszeit von Maschinen (Produkten), die während der Prüfung betriebsbereit blieben, wird als Betriebszeit vor der Zensur bezeichnet.

Die Zensur (Abschaltung) auf der rechten Seite ist ein Ereignis, das dazu führt, dass Tests oder Betriebsbeobachtungen eines Objekts vor dem Einsetzen des Ausfalls (Grenzzustand) abgebrochen werden.

Gründe für die Zensur sind:

Unterschiedliche Zeiten für den Beginn und (oder) das Ende der Prüfung oder des Betriebs von Produkten;

Aus organisatorischen Gründen oder aufgrund von Ausfällen von Komponenten, deren Zuverlässigkeit nicht untersucht wurde, werden einige Produkte aus der Prüfung oder dem Betrieb genommen;

Überführung von Produkten von einem Anwendungsmodus in einen anderen während des Testens oder Betriebs;

Die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit aller getesteten Produkte vor Ausfällen zu bewerten.

Die Betriebszeit vor der Zensur ist die Betriebszeit des Objekts vom Beginn des Tests bis zum Beginn der Zensur. Eine Stichprobe, deren Elemente die Werte der Zeit bis zum Ausfall und vor der Zensur sind, wird als zensierte Stichprobe bezeichnet.

Eine einmal zensierte Stichprobe ist eine zensierte Stichprobe, bei der die Werte aller Zeiten vor der Zensur einander gleich sind und nicht kleiner sind als die längste Zeit vor dem Scheitern. Wenn die Werte der Betriebszeit vor der Zensur in der Stichprobe nicht gleich sind, wird eine solche Stichprobe wiederholt zensiert.

Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren MITTELS NICHTPARAMETRICHER METHODE

1 . Wir ordnen die Zeit bis zum Scheitern und die Zeit bis zur Zensur in einer allgemeinen Variationsreihe in nicht abnehmender Reihenfolge der Zeit an (markiert ist die Zeit vor der Zensur). *): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5,1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Wir berechnen Punktschätzungen der Verteilungsfunktion für die Betriebszeit anhand der Formel:

Wo ist die Anzahl der funktionalen Produkte? J -ter Fehler in der Variationsreihe.

3. Wir berechnen die Punktschätzung der durchschnittlichen Zeit bis zum Ausfall anhand der Formel:

Wo;

Tausend Stunde.

4. Die Punktschätzung des störungsfreien Betriebs pro tausend Stunden wird nach folgender Formel ermittelt:

Wo;

5. Wir berechnen Punktschätzungen nach der Formel:

6. Basierend auf den berechneten Werten erstellen wir Diagramme der Bund Zuverlässigkeitsfunktionen.

7. Die untere Vertrauensgrenze für die durchschnittliche Zeit bis zum Ausfall wird nach folgender Formel berechnet:

Wo ist das Quantil der Normalverteilung, das der Wahrscheinlichkeit entspricht? Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau.

Konfidenzwahrscheinlichkeit entsprechend den Bedingungen der Aufgabe. Wir wählen den entsprechenden Wert aus der Tabelle aus.

Tausend Stunde.

8 Wir berechnen die Werte der oberen Vertrauensgrenze für die Verteilungsfunktion nach der Formel:

Dabei ist das Quantil der Chi-Quadrat-Verteilung mit der Anzahl der Freiheitsgrade. Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau Q.

Die geschweiften Klammern in der letzten Formel bedeuten, dass der ganzzahlige Teil der in diesen Klammern eingeschlossenen Zahl genommen wird.

Für;
Für;
Für;
Für;
Für.

9. Die Werte der unteren Vertrauensgrenze der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs werden durch die Formel bestimmt:

10. Die untere Vertrauensgrenze der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs bei einer gegebenen Betriebszeit, tausend Stunden, wird durch die Formel bestimmt:

Wo; .

Jeweils

11. Basierend auf den berechneten Werten erstellen wir Diagramme der Funktionen der oberen Konfidenzgrenze und der unteren Konfidenzgrenze als zuvor erstellte Modelle von Punktschätzungen und

Fazit zur geleisteten Arbeit

Bei der Untersuchung der Ergebnisse der Prüfung von Produkten auf Zuverlässigkeit gemäß Plan [ N v z ] wurden folgende Zuverlässigkeitsindikatoren ermittelt:

Punktschätzung der mittleren Zeit bis zum Ausfall in tausend Stunden;
- Punktschätzung der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs pro tausend Betriebsstunden;
- mit Konfidenzwahrscheinlichkeit niedrigere Konfidenzgrenzen tausend Stunden und;

Unter Verwendung der gefundenen Werte der Verteilungsfunktion, der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs, der oberen Vertrauensgrenze und der unteren Vertrauensgrenze wurden Diagramme erstellt.

Basierend auf den durchgeführten Berechnungen ist es möglich, ähnliche Probleme zu lösen, mit denen Ingenieure in der Produktion konfrontiert sind (z. B. beim Betrieb von Waggons auf der Bahn).

Referenzliste
Chetyrkin E. M., Kalikhman I. L. Wahrscheinlichkeit und Statistik. M.: Finanzen und Statistik, 2012. 320 S.
Zuverlässigkeit technischer Systeme: Handbuch / Ed. I. A. Uschakowa. M.: Radio und Kommunikation, 2005. 608 S.
Zuverlässigkeit technischer Produkte. Ein praktischer Leitfaden zur Standardisierung, Bestätigung und Bereitstellung. M.: Verlag für Normen, 2012. 328 S.
Methodische Anleitung. Zuverlässigkeit in der Technik. Methoden zur Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren basierend auf experimentellen Daten. RD 50-690-89. Eingeben. S. 01.01.91, M.: Standards Publishing House, 2009. 134 S. Gruppe T51.
Bolyshev L. N., Smirnov N. V. Tabellen der mathematischen Statistik. M.: Nauka, 1983. 416 S.
Kiselev S.N., Savoskin A.N., Ustich P.A., Zainetdinov R.I., Burchak G.P. Zuverlässigkeit mechanischer Systeme des Schienenverkehrs. Lernprogramm. M.: MIIT, 2008 -119 S.

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Die Grundlagen der Zuverlässigkeits- und Diagnosetheorie werden in Bezug auf die umfangreichste Komponente des Systems Mensch – Auto – Straße – Umwelt skizziert. Es werden grundlegende Informationen über die Qualität und Zuverlässigkeit des Autos als technisches System präsentiert. Es werden grundlegende Begriffe und Definitionen gegeben, Zuverlässigkeitsindikatoren komplexer und zergliederter Systeme sowie Methoden zu deren Berechnung angegeben. Dabei wird auf die physikalischen Grundlagen der Fahrzeugzuverlässigkeit, Methoden zur Verarbeitung von Zuverlässigkeitsinformationen und Methoden der Zuverlässigkeitsprüfung geachtet. Der Platz und die Rolle der Diagnose im System der Fahrzeugwartung und -reparatur unter modernen Bedingungen werden aufgezeigt.
Für Universitätsstudenten.

Die Konzepte „Qualität“ und „Zuverlässigkeit“ von Maschinen.
Das Leben der modernen Gesellschaft ist ohne den Einsatz von Maschinen unterschiedlichster Bauart und Zwecksetzung, die Energie, Materialien und Informationen umwandeln und das Leben der Menschen und die Umwelt verändern, undenkbar.
Trotz der enormen Vielfalt aller Maschinen werden im Verlauf ihrer Entwicklung einheitliche Kriterien zur Beurteilung des Grades ihrer Perfektion herangezogen.

Unter Marktbedingungen erfordert die Schaffung der meisten neuen Maschinen die Einhaltung der wichtigsten Voraussetzung für die Wettbewerbsfähigkeit, nämlich die Ausstattung mit neuen Funktionen und hohe technische und wirtschaftliche Indikatoren für ihre Nutzung.
Für den effizienten Einsatz von Maschinen ist eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit erforderlich.

Die internationale Norm ISO 8402 - 86 (ISO – International Organization Standardization) gibt die folgende Definition: „Qualität ist die Gesamtheit der Eigenschaften und Merkmale eines Produkts oder einer Dienstleistung, die ihm die Fähigkeit verleihen, angegebene oder erwartete Bedürfnisse zu befriedigen.“

INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort
Einführung
Kapitel 1. Zuverlässigkeit ist die wichtigste Eigenschaft der Produktqualität
1.1. Die Qualität von Produkten und Dienstleistungen ist der wichtigste Indikator für die erfolgreiche Tätigkeit von Unternehmen im Transport- und Straßensektor
1.2. Die Konzepte „Qualität“ und „Zuverlässigkeit“ von Maschinen
1.3. Zuverlässigkeit und universelle Probleme
Kapitel 2. Grundlegende Konzepte, Begriffe und Definitionen im Bereich der Zuverlässigkeit
2.1. Objekte, die im Bereich der Zuverlässigkeit betrachtet werden
2.1.1. Allgemeine Konzepte
2.1.2. Klassifizierung technischer Systeme
2.2. Grundzustände eines Objekts (technisches System)
2.3. Übergang eines Objekts in verschiedene Zustände. Arten und Merkmale von Ausfällen technischer Systeme
2.4. Grundlegende Konzepte, Begriffe und Definitionen im Bereich Zuverlässigkeit
2.5. Zuverlässigkeitsindikatoren
2.6. Zuverlässigkeitskriterien für nicht wiederherstellbare Systeme
2.7. Zuverlässigkeitskriterien für wiederhergestellte Systeme
2.8. Haltbarkeitsindikatoren
2.9. Lagerfähigkeitsindikatoren
2.10. Wartbarkeitsindikatoren
2.11. Umfassende Zuverlässigkeitsindikatoren
Kapitel 3. Erhebung, Analyse und Verarbeitung von Betriebsdaten zur Produktzuverlässigkeit
3.1. Ziele und Zielsetzungen des Sammelns von Informationen und der Bewertung der Maschinenzuverlässigkeit
3.2. Grundsätze zum Sammeln und Systematisieren von Betriebsinformationen zur Produktzuverlässigkeit
3.3. Konstruktion einer empirischen Verteilung und statistische Bewertung ihrer Parameter
3.4. Time-to-Failure-Verteilungsgesetze, die am häufigsten in der Zuverlässigkeitstheorie verwendet werden
3.5. Laplace-Transformation
3.6. Konfidenzintervall und Konfidenzwahrscheinlichkeit
Kapitel 4. Zuverlässigkeit komplexer Systeme
4.1. Komplexes System und seine Eigenschaften
4.2. Zuverlässigkeit zerstückelter Systeme
Kapitel 5. Mathematische Modelle des zuverlässigen Funktionierens technischer Elemente und Systeme
5.1. Allgemeines Zuverlässigkeitsmodell eines technischen Elements
5.2. Allgemeines Modell der Systemzuverlässigkeit anhand von Integralgleichungen
5.2.1. Grundlegende Notationen und Annahmen
5.2.2. Zustandsmatrix
5.2.3. Übergangsmatrix
5.3. Zuverlässigkeitsmodelle für nicht wiederherstellbare Systeme
Kapitel 6. Lebenszyklus eines technischen Systems und die Rolle der wissenschaftlichen und technischen Vorbereitung der Produktion zur Sicherstellung seiner Qualitätsanforderungen
6.1. Lebenszyklusstruktur eines technischen Systems
6.2. Umfassendes Produktqualitätssicherungssystem
6.3. Qualitätsniveaubewertung und Zuverlässigkeitsmanagement
6.3.1. Internationale Qualitätsstandards ISO 9000-2000-Reihe
6.3.2. Qualitätskontrolle und ihre Methoden
6.3.3. Methoden der Qualitätskontrolle, Analyse von Fehlern und deren Ursachen
6.4. Technisches und wirtschaftliches Management der Produktzuverlässigkeit
6.5. Sieben einfache statistische Methoden zur Qualitätsbewertung, die in ISO 9000-Standards verwendet werden
6.5.1. Klassifizierung statistischer Qualitätskontrollmethoden
6.5.2. Datenschichtung
6.5.3. Grafische Darstellung von Daten
6.5.4. Pareto-Diagramm
6.5.5. Ursache-Wirkungs-Diagramm
6.5.6. Streudiagramm
6.5.7. Checkliste
6.5.8. Steuerkarte
Kapitel 7. Das physikalische Wesen der Prozesse zur Veränderung der Zuverlässigkeit von Strukturelementen von Autos während ihres Betriebs
7.1. Ursachen für Leistungsverluste und Schadensarten an Maschinenelementen
7.2. Physikalisch-chemische Prozesse der Materialzerstörung
7.2.1. Klassifizierung physikalischer und chemischer Prozesse
7.2.2. Prozesse der mechanischen Zerstörung von Feststoffen
7.2.3. Alterung von Materialien
7.3. Ausfälle basierend auf Festigkeitsparametern
7.4. Tribologische Ausfälle
7.5. Verschleißarten von Autoteilen
7.6. Ausfälle aufgrund von Korrosionsparametern
7.7. Verschleißtabelle und Methoden zur Messung des Verschleißes von Autoteilen
7.8. Methoden zur Bestimmung des Verschleißes von Maschinenteilen
7.8.1. Periodische Verschleißmessung
7.8.2. Kontinuierliche Verschleißmessung
7.9. Der Einfluss von Restverformungen und Materialalterung auf den Verschleiß von Teilen
7.10. Beurteilung der Zuverlässigkeit von Fahrzeugelementen und technischen Systemen während ihrer Konstruktion
7.11. Die gebräuchlichsten Methoden und Techniken zur Gewährleistung und Vorhersage der Zuverlässigkeit bei der Herstellung von Maschinen
Kapitel 8. Maschinenwartungs- und Reparatursystem
8.1. Maschinenwartungs- und Reparatursysteme, ihr Wesen, Inhalt und Konstruktionsprinzipien
8.2. Anforderungen an das Wartungs- und Reparatursystem und Methoden zur Bestimmung der Häufigkeit ihrer Umsetzung
8.3. Maschinenbedienung in Extremsituationen
Kapitel 9. Diagnose als Methode zur Überwachung und Sicherstellung der Fahrzeugzuverlässigkeit im Betrieb
9.1. Allgemeine Informationen zur Diagnostik
9.2. Grundbegriffe und Terminologie der technischen Diagnostik
9.3. Diagnosewert
9.4. Diagnoseparameter, Ermittlung von Grenz- und zulässigen Werten technischer Zustandsparameter
9.5. Grundlagen der Kfz-Diagnose
9.6. Organisation der Fahrzeugdiagnose im Wartungs- und Reparatursystem
9.7. Arten der Autodiagnose
9.8. Diagnose von Fahrzeugkomponenten bei Reparaturen
9.9. Diagnose des Zustands der Zylinder-Kolben-Gruppe
9.10. Das Konzept der Gerätediagnose unter modernen Bedingungen
9.11. Die technische Diagnostik ist ein wichtiges Element der technologischen Zertifizierung von Dienstleistungen von Dienstleistungsunternehmen
9.12. Management der Zuverlässigkeit und des technischen Zustands von Maschinen basierend auf Diagnoseergebnissen
9.13. Fahrzeugdiagnose und -sicherheit
9.14. Diagnose des Bremssystems
9.15. Diagnose von Scheinwerfern
9.16. Diagnose von Federung und Lenkung
Abschluss
Referenzliste.

1.1. Grundlagen der Zuverlässigkeitstheorie

a) Zuverlässigkeit und Lösung von Problemen bei der Beschleunigung des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts.

Da die Technologie immer komplexer wird, sich die Einsatzbereiche erweitern, der Automatisierungsgrad zunimmt und Lasten und Geschwindigkeiten zunehmen, nehmen Zuverlässigkeitsprobleme immer mehr an Bedeutung zu. Ihre Lösung ist eine der Hauptquellen zur Steigerung der Effizienz von Geräten und zur Einsparung von Material-, Arbeits- und Energiekosten.

Beispiel 1. Die Kosten einer 10 %igen Verlängerung der Lebensdauer von Autoreifen betragen 0,2 % ihrer Kosten. Eine erhöhte Zuverlässigkeit der Reifen führt zu einer entsprechenden Reduzierung des Bedarfs. Infolgedessen betragen die Kosten für die Herstellung von Reifen, die eine Lösung für ein bestimmtes Transportproblem bieten, 0,898 ihrer ursprünglichen Kosten.

Aufgrund der zunehmenden Komplexität der Geräte sind die Kosten für Störungen im Betrieb deutlich gestiegen.

Beispiel 2. Der Bagger E-652 ersetzt die Arbeit von 150 Baggern. Eine Stunde Ausfallzeit führt zu erheblichen Materialverlusten.

Unzureichend hohe Zuverlässigkeit ist einer der Hauptgründe für unverhältnismäßig hohe Kosten für Wartung, Reparatur von Geräten und Herstellung von Ersatzteilen.

Beispiel 3. Um Traktoren funktionstüchtig zu halten, wird während ihrer Lebensdauer doppelt so viel Geld für Reparaturen und Wartung ausgegeben wie für den Neukauf.

b) Grundlegende Konzepte der Zuverlässigkeit.

Zuverlässigkeit ist eine Eigenschaft des Systems rechtzeitig bewahren innerhalb festgelegter Grenzen die Werte aller Parameter, die die Fähigkeit charakterisieren, die erforderlichen Funktionen in bestimmten Nutzungsarten, Wartung, Reparatur, Lagerung und Transport auszuführen.

Zuverlässigkeit ist eine komplexe, aber dennoch klar (auf GOST-Ebene) geregelte Eigenschaft des Systems.

Betrachten wir der Reihe nach, entsprechend den Ursache-Wirkungs-Beziehungen, die grundlegenden Konzepte, die zur Beschreibung der Zuverlässigkeit verwendet werden.

Zuverlässigkeit als komplexe Eigenschaft eines Systems wird durch eine Kombination von vier einfacheren Eigenschaften bestimmt, nämlich: Zuverlässigkeit, Haltbarkeit, Wartbarkeit und Lagerfähigkeit. Darüber hinaus kann es je nach Konstruktions- und Betriebsmerkmalen des Systems vorkommen, dass die eine oder andere Eigenschaft (oder Eigenschaften) nicht in die Zuverlässigkeit einbezogen wird. Wenn beispielsweise ein Wälzlager nicht repariert werden kann, ist die Reparaturfähigkeit nicht in der Zuverlässigkeitseigenschaft enthalten. Die Klassifizierung der Zuverlässigkeitseigenschaften ist in Abb. dargestellt. 1.1.

Zuverlässigkeit ist eine Eigenschaft des Systems ständig Bei längerem Betrieb einen Betriebszustand aufrechterhalten manche(angegebene) Zeit bzw manche(gegebene) Betriebszeit.

Haltbarkeit ist die Eigenschaft eines Systems, solange zu funktionieren ultimativ Zustand gemäß dem festgelegten Verfahren für Wartung und Reparatur.

Wartbarkeit ist eine Eigenschaft eines Systems bestehend in der Anpassungsfähigkeit an Warnung und Erkennung Vorbedingungen, Ausfälle und Schäden, Aufrechterhaltung und Wiederherstellung eines Betriebszustandes durch Wartung und Reparatur.

Lagerfähigkeit ist die Eigenschaft eines Systems, die Werte von Indikatoren für Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Wartbarkeit während und nach der Lagerung und (oder) dem Transport beizubehalten.

Bei der Ermittlung der Zuverlässigkeitseigenschaften wurden Konzepte verwendet, die verschiedene Zustände des Systems definieren. Ihre Klassifizierung ist in Abb. dargestellt. 1.2.

Wartungsfähig – der Zustand des Systems, dem es derzeit entspricht alle Anforderungen, etabliert als in Relation Hauptparameter, Charakterisierung der Funktionsweise des Systems und in Bezug auf kleinere Parameter, charakterisierend Benutzerfreundlichkeit, Aussehen usw.

Fehlerhaft – der Zustand des Systems, in dem es sich derzeit befindet aus den Anforderungen, die sowohl in Bezug auf festgelegt wurden hauptsächlich, so und sekundär Parameter.

Betriebsfähig – der Zustand des Systems, dem es derzeit entspricht alle Anforderungen in Bezug auf gegründet Hauptparameter.

Inoperativ – der Zustand des Systems, in dem es sich derzeit befindet stimmt nicht mit mindestens einem überein aus den Anforderungen für Hauptparameter.

Limit – ein Zustand eines Systems, in dem es vorübergehend oder dauerhaft nicht betrieben werden kann. Die Grenzzustandskriterien für verschiedene Systeme sind unterschiedlich und werden in der behördlichen und technischen Entwurfs- oder Betriebsdokumentation festgelegt.

Aus den obigen Definitionen folgt, dass ein fehlerhaftes System betriebsbereit sein kann (z. B. ein Auto mit beschädigtem Karosserielack), aber auch ein nicht funktionsfähiges System fehlerhaft sein kann.

Der Übergang eines Systems von einem Zustand in einen anderen erfolgt als Folge eines Ereignisses. Die Klassifizierung der Ereignisse ist in Abb. dargestellt. 1.3. und die Grafik zur Erläuterung in Abb. 1.4.

Ein Schaden ist ein Ereignis, bei dem das System die Anforderungen an kleinere Parameter nicht mehr erfüllt.

Ein Ausfall ist ein Ereignis, bei dem das System die Anforderungen in Bezug auf die Haupt-, Primär- und Sekundärparameter nicht mehr erfüllt, d. h. vollständiger oder teilweiser Leistungsverlust.

Scheitern – Scheitern mit Selbstheilung.

Ressourcenerschöpfung ist ein Ereignis, bei dem das System in einen Grenzzustand gerät. Von den aufgeführten Ereignissen ist der Ausfall das wichtigste, der wie folgt klassifiziert wird:

A. Nach Bedeutung (kritisch, wesentlich, unbedeutend).

B. Aufgrund der Art des Auftretens (plötzlich, allmählich).

B. Aufgrund der Art der Erkennbarkeit (explizit, versteckt).

D. Aufgrund seines Vorkommens (strukturell, produktionsbedingt, betrieblich, abbaubar).

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Einführung

Der Berechnungsteil der praktischen Arbeit beinhaltet eine Bewertung von Zuverlässigkeitsindikatoren anhand vorgegebener statistischer Daten.

Zuverlässigkeitsindikatorbewertungen sind numerische Werte von Indikatoren, die auf der Grundlage der Ergebnisse von Beobachtungen von Objekten unter Betriebsbedingungen oder spezieller Zuverlässigkeitstests ermittelt werden.

Bei der Ermittlung von Zuverlässigkeitsindikatoren sind zwei Möglichkeiten möglich:

- die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist bekannt;

- Die Art des Betriebszeitverteilungsgesetzes ist nicht bekannt.

Im zweiten Fall kommen nichtparametrische Methoden zum Einsatz, bei denen Zuverlässigkeitsindikatoren direkt aus experimentellen Daten ermittelt werden.

1. Kurze theoretische Informationen

Ausfallsicherer Vertrauensverteilungspunkt

Die Stichprobenmethode kann auf zwei Arten verwendet werden:

- einfache Zufallsauswahl;

- Zufallsauswahl nach typischen Gruppen.

Durch die Aufteilung der Stichprobenpopulation in typische Gruppen (z. B. nach Gondelwagenmodellen, nach Baujahren usw.) erhöht sich die Genauigkeit bei der Schätzung der Merkmale der Gesamtpopulation.

Eine unvoreingenommene Schätzung ist eine Schätzung, deren mathematische Erwartung dem wahren Wert des Zuverlässigkeitsindikators entspricht (Bedingung 2).

Als effektiv wird eine Schätzung bezeichnet, deren Varianz im Vergleich zu den Streuungen aller anderen Schätzungen am geringsten ist (Bedingung 3).

Wenn die Bedingungen (2) und (3) nur dann erfüllt sind, wenn N gegen Null geht, werden solche Schätzungen als asymptotisch erwartungstreu bzw. asymptotisch effizient bezeichnet.

Konsistenz, Unvoreingenommenheit und Effizienz sind qualitative Merkmale von Bewertungen. Die Bedingungen (1) - (3) erlauben es uns, nur eine ungefähre Gleichheit für eine endliche Anzahl von Beobachtungsobjekten N aufzuschreiben

a~b(N)

Somit wird die Schätzung des Zuverlässigkeitsindikators in (N), berechnet aus einer Stichprobenpopulation von Objekten des Volumens N, als Näherungswert des Zuverlässigkeitsindikators für die gesamte Population verwendet. Diese Schätzung wird als Punktschätzung bezeichnet.

Die Ausgangsdaten zur Bewertung der Zuverlässigkeitsindikatoren werden durch den Beobachtungsplan ermittelt. Die Ausgangsdaten für den Plan (N V Z) sind:

- Beispielwerte der Zeit bis zum Ausfall;

- Beispielwerte der Betriebszeit von Maschinen, die während des Beobachtungszeitraums betriebsbereit blieben.

Die Betriebszeit von Maschinen (Produkten), die während der Prüfung betriebsbereit blieben, wird als Betriebszeit vor der Zensur bezeichnet.

Die Zensur (Abschaltung) auf der rechten Seite ist ein Ereignis, das dazu führt, dass Tests oder Betriebsbeobachtungen eines Objekts vor dem Einsetzen des Ausfalls (Grenzzustand) abgebrochen werden.

Gründe für die Zensur sind:

- unterschiedliche Zeiten für den Beginn und (oder) das Ende der Prüfung oder des Betriebs von Produkten;

- Ausschluss aus der Prüfung oder dem Betrieb einiger Produkte aus organisatorischen Gründen oder aufgrund von Ausfällen von Komponenten, deren Zuverlässigkeit nicht untersucht wurde;

- Übertragung von Produkten von einer Verwendungsart auf eine andere während der Prüfung oder des Betriebs;

- die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit aller getesteten Produkte vor dem Ausfall zu bewerten.

Die Betriebszeit vor der Zensur ist die Betriebszeit des Objekts vom Beginn des Tests bis zum Beginn der Zensur. Eine Stichprobe, deren Elemente die Werte der Zeit bis zum Ausfall und vor der Zensur sind, wird als zensierte Stichprobe bezeichnet.

2. Schätzung von Zuverlässigkeitsindikatoren mithilfe einer nichtparametrischen Methode

1 . Wir ordnen die Zeit bis zum Ausfall und die Zeit bis zur Zensur in einer allgemeinen Variationsreihe in der Reihenfolge der nicht abnehmenden Betriebszeit an (die Zeit bis zur Zensur ist mit * gekennzeichnet): 4,0*; 4,5; 5,0*; 5.1; 6,0*; 6,3; 7,5; 8,0*; 9,7; 10,0*.

2 . Wir berechnen Punktschätzungen der Verteilungsfunktion für die Betriebszeit nach der Formel:

; ,

Dabei ist die Anzahl der wartungsfähigen Produkte des j-ten Fehlers in der Variationsreihe.

;

;

;

;

3. Wir berechnen die Punktschätzung der durchschnittlichen Zeit bis zum Ausfall anhand der Formel:

,

Wo;

;

.

;

Tausend Stunden

4. Die Punktschätzung des störungsfreien Betriebs pro tausend Stunden wird nach folgender Formel ermittelt:

,

Wo;

.

;

5. Wir berechnen Punktschätzungen nach der Formel:

.

;

;

;

.

6. Basierend auf den berechneten Werten erstellen wir Diagramme der Bund Zuverlässigkeitsfunktionen.

7. Die untere Vertrauensgrenze für die durchschnittliche Zeit bis zum Ausfall wird nach folgender Formel berechnet:

,

Wo ist das Quantil der Normalverteilung, das der Wahrscheinlichkeit entspricht? Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau.

Konfidenzwahrscheinlichkeit entsprechend den Bedingungen der Aufgabe. Wir wählen den entsprechenden Wert aus der Tabelle aus.

Tausend Stunden

8 . Wir berechnen die Werte der oberen Vertrauensgrenze für die Verteilungsfunktion nach der Formel:

,

Dabei ist das Quantil der Chi-Quadrat-Verteilung mit der Anzahl der Freiheitsgrade. Akzeptiert gemäß Tabelle je nach Konfidenzniveau Q.

.

Die geschweiften Klammern in der letzten Formel bedeuten, dass der ganzzahlige Teil der in diesen Klammern eingeschlossenen Zahl genommen wird.

Für;

Für;

Für;

Für;

Für.

;

;

;

;

.

9. Die Werte der unteren Vertrauensgrenze der Wahrscheinlichkeit eines störungsfreien Betriebs werden durch die Formel bestimmt:

1 . Wir ordnen die Zeit bis zum Ausfall und die Zeit bis zur Zensur in einer allgemeinen Variationsreihe in der Reihenfolge der nicht abnehmenden Betriebszeit an (die Zeit bis zur Zensur ist mit * gekennzeichnet): 4,0; 4,5; 5,0; 5.1; 6,0; 6,3; 7,5; 8,0; 9,7; 10,0*.