Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 9
Надежность объектов при испытаниях.
1 Цель и стадии испытаний на надежность
Испытания на надежность являются обязательным этапом в разработке и серийном выпуске любых изделий. Основная цель - определить уровень надежности изделия и оценить его числовыми показателями. Знание уровня надежности изделия и его зависимости от основных факторов позволит произвести проверку расчетов и прогнозов, выполняемых при проектировании изделия, оценить качество ТП, обеспечивающего его изготовление, а также решить следующий круг вопросов:
Во всяких испытаниях на надежность всегда можно выделить три стадии:
Каждая из этих стадий требует решения определенных задач и, соответственно, своей методики.
В соответствии с этим основными задачами теории при создании унифицированных инженерных методик испытаний можно считать:
2 План и программа испытаний на надежность
Испытания для оценки показателей надежности могут проводиться по разным планам.
План испытаний - это порядок проведения испытаний (общая методика, процедура, способ). Каждый план имеет некоторое количество параметров, для каждого из которых задается диапазон возможных значений, и значения которых должны быть определены до начала испытаний. План испытаний можно считать заданным, если определены:
Каждому плану испытаний соответствуют определенная методика планирования и способ обработки непосредственных результатов для получения искомой оценки.
Для проведения испытаний на надежность конкретного изделия составляется специальная программа испытаний. Она составляется для каждого оцениваемого показателя надежности отдельно и учитывает специфические особенности изделий и конкретные условия проведения испытаний.
Программа испытаний представляет собой конкретизацию выбранного плана испытаний для данного изделия и данных условий. Программа составляется в результате планирования испытаний, в число основных задач входит выбор плана и определение набора фиксированных значений параметров.
3 Объекты испытания на надежность
Объектами испытаний могут быть:
Т.о., объектом испытания могут быть разнообразные изделия от очень простых, обладающих однородными свойствами и одним или несколькими выходными параметрами, до сложных машин и комплексов, а специально изготовленные модели (изделие или его часть, выполненные в масштабе) или макеты (упрощенное воспроизведение изделия или его части). Методика испытаний на надежность и их объем зависят от сложности изделия и его специфических особенностей.
4 Определение объема испытаний
Испытания на надежность наиболее трудоемки и обходятся дороже, чем другие испытания, поэтому важное значение имеет выбор оптимального объема испытаний, который зависит от количества исследуемых объектов, требуемого уровня доверия к результатам испытаний, длительности испытаний.
Указать точное количество технических объектов, которое требуется
подвергнуть испытаниям, заранее невозможно. Эта задача решается по мере
накопления и статистической обработки информации, в зависимости от требуемой точности результатов и рассеивания данных наблюдений. Достоверность результатов тем выше, чем большее число объектов обследовано. Однако по экономическим соображениям это количество должно быть ограничено оптимальной величиной, обеспечивающей достаточную достоверность при минимальных затратах. Кроме того, часть технических объектов, особенно автоматических, выпускается в небольшом количестве и испытания приходится проводить на ограниченном числе образцов.
Объемы испытаний, определяемые их программой, должны обеспечивать осуществление целей, поставленных перед каждым конкретным видом испытаний. При разработке программ и установлении объемов испытаний должны учитываться соответствующие государственные и отраслевые стандарты РФ, а также международные стандарты, нормы и правила, выполнение которых определяет возможность поставки техники на экспорт.
Общие объемы работ при испытаниях характеризуются:
5 Требования к информации о результатах испытаний
Общими требованиями, предъявляемыми к информации о надежности, получаемой по результатам испытаний, являются:
1) Полнота - наличие сведений, позволяющих решить все задачи, поставленные в испытаниях, объяснить явления, происходящие в объекте, и дать количественную оценку надежности как всего объекта в целом, так и отдельных его составляющих.
2) Достоверность, которая обеспечивается системой сбора информации, применение объективных методов и приборов оценки качества оборудования, квалификацией и добросовестностью исполнителей.
3) Однородность. Если наработка на отказ (или среднее время между отказами) для всех изделий в выборке распределения одинакова, т.е. причина отказов одна и та же, то такую партию называют статистически однородной. Очевидно, такую выборку можно практически создать, отобрав изделия с одними и теми же начальными параметрами и работающими в одинаковых условиях. Практически необходимо выбирать следующие объекты:
4) Дискретность - возможность разделения информации по отдельным признакам. Это позволяет многократно использовать сведения для оценки различных показателей надежности.
5) Своевременность является весьма важным требованием к информации, поскольку испытания на надежность бывают весьма продолжительными. Своевременность обеспечивается правильной и заблаговременной организацией сбора информации.
6) Непрерывность. Поступление информации обеспечивает наилучшее
использование данных о надежности в непрерывном процессе совершенствования оборудования.
6 Характеристики, получаемые в результате испытания изделия на надежность
Испытания на надежность любого, а тем более сложного изделия, связаны со значительными затратами времени и должны учитывать широкий диапазон режимов и условий работы изделия. Результаты испытания, как правило, дают сведения о надежности изделий данного типа с большей или меньшей полнотой и степенью достоверности и позволяют получить одну из следующих характеристик:
1. Законы распределения сроков службы (наработки) до отказа для каждого из выходных параметров изделия с учетом условий и режимов его работы
Результат испытания:
f(t) 1
n
t
Показатель: Р(t), Кн(t), ω.
Могут быть определены все основные показатели надежности.
Эта характеристика является наиболее полной и позволяет определить все необходимые показатели надежности и, в первую очередь, вероятность безотказной работы за данный период времени Р(t=Т). Однако получение законов распределения f(t), хотя и является весьма желательным, обычно трудно осуществимо. Оно требует большого статистического материала, который связан с длительными испытаниями и большими материальными затратами. Законы распределения могут быть практически получены лишь для простых изделий или образцов.
2. Случай, когда определены отдельные параметры законов распределения или получены данные, неполно характеризующие эти законы, является типичным результатом испытания на надежность. Например, может быть определена вероятность безотказной работы изделия в течение заданного периода времени, но остается неизвестной характеристика безотказности для более длительного периода работы изделия или закон распределения сроков службы и его параметры определены лишь с известной степенью достоверности. По этой ограниченной информации также надо сделать заключение об уровне надежности изделия.
Показатель: Р(t≤Тп).
Могут быть определены:
показатели надежности для ограниченного периода времени.
Результат испытания
f(t)
Тп
t
3. Результат испытания
Кн
Показатель: Кн
1 Запас надежности
0
1 2 ………. n
Сложность и продолжительность испытаний может привести к невозможности оценки изменения выходных параметров изделия во времени. В этом случае показателем может служить запас надежности по каждому из параметров, который хотя и не связан со временем, но дает определенную информацию о надежности изделия. В сочетании с методами прогнозирования эти результаты испытаний могут быть использованы для определения уровня надежности изделия.
4 Результат испытания
Кн Показатель: Кн/Кно
Сравнительные показатели
Кно
1
0
1 2 ……… n
Во многих случаях из-за сложности задачи вообще невозможно оценить уровень надежности изделия в абсолютных значениях, а лишь сравнить его в относительных показателях применительно к прототипу или аналогичным изделиям. Испытание может дать ответ, во сколько раз, например, возрастает безотказность или долговечность нового изделия, работающего в аналогичных условиях, что и прототип, не решая вопроса о действительном уровне надежности изделия.
Следует иметь в виду, что относительный уровень надежности может и не отражать действительного состояния дел. Например, безотказность изделия повысилась по сравнению с прототипом, однако и этот уровень может не удовлетворять требованиям ТУ.
Т.о., в результате испытаний на надежность могут быть получены как полные характеристики изделия, позволяющие решить все основные задачи надежности, так и ограниченные данные, которые могут быть использованы лишь в сочетании с методами расчета и прогнозирования.
При планировании и проведении испытаний всегда борются две противоположные тенденции: желанию получить наиболее полную характеристику надежности препятствуют длительность и стоимость испытания. Для высоконадежных изделий часто никакие затраты не могут ускорить получение информации о показателях надежности, и фактор времени является основным критерием при выборе метода и объема испытаний на надежность.
7. Характеристики изделия, оцениваемые при испытании на надежность
Могут быть две основные группы характеристик изделия, которые являются объектом измерения и оценки при испытании на надежность.
1 Характеристики процессов старения и разрушения и определение соответствующей им степени повреждения изделия. Так, при испытании изучается протекание процессов изнашивания, коррозии, деформации, усталостных разрушений и др., которые являются основной причиной потери изделием работоспособности.
2.Характеристики изменения выходных параметров изделия (точности, КПД и др.), выход которых за допустимые пределы приводит к отказу. Хотя изменения параметров изделия и являются следствием процессов повреждения, но они могут зависеть от нескольких процессов, с невыявленными функциональными связями и, в первую очередь, интересовать практику.
Оценка процессов повреждения или выходных параметров изделия, или того и другого вместе зависит от объекта испытания и поставленных задач. В общем можно отметить, что чем сложнее объект испытания, тем большая доля общего объема испытаний приходится на оценку выходных параметров, что схематично показано на рис.
Задачи испытания и объекты измерения должны быть указаны в разрабатываемых для каждого случая методике и плане испытаний – совокупности правил для осуществления заложенных принципов, устанавливающих порядок проведения испытаний и критерии их прекращения.
Оценки при испытании
Выходных параметров
изделия
Процессов старения и
разрушения
Материал Деталь Механизм Машина
Рис. 2 - Измерение характеристик объекта при испытании на надежность в зависимости от его сложности
8. Испытания опытных и серийных образцов
При проведении испытаний на надежность необходимо распределять их объем между опытным и серийным производством.
С одной стороны, исходя из принципа скорейшего получения информации о надежности, максимум испытаний и исследований должно проводиться в период опытного проектирования и изготовления опытного образца изделия. Однако, как правило, этих испытаний оказывается недостаточно, т.к. при проведении испытания одного опытного образца изделия можно случайно получить такие результаты по надежности, которые не будут отражать действительной картины. Поэтому исследования проводятся также в процессе подготовки производства и в ходе серийного изготовления, тем более, что технологический процесс изготовления опытного образца всегда отличается от серийного, что не может не повлиять на показатели качества и надежности изделий.
Следует иметь в виду, что на практике имеют место расхождения в оценке надежности, определенной на основании испытания изделия, и реальным уровнем надежности, полученным из сферы эксплуатации. Причины этих расхождений должны быть выявлены. Они связаны либо с испытанием (недостаточность данных, неправильная методика испытаний), либо с методами эксплуатации (нарушаются установленные режимы работы, не те условия эксплуатации, не соблюдается система ремонта и т.д.). Правильно построенные испытания могут дать объективную характеристику уровня надежности не только испытываемого изделия, но и всей совокупности изделий данного типа.