Основы теории надежности и диагностика основы работоспособности технических систем

– одностороннее  ограничение сверху

при А_0,85 норматив S_д  = S_ср + s = 540+54 = 594 н;

при А_0,95 норматив S_д  = S_ср + 1,7s = 540+1,7*54 = 634,8 н;

– одностороннее  ограничение снизу

при А_0,85 норматив S_д  = S_ср – s = 540-54 = 486 н;

при А_0,95 норматив S_д  = S_ср – 1,7s = 540-1,7*54 = 448,2 н;

– двухстороннее  ограничение 

при А_0,85 норматив S_д  = S_ср ± 1,5s =540+1,5*54 ÷540-1,5*54 = 621 ÷459 н ;

при А_0,95 норматив S_д  = S_ср ± 2s = 540+2*54÷540-2*54 =  648÷432 н.

 

Таблица 4 – Исходные данные для  расчета допустимого значения диагностического параметра

Вариант задания	Наименование параметра	Sср	σ	Ед. изм.
1	Тормозной путь	12	1,2	м
2	Тормозная сила	540	54	н
3	Суммарный люфт в рулевом  управлении	8	0,4	град
4	Расход топлива	9	1,2	л/100 км
5	Прорыв газов в картер двигателя	30	6	л/мин
6	Производительность топливного насоса	120	11	л/мин
7	Зазор в клапанном механизме	0,15	0,01	мм
8	Люфт в карданной передаче	6	0,7	град
9	Напряжение в бортовой сети автомобиля	13,7	0,4	вольт
10	Мощность двигателя	54	4	кВт
11	Сила света фар в  режиме дальнего света	13000	115	кд
12	Давление начала распыла  топлива форсункой дизельного двигателя	20	0,4	МПа
13	Угловой люфт в коробке  передач на четвертой передаче	15	3	град
14	Разрежение во впускном трубопроводе	560	52	мм.рт.ст.
15	Радиальный зазор в  шкворневом соединении	0,8	0,1	мм
16	Толщина тормозной накладки	17	4	мм
17	Крутящий момент на ведущих  колесах	2000	115	нм
18	Утечки воздуха из контура  тормозной системы с пневматическим приводом	0,4	0,08	МПа/30мин
0	Давление в системе  смазки двигателя	300	70	кПа

По 2-му варианту исходными  данными является тормозная сила Таблица 4.

 

 

4.5  Расчет надежности  тормозной системы автомобиля 

В данном разделе курсовой работы расчет вероятности безотказной  работы заданной системы проводится из предположения, что все элементы данной системы являются независимыми элементами.

Надежность любой системы  автомобиля, состоящей из заданного  числа элементов, зависит не только от надежности каждого из них, но и  от способа их соединения. Анализ схемы соединения топливных фильтров системы питания двигателя (рисунок 2а),  например, включающей фильтр–отстойник 1, фильтры бензонасоса 2 и карбюратора 3, показывает, что при отказе любого из них нарушается подача топлива. Такое соединение фильтров следует считать последовательным. 

                     

 

               1          2             3             а)           1           2              3

 

                                                                                                          

                                                                                                                                    4                                          

    6

                                    5                        6

                                               7                                                                                         7

                                                          б)

                   4                                 

  а – в системе  питания;  б – в системе смазки 

Рисунок 2 – Схемы соединений фильтров. 

                       

 Если вероятность безотказной  работы каждого из фильтров  равна Р₁, Р₂, Р_3, то вероятность безотказной работы системы очистки топлива в целом определяется из выражения:

                                         Р = Р₁· Р₂ ·Р₃.     (17)

Система смазки двигателя  включает в себя также три фильтра: маслозаборника 4 масляного насоса 5, грубой очистки 6 и тонкой очистки 7 (рис.1.1б). Фильтры работают независимо один от другого, и засорение любого из них не отражается на работе остальных.  Такое включение фильтров следует  считать параллельным.  Вероятность  безотказной работы фильтров при  такой системе их соединения определяется по формуле: 

Р=1 –(1 – Р₄)·(1 – Р₆)·(1 – Р₇),    (18)

где  Р₄,Р₆,Р₇ – вероятности безотказной работы фильтров в маслозаборнике, фильтрах грубой и тонкой очистки масла соответственно.

Анализ последней формулы  показывает, что параллельное соединение элементов значительно повышает безотказную работу, а, следовательно, и надежность всей системы. Поэтому  параллельное включение элементов  системы является основой весьма важного метода повышения надежности – структурного резервирования.

Резервирование  – это метод повышения надежности объекта  введением избыточности, т.е. дополнительных средств и возможностей сверх минимально необходимых для  выполнения объектом заданных функций. Если избыточность достигается использованием избыточных элементов структуры  объекта, то такое резервирование называют структурным.

При структурном резервировании конструктивные элементы могут быть основными и резервными.  Основным называют элемент структуры объекта, минимально необходимый для выполнения объектом заданных функций. Резервный  элемент предназначается для  обеспечения  работоспособности  объекта в случае отказа  основного  элемента.

Использование структурной  избыточности  ведет к усложнению  системы, ее удорожанию. Поэтому к  такому виду резервирования в автомобильной  технике прибегают в системах, отказы которых приводят к аварийным  ситуациям: рулевые управления, тормозные  системы.

Расчет производится в  следующей последовательности: – выбираем структурную схему по варианту №2;

5

5

4

4

8

2

3

           

1

3

  

4

6

5

5

            

7

7

4

4

6

6

8

2

 

Рис. 3   Структурная  схема № 2

– выбрать значения вероятностей безотказной работы элементов в  соответствии с заданием;

–  произвести расчет безотказности  системы по изложенной ниже методике.

На рисунке 3 представлена принципиальная схема тормозной  системы автомобиля с гидравлическим приводом.

С целью упрощения расчетов необходимо разбить структурную  схему на блоки с последовательными и параллельными соединениями.

 

В

Б

 

А

5

5

4

4

8

2

3

           

Е

                Г

1

3

  

Д

4

6

5

5

            

7

7

4

4

6

6

8

2

 

 

 

 Р_А = Р₁ 

Р_Б = 1-(1-Р₂)*(1-Р₃)*(1-Р₈);

Р_В = Р₄*Р₄*Р₅* Р₅;

Р_Г = 1-(1-Р₂)*(1-Р₃)*(1-Р₈); 

Р_Д = Р₆; 

Р_Е = 1-(1-Р₆)*(1-Р₄)*(1-Р₅)* (1-Р₅)*(1-Р₆)*(1-Р₄)* (1-Р₄)*(1-Р₇)*(1-Р₇).

Для 2-го варианта Р₁=0,97; Р₂=0,98; Р₃=0,95; Р₄=0,95; Р₅=0,96; Р₆=0,91; Р₇=0,92; Р₈=0,94; 

Р_А = 0,97; 

Р_Б = 1-(1-0,98)*(1-0,95)*(1-0,94) = 0,99994;

Р_В = 0,95*0,95*0,96*0,96 = 0,831744;

Р_Г = 1-(1-0,98)*(1-0,95)*(1-0,94) = 0,99994; 

Р_Д = 0,91; 

Р_Е=1-(1-0,91)*(1-0,95)*(1-0,96)*(1-0,96)*(1-0,91)*(1-0,95)*(1-0,95)*(1-0,92)*(1-0,92) = 1.

После последующего упрощения  структурная схема примет следующий  вид:

Ж

    И          

 

В

Б

           

З

А

               

Е

Д

Г

 

 

 

 Рж = Р_Б*Р_В;

Рз  = Р_Г*Р_Д *Р_Е; 

Ри = Р_А*(1-(1- Р_Ж)*(1- Р_З)). 

Рж = 0,99994*0,831744 = 0,831694;

Рз  = 0,99994*0,91*1 = 0,909945; 

Ри = 0,97*(1-(1-0,831694)*(1-0,909945)) = 0,95.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНОЙ  ПЕРИОДИЧНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ 

 

По данным, полученным в  результате обработки экспериментальных  значений, вычислим оптимальную периодичность  проведения технического обслуживания технико–экономическим и экономико–вероятностным  методами по формулам 13 и 16.

При определении технико–экономическим  методом:

для систем, обеспечивающих безопасность движения

l_ТО = ß₁ =    0,6 *59386 =35632 км;

для систем, не влияющих на безопасность движения

l_ТО = ß₁ =   0,74*59386 = 43946 км.

При определении экономико–вероятностным  методом

 

 ß₂ =   ^ν =   ^0,245= 0,6862.

Тогда  l_ТО = ß_{2 = 0,68}62*59386 = 40750 км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА 

 

1. Техническая эксплуатация  автомобилей: Учебник для вузов. 4-е изд. перераб. и дополн./Под ред. Е.С. Кузнецова. – М.: Наука, 2001; 2004. – 535 с.

2. Зорин В.А., Бочаров B.C. Надежность машин: Учебник. – Орел: Изд. ОрелГТУ,2003. – 549 с.

3. Ротенберг Р.В. Основы надежности системы водитель – автомобиль – дорога – среда. –М.: Машиностроение, 1986. – 216 с.

4. Мирошников Л.В. и  др. Диагностирование технического  состояния автомобилей на автотранспортных  предприятиях. М.: Транспорт, 1977.–263с.

5. Керимов Ф.Ю. Методические  указания по лабораторному практикуму  курса  “Теоретические основы  сбора и обработки информации  о надежности машин”. – М.: МАДИ, 1980. – 121 с.

6. Техническая эксплуатация  автомобилей: Учебник для вузов/Под ред. Г.В.Крамаренко. – М.: Транспорт, 1983. – 488 с.

7. Шарыпов А.В., Осипов  Г.В. Основы теории надежности  транспортных систем: Учеб. пособие. – Курган: Изд–во Курганского гос. ун–та, 2006.   – 128 с.

8. Автомобили КамАЗ. Техническое  описание и инструкция по эксплуатации. –М.: Машиностроение, 1981. – 448 с.

9. Васильев В.И., Рыбин  Н.Н., Сафронов И.А. Методические  указания к выполнению курсовой  работы по “Технической эксплуатации  автомобилей”.-Курган: КМИ, 1991. – 26 с.

10. Михлин В.М. Прогнозирование технического состояния машин. – М.: Колос, 1976. – 288 с. 

Приложения

Таблица 5 – Варианты структурных  схем тормозных механизмов

Номер варианта задания	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Номер варианта структурной  схемы	1	2	3	4	1	2	3	4	1
Номер варианта задания	10	11	12	13	14	15	16	17	18	0
Номер варианта структурной  схемы	2	3	4	1	2	3	4	1	2	3