Оценка и контроль надежности устройств по результатам их испытаний.

5.1 Оценка надежности устройств.

Задача 5.1.1.

По плану [n, Б, t₀] испытано n =100 изделий в течение t₀ = 100 часов. При этом возникло 48 отказов. Известно, что распределение времени до отказа экспоненциальное. Оценить нижнюю доверительную границу средней наработки до отказа с вероятностью α₁ = 0,95.

Решение.

Нижняя доверительная граница:

Общая наработка всех элементов:

d – число отказов.

Задача 5.1.2.

По плану [n, Б, d] были испытаны 20 электродвигателей. После 6-го запланированного отказа, наступившего через 180 часов после начала испытаний, испытания приостановлены. Требуется оценить интенсивность отказов и найти её верхнюю границу с вероятностью α₂=0,95.

Решение:

Проведение испытаний организуется в соответствии с планом, в котором указывается: количество испытуемых изделий, будут ли заменяться отказавшие изделия и когда испытания необходимо прекратить.

В нашем случае испытания проходят по плану [n,Б,d]

где: n – количество изделий, установленных на испытания;

Б – план испытаний без замены отказавших изделий;

d – прекращение испытаний при возникновении d-го отказа

Предположим, что отказы возникали через равные промежутки времени =180/d. Тогда общая наработка всех элементов:

S(r)= =3150 ч.

где t_d - время от начала испытаний до d-го отказа

Оценка интенсивности отказов находится по формуле:

1.59*10^-3 1/ч.

Для определения доверительных границ λ необходимо пользоваться таблицей квантилей χи-квадрат распределения.

Под доверительным интервалом понимается диапазон значений параметра, в пределах которого с некоторой вероятностью γ может находиться его истинное значение. Вероятность γ в этом случае называют доверительной вероятностью или коэффициентом доверия.

Верхняя граница интенсивности отказов:

= 2,94*10^-3

Задача 5.1.3.

В результате испытаний 12 комплектов аппаратуры были получены следующие значения наработки на отказ в часах: 16,8; 18,4; 22,3; 22,7; 23,1; 25,5; 26,4; 29,2; 30,3; 32,5; 33,3; 38,1; 42,2. Определить оценку средней наработки отказа T^* и дисперсию δ², а также нижнюю границу T и верхнюю границу δ с вероятностью α=0,9.

Решение.

Проведение испытаний организуется в соответствии с планом, в котором указывается: количество испытуемых изделий, будут-ли заменятся отказавшие изделия и когда испытания необходимо прекратить

Целью обработки статистических данных об отказах является определение закона распределения отказов количественных характеристик надежности а также периодический контроль качества выпускаемой продукции.

В нашем случае испытания проходят по плану [n,Б,r]

где: n – количество изделий, установленных на испытания;

Б – план испытаний без замены отказавших изделий;

r – прекращение испытаний по выходу всей аппаратуры из строя;

Т.к. испытания проводились до отказа всех изделий, то оценка математического ожидания и среднеквадратичного отклонения могут быть определены из выражения:

T^*=27.754 δ=7.466 δ² =55.744

В данном случае, величина подчиняется закону распределения Стьюдента с (n – 1) степенями свободы, где n – число отказов. Поэтому для того чтобы найти нижнюю границу T и верхнюю границу δ с вероятностью α=0,9, нам необходимо определить коэффициент доверия γ по таблице квантилей Стьюдента. Зная γ, находим t_α и χ².В нашем случае t_α=1,356, χ²=18,5; поэтому находим границы:

T_min=24.946; δ_max=6.013

Задача 5.1.4.

План испытаний [n, Б, n]. При испытании n = 15 устройств до выхода из строя получены следующие значения до наработки на отказ в часах: t₁ = 30ч, t₂= 35ч, t₃ = 50ч, t₄ = 60ч, t₅ = 80ч, t₆ = 150ч, t₇ =200ч, t₈ =220ч, t₉ = 250ч, t₁₀ = 280ч, t₁₁ = 300ч, t₁₂ = 320ч, t₁₃ = 380ч, t₁₄ = 400ч, t₁₅ = 600ч.

Требуется определить:

1. оценку λ^* интенсивности отказов λ;

2. верхнюю доверительную границу с доверительной вероятностью α₂ = 0,90;

3. двухсторонний доверительный интервал для λ при α = 0,90 и β₁ = β₂ =0,05;

4. оценку средней наработки до отказа Т и его нижнюю границу с вероятностью 0,90.

Решение.

ч

Двухсторонний доверительный интервал:

Учитывая соотношения и определяем

Т =

		7. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
		Учебным планом не предусмотрены.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ (РАБОТ) И КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Учебным планом не предусмотрены.

ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

9.1 Вопросы для подготовки к зачету

Зачет учебным планом не предусмотрен.

9.2 Вопросы для подготовки к экзамену

1. Основные термины и определения теории надежности.

2. Информационная модель работы механической системы.

3. Отказы механических систем.

4. Потенциальные свойства механической системы.

5. Свойства и показатели надежности.

6. Надежность элемента, работающего до первого отказа.

7. Основные законы распределения наработки до отказа элементов меха-нической системы.

8. Надежность восстанавливаемых элементов механической системы.

9. Надежность механической системы.

10. Общие вопросы обеспечения надежности механических систем при про-ектировании, изготовлении и эксплуатации.

11. Распределение наработки до отказа, времени восстановления и ком-плексных показателей надежности механической системы между ее эле-ментами.

12. Основные понятия и определения усталостной прочности и долговечно-сти.

13. Прогнозирование ресурса элементов механической системы по крите-рию долговечности.

14. Основные понятия и определения по изнашиванию элементов механи-ческой системы.

15. Динамика износа элементов механической системы.

16. Прогнозирование ресурса элементов механической системы по крите-рию износа.

17. Виды испытаний механических систем и их элементов.

18. Организация испытаний механических систем и их элементов на надеж-

ность.

19. Планы испытаний механических систем и их элементов на надежность.

20. Расчет показателей надежности механических систем по статистическим

и аналитическим формулам.

21. Расчет характеристик надежности механических систем для различных

структурных схем сил.

22. Расчет коэффициентов готовности и механического использования тех-

нических систем.

9.3. Тесты контроля качества усвоения дисциплины.

1. Что является высшим свойством механической системы (экономичность, безопасность, полезность, качество, надежность)?

2. Составной частью какого свойства механической системы является безотказность (полезности, безопасности, надежности, долговечности)?

3. К какому свойству надежности относится показатель интенсивности отказов l(t ) (долговечность, безотказность, сохраняемость, коэффициент готовности)?

4. К какому свойству надежности относится показатель средний ресурс R_cp (безотказность,долговечность,ремонтопригодность,сохраняемость)?

мость)?

5. Какие два свойства надежности отражает комплексный показатель ко-эффициент готовности K _г (безотказность – сохраняемость, долговечность – ремонтопригодность, безотказность–ремонтопригодность, ремонтопригодность – сохраняемость)?

6. Что представляет собой выражение P(t > t ), где P - коэффициент, ха-рактеризующий вероятность события (t > t ); t - текущее время работы объекта; t - наработка объекта до отказа (плотность распределения отказов, интенсивность отказов, поток отказов, функция распределенияотказов)?

7. Что характеризует функция P(t < t ), пояснения в п.6 (вероятность отказов, интенсивность отказов, вероятность безотказной работы, вероятность отказов в единицу времени)?

8. Как соединены элементы в механической системе, вероятность безот-

n	(t )(па-
казной работы которой Q(t ) выражается формулой Q(t ) = ÕQi
i =1
раллельно, последовательно, параллельно-последовательно)?

9. Назовите показатель надежности механической системы, который выражается формулой K = T₀ /(T₀ + T_B ), где T₀ - среднее время наработки до отказа, T_B - среднее время восстановления (коэффициент готовности,

коэффициент технического использования, коэффициент ремонтопригодности, коэффициент работоспособности механической системы).

10. Чему равен коэффициент асимметрии для пульсирующего цикла изменения напряжений (1, ∞, 0, -1)?

11. Выделите план испытаний изделий на надежность: под наблюдение поставлено N _И изделий; наблюдения ведутся до определенного коли-чества отказов; отказывание изделия не заменяются новыми

(N _И , R, T ; N _И , U , T ; N _И , R, r₀ ; N _И , U , r₀ ) .

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

10.1 Основная литература:

1. Острейковский В.А. Теория надежности: Учеб. для вузов / В.А. Острейковский. – М.: Высш.школа. 2003.- 463 с.

2. Яхьяев Н.Я., Кораблин А.В. Основы теории надежности и диагностика: Учеб.для студ.высш. учеб. заведений/ Н.Я Яхьяев, А.В.Кораблин.- М.: Издательский центр «Академия», 2009.-256с.

3. Шишмарев В.Ю. Надежность технических систем. Учеб. для студ. высш. учеб. заведений/В.Ю Шишмарев. – М.: Издательский центр «Академия», 2010.- 304с.

10.2Дополнительная литература:

1. Зорин В.А. Основы работоспособности технических систем:

Учеб. для вузов / В.А. Зорин. – М.: ООО «Магистр – Пресс»,

2005. 536 с.

2. Сборник задач по теории надежности. /Под ред. А.М.Половко и

И.М.Маликова. - М. : Изд.-во «Советское радио», 1972. - 408с.

3. ГОСТ 27.002-80. Надежность в технике. Основные понятия.

Термины и определение. – М.: Изд-во стандартов, 1990. 37 с.

4. РД 50-639-87. Методические указания. Надежность в технике. Расчет показателей надежности. Общие положения. – М.: Изд-во стандартов, 1987. 52 с.

10.3 Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1.Операционная система Windows.

2. Текстовый редактор MS Word.

3. Графические редакторы Adobe Photoshop.

4. Средства подготовки презентации Power Point.

5. Комплект лицензионных программ: Microsofft Office 2007, Corel DRAW MATCAD, Компас 3Д.

6. Интернет- ресурсы:

- http:// encyсl.yandex.ru (Энциклопедии и словари);

-http://standard. gost.ru (Госстандарт);

-http://www.sdmpress.ru (Журнал «Строительные и дорожные машины»);

-http://www.mashin.ru (Журнал «Вестник машиностроения»); - http://www.handbook-j.ru (Журнал «Справочник. Инженерный журнал»).

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для формирования у обучающихся соответствующих умений и навыков дисциплина включает практические занятия и самостоятельную работу.

Для проведения практических занятий предусмотрена оборудование компьютерами и закрепленная за кафедрой аудитория.

Для самостоятельной работы студентов предусмотрены:

- читальный зал библиотеки с компьютерами, имеющими выход в сеть Интернета и доступ к электронно-библиотечной системе;

- компьютерный класс.

12. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ(образовательные технологии)

Методические рекомендации — комплекс рекомендаций и разъяснений, позволяющих студенту оптимальным образом организовать процесс изучения данной дисциплины.

Лекции

Лекции являются ведущим видом занятий, на которых даются систематизированные основы занятий, определяются опорные точки, вокруг которых создается предметная область исследуемых вопросов. Лекция является активным средством формирования научного мировоззрения, изложения главных, узловых проблем изучаемой дисциплины, развитием творческого мышления студентов, определением направлений самостоятельного изучения предмета.

До лекции рекомендуется:

- ознакомиться с материалом по теме предстоящей лекции;

- выделить для себя ключевые проблемы и зафиксировать их;

- записать основные категории (понятия), которые будут рассматриваться в лекции.

Во время лекции:

- правильно записать название темы, рекомендуемую литературу, актуальность проблемы и цели лекции;

- быть внимательным, полностью сосредоточиться на совместную работу с преподавателем, понять структуру излагаемого вопроса, уяснить основные положения и записать их;

- стремиться записать в конспекте только узловые вопросы и оставить место

для самостоятельной работы над ними в процессе подготовки к практическим занятиям и к зачету;

- работая на лекции, использовать общепринятые сокращения или собственные.

После лекции следует:

- наметить план дальнейшей работы над темой;

- определить основные понятия, рассмотренные на лекции и записать в тетрадь их определения.

Практические занятия

Практические занятия - это форма организации учебного процесса, предполагающая выполнение студентами по заданию и под руководством преподавателя практических работ. И если на лекции основное внимание студентов сосредотачивается на разъяснении теории учебной дисциплины, то практические занятия служат для обучения методом её применения.

Главными задачами проведения практических занятий являются:

- углубление и закрепление знаний, полученных на лекциях;

- привитие навыков обобщения и изложения учебного материала;

- усвоение метода использования теории, приобретение профессиональных умений, а также практических умений, необходимых для изучения последующих дисциплин.

При подготовке к практическому занятию работу необходимо построить в следующем порядке:

- зная тему занятия- ознакомиться с её содержанием в учебной программе по дисциплине, объёмом и содержанием рекомендуемой литературы;

- изучить материал лекции по теме практического занятия;

- законспектировать необходимое содержание рекомендованной литературы;

- ответить на контрольные вопросы, помещенные в пособии и/или методических указаниях по изучаемой теме занятия;

- выписать в тетрадь основные понятия (формулы), рассмотренные на лекциях и изучаемые на данном занятии.

На практическом занятии необходимо:

- внимательно выслушать преподавателя, тщательно продумать вопросы, на которые он обратил внимание;

- своевременно консультироваться у преподавателя по неясным вопросам;

- аккуратно и своевременно оформить результаты своей работы в рабочей тетради;

- быть готовым отвечать на вопросы преподавателя по содержанию и результатам выполненной работы;

- внимательно выслушать рекомендации преподавателя по выполнению домашнего задания.

Самостоятельная работа.

Самостоятельная работа по данной дисциплине включает в себя:

- работу с лекционным материалом;

- подготовку к практическим занятиям и выполнение домашних заданий, выданных преподавателем;

- подготовку к текущему контролю и промежуточной аттестации в виде зачета, а также к тестированию качества усвоения данной дисциплины.

Текущий контроль успеваемости осуществляется на лекциях и практических занятий в виде ответов на вопросы по теоретическому материалу, умению применять полученные знания при решении практических вопросов.

Промежуточная аттестация в виде зачета проводится в устной форме по вопросам, представленным в программе.

Для контроля качества усвоения студентами данной дисциплины предусматривается тестирование.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС-03 ВПО с учетом рекомендаций и ООП ВПО по направлению подготовки специалистов 190109 «Наземные транспортно-технологические средства».

Вопросы

по дисциплине «Надежность технических систем»

1. Значение науки о надежности и этапы ее развития.

2. Объекты и технические системы рассматриваемые в области надежности и их эксплуатационные состояния.

3. Составляющие свойства надежности технических объектов.

1. Виды и характеристики отказов технических систем.

2. Классификация показателей надежности.

3. Показатели безотказности и долговечности.

4. Показатели ремонтопригодности и сохраняемости.

5. Комплексные показатели надежности технических систем.

1. Методы сбора, анализа и систематизации эксплуатационной информации о надежности.

2. Статистическое представление данных о надежности и числовые характеристики.

3. Основные законы распределения для описания параметров надежности.

4. Порядок проверки согласованности функций распределения экспериментальным данным о надежности.

5. Система стандартизации надежности в технике.

1. Сложная система и ее характеристики.

2. Классификация методов расчета надежности сложных систем.

3. Последовательность расчета сложных систем на надежность.

4. Типовые структурные схемы расчета надежности сложных систем.

1. Расчет надежности при последовательном соединении элементов.

2. Расчет надежности при параллельной работе элементов.

3. Расчет надежности резервированных систем.

4. Расчет надежности с учетом режимов работы систем.

Основы расчета надежности сложных систем с восстанавливаемыми элементами.

1. Стандартизация качества технических объектов.

2. Контроль качества и его виды.

3. Методы контроля качества и их классификация.

4. 12. Основные понятия и определения усталостной прочности и долговечно-сти.

5.

6. 13. Прогнозирование ресурса элементов механической системы по крите-рию долговечности.

7.

8. 14. Основные понятия и определения по изнашиванию элементов механи-ческой системы.

9.

10. 15. Динамика износа элементов механической системы.

11.

12. 16. Прогнозирование ресурса элементов механической системы по крите-рию износа.

13.

14. 17. Виды испытаний механических систем и их элементов.

15.

16. 18. Организация испытаний механических систем и их элементов на надеж-ность.

17.

18.

19. 19. Планы испытаний механических систем и их элементов на надежность.

20. 20. Расчет показателей надежности механических систем по статистическим и аналитическим формулам.

21.

22. 21. Расчет характеристик надежности механических систем для различных структурных схем сил.

23.

24. 22. Расчет коэффициентов готовности и механического использования тех-нических систем.

25.

Руководитель основной образовательной программы

Зав. кафедрой д.т.н., профессор________________В.А. Жулай

(занимаемая должность, учёная степень и звание) (подпись) (инициалы, фамилия)

Рабочая программа одобрена учебно-методической комиссией механико-автодорожного факультета

«___13___»_______05_______2011 г., протокол № ___10___.

Председатель__ д.т.н., профессор________________Ю.И. Калгин ______

ученая степень и звание, подпись инициалы, фамилия

Эксперт

АП«ЦНИИОМТП»____	_директор _________	В.В.Кандалинцев___________
(место работы)	(занимаемая должность)(подпись)	(инициалы, фамилия)
				М П
				организации

-13-