Основы теории надежности автомобилей

Надежность автомобилей является одним из важнейших условий, определяющих ритмичную и устойчивую работу транспортных систем.

Выполнение курсовой работы имеет своей целью помочь студенту усвоить исходные положения теории надежности и получить первые навыки практических расчетов показателей надежности применительно к автомобильному транспорту. В работе предложено выполнить расчеты для некоторого устройства (автомобилей и транспортных систем).

Приступая к выполнению курсовой работы, студент должен прежде всего усвоить основные термины и определения теории надежности:

работоспособное и исправное состояния, отказ и повреждение, внезапный и постепенный отказы, восстанавливаемое и невосстанавливаемое, ремонтируемое и неремонтируемое изделия, предельное состояние, наработка и продолжительность эксплуатации, ресурс, срок службы, безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость, надежность.

Далее необходимо восстановить в памяти основные положения теории вероятности: случайное событие, вероятность события, статистическая вероятность (частота), сложение и умножение вероятностей, несовместные и независимые события, случайная величина, распределение случайной величины, среднее значение и математическое ожидание случайной величины, дисперсия, среднее квадратическое отклонение, функция распределения, плотность распределения, принцип практической уверенности, экспоненциальный и нормальный законы распределения, теоремы о числовых характеристиках случайных величин, случайная функция. Важно усвоить связь между вероятностью и статистической вероятностью (частотой) события, средним значением и математическим ожиданием случайной величины.

Для выполнения курсовой работы нужно также получить основные представления о повышении надежности путем резервирования. Прежде всего имеется в виду структурное резервирование. Необходимо усвоить понятия: основной и резервный элемент, нагруженный резерв, кратность резерва, дублирование, общее резервирование и др. После этого студент может перейти к изучению способов расчета единичных и комплексных показателей надежности. В первой части курсовой работы студенту предлагается из множества используемых на практике показателей надежности рассчитать только три: вероятность безотказной работы, среднюю наработку до отказа и интенсивность отказов. Эти показатели обычно рассчитываются для невостанавливаемых объектов, а для восстанавливаемых — только применительно к периоду эксплуатации до первого отказа. Тем не менее, эти показатели достаточно широко используются для оценки безотказности, как на стадии проектирования и испытания объектов, так и при их эксплуатации.

Умение рассчитывать указанные показатели дает студенту ключ к расчету других единичных и комплексных показателей надежности и формирует понимание основных закономерностей изменения исправности и работоспособности подвижного состава автомобильного транспорта.

Вся курсовая работа разбита на отдельные задания, отражающие рациональную последовательность освоения материала курса и сопровождаемые методическими указаниями. Выполнение каждого задания завершается контрольным вопросом, который имеет целью помочь студенту лучше осмыслить выполняемую работу и подготовиться к зачету по курсу.

безотказный наработка автомобиль отказ Задача № 1.

Требуется определить статистические вероятности безотказной работы P (t) и отказа Q (t) устройства для заданного значения вероятности безотказной работы P*(t) по первым 20 значением наработки до отказа. Затем для заданной наработки t рассчитать математическое ожидание числа работоспособных устройствNp (t) при общем числе находившихся в эксплуатации форсунок.

Значения наработки устройства до отказа и заданные значения и .

Объем партии устройств и заданное значение K.

Статистически вероятность безотказной работы устройства для наработки t определяется.

Вероятность отказа устройства за наработку t статистически определяется:

Проверка:

Оценка вероятности безотказной работы по первым 20 значениям наработки до отказа:

Математическое ожидание числа объектов к работе:

Задача№ 2.

Требуется рассчитать среднюю наработку до отказа Т рассматриваемых форсунок. Первоначально вычисления произвести непосредственно по выборочным значениям Т, а затем с использованием статистического ряда.

Преобразование значений наработки до отказа в статистический ряд.

Статистическая вероятность Q попадания случайной величины на i-ый интервал рассчитывается:

Средняя наработка до отказа:

Среднее значение T случайной величины T непосредственно по выбранным значением t:

Оценка ошибки в расчетах:

Задача № 3.

Требуется рассчитать интенсивность отказов л (t) для заданных значений t и .

Интенсивность отказов л (t) рассчитывается по формуле:

то наработка до отказа распределена по экспоненциальному (показательному) закону.

В этом случае вероятность безотказной работы блока:

Вероятность безотказной работы подсистемы:

Средняя наработка блока до отказа:

Интенсивность отказов подсистемы:

Наработка подсистемы до отказа:

Задача № 4.

Для наработки t=T П требуется рассчитать вероятность безотказной работы Рс (Т П) системы (рис.3) состоящий из двух подсистем, одна из которых является резервной.

Вероятность отказа одной подсистемы:

Вероятность отказа всей системы:

Вероятность безотказной работы системы:

или иначе:

Задача № 5.

Требуется определить зависимости от наработки (пробега автомобиля) математического ожидания (среднего значения) износа шатунных шеек коленчатого вала ДВСy (t) и дисперсии износа Д (у (t)), полученные уравнения необходимо записать. Параметры искомых зависимостей следует рассчитать с использованием правила определения уравнения прямой, проходящей через две точки с известными координатами.

Результаты обработки измерения износа шатунных шеек коленчатых валов двигателя автомобиля.

Линейные функции для описания зависимости износа от пробега автомобиля:

Параметры зависимости, а и b:

Параметры и Д ():

Находим y (t) и Д ():

Задача № 6.

Требуется рассчитать среднее значения {-y (ti)}, дисперсии {Д (y (ti))} и средние квадратические отклонения износа при нескольких значениях пробег, пользуясь зависимостям, полученными на предыдущем шаге. Затем требуется для тех же значений пробега определить нижнюю y (ti)min и верхнюю y (ti)max границы практически возможных значений износа.

Результаты расчета средних значений, дисперсий и средних квадратических отклонений износа шеек коленчатых валов.

Задача № 7.

Требуется рассчитатьT -средний пробег (наработку) до текущего ремонта, а также наименьший Тн и наибольший Ткпрактически возможные пробеги до обточки шеек коленчатых валов по износу, необходимо рассчитать — вероятность того, что к заданному пробегу Тзад будет произведена обточка шеек коленчатого вала по износу.

Средний пробег по текущему ремонту:

= 0,50,100,150…350

Практически наименьший срок производства текущего ремонта:

=

Среднее значение износа:

Среднее квадратичное отклонение:

dy=

Ґ=1-F (

Задача № 8.

На испытании находилось N0=1000 образцов электрических ламп автомобиля, которые относятся к классу неремонтируемой аппаратуры. Число отказов n (?t) фиксировалось через каждые 100ч работы (?t=100ч). Требуется вычислить количественные характеристики надежности и построить зависимости характеристик от времени.

Вычисление значения P (t), а (t), л (t).

Критерии надежности P (t):

Критерии надежности а (t):

Критерии надежности (t):