Главная База знаний "Allbest" Транспорт Разработка паспорта профилактики АТС для обеспечения безопасности дорожного движения

Разработка паспорта профилактики АТС для обеспечения безопасности дорожного движения

Автобус Икарус: двигатель, трансмиссия, подвеска, тормозная система, система отопления и освещения. Оценка параметра масштаба закона Вейбулла-Гнеденко. Оценка количественных характеристик долговечности и безотказности. Показатели процесса восстановления.

Рубрика Транспорт
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 17.02.2013
Размер файла 1004,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Анализ НИР ученых РФ и за рубежом по надежности и безопасности

Автобусы Ikarus 200-го модельного ряда оборудованы практически идентичными узлами и агрегатами. Поэтому технические особенности этих машин целесообразно рассмотреть отдельно. С более подробным описанием каждой модели, работающей в Харькове, вы можете ознакомится, прочитав соответствующие статьи. Здесь же описаны технические особенности 200-х Икарусов.

Двигатель

На автобусах Икарус устанавливается горизонтально расположенный 6-цилиндровый дизель Raba-D2156 (лицензионный MAN). До 1980 года устанавливался атмосферный мотор рабочим объемом 10,4 л. и мощностью 192 л.с. В 1980 году рабочий объем двигателя был увеличен до 10,7 л, мощность составила 220 л.с. В середине 80-х автобусы стали комплектовать моторами с турбонаддувом, за счет чего мощность была увеличена до 250 л.с. Двигатель Raba имеет водяное охлаждение и комбинированную принудительную систему смазки. Благодаря горизонтальному расположению двигателя центр тяжести автобуса находится низко и поэтому машины не склонны к опрокидыванию.

У междугородных моделей автобуса двигатель расположен в задней части, в то время как у городских - в базе.

Моторесурс венгерского дизеля очень высок даже по сегодняшним меркам - 500 тыс. км. до капремонта. Полная "капиталка" (с заменой гильз, поршней, поршневых колец, шлифовкой шеек коленчатого вала и т.д.) продлевает жизнь агрегату еще на 100-150 тыс. км. Найти же хорошую замену двигателю непросто. У нас часто практикуется замена "родного" венгерского дизеля на междугородных моделях Икаруса на ярославский или камский. Однако это приводит к быстрому износу карданного вала, к тому же отечественный двигатель значительно больше по размерам, для его установки необходимо жертвовать задним рядом сидений в салоне.

Для запуска автобуса используется 24-вольтная бортовая электрическая система с двумя последовательно включенными аккумуляторными батареями емкостью 180 А*ч.

Система охлаждения "туристов" несколько отличается от таковой у городских машин. В первом случае радиатор располагается вертикально сбоку, а во втором - под углом 45 градусов и имеет жалюзи для более эффективного охлаждения воздухом. На машинах применяется специальная автоматическая муфта для вентилятора системы охлаждения двигателя. Она имеет пневматический механизм включения и ременной привод отбора мощности от коленвала.

Трансмиссия

Сначала автобусы комплектовались 5-ступенчатой механической коробкой передач ZF с кулисным приводом и синхронизатором инерционного типа. С 1980 года ей на смену пришла более совершенная 6-ступенчатая КПП. Коробка может быть установлена на автобус как отдельно от двигателя, так и в одном блоке с двигателем в горизонтальном положении.

Карданная передача включает в себя один или два карданных вала.

Задний мост ведущий, состоит из одинарного центрального редуктора, полуосей и двух колесных редукторов. Принятая конструкция и кинематическая схема передачи крутящего момента позволяют разделить момент в центральном редукторе и направить к колесным редукторам, тем самым разгрузив дифференциал и полуоси от увеличенного момента, который передается при двухступенчатой схеме главной передачи заднего моста. Применение колесной передачи позволяет путем изменения количества зубьев цилиндрических шестерен колесного редуктора получить ряд различных передаточных чисел, что делает задний мост пригодным для использования на различных модификациях автобусов.

Подвеска

Подвеска всех колес пневматическая (на Ikarus-255 - рессорная), с телескопическими амортизаторами двухстороннего действия. Стабилизаторов поперечной устойчивости нет - вместо них используются специальные перепускные клапаны, которые соединены с кузовом тягами. Перераспределяя воздух, они помогают избежать избыточных кренов в поворотах. Такая конструкция требует надежной фиксации мостов, предотвращающей смещение. Обеспечивают это специальные реактивные тяги с сайлент-блоками, длина которых регулируется. Изменяя их длину, добиваются четкой соосности колес, что положительно сказывается на ресурсе шин и расходе топлива.

В передней подвеске применены шкворневые пальцы на втулках, с упорным подшипником. Такая конструкция требует смазки каждые 10 тыс. км., но зато выдерживает высокие нагрузки. Высокая прочность достигнута именно благодаря использованию втулок, а не игольчатых подшипников, как на многих других подвесках.

Тормозная система

Тормозная система автобуса состоит из колесных тормозов барабанного типа (рабочий тормоз), стояночного (ручного) тормоза и тормоза-замедлителя. Рабочие тормоза установлены на всех колесах автобуса.

Тормозная система устроена таким образом, что при отсутствии давления воздуха в ресиверах невозможно разблокировать стояночный тормоз. Вот и приходится нередко водителям, если за ночь воздух вышел, утром тщательно прогревать двигатели - пока компрессор не накачает необходимое давление. Сами же ресиверы находятся впереди - практически под рабочим местом водителя. Примечательно, что в конструкции компрессора предусмотрен не только влагоотделитель, но и клапаны для удаления конденсата из ресиверов. Машины поздних выпусков за доплату могли комплектоваться антиблокировочной (ABS) и антипробуксовочной (ASR) системами в приводе тормозов.

Кузов и салон

Автобусы Икарус имеют вагонный цельнометаллический кузов с несущим основанием. Наружная облицовка состоит из дюралюминиевых листов толщиной 1,8 мм и стальных формованных панелей. Внутренняя облицовка - декоративная фанера и слоистый пластик. Пол автобуса выполнен из прессованных древесных плит и закрыт резиновым ковром, закрепленным декоративными алюминиевыми уголками.

Городские автобусы Икарус имеют четырехстворчатые складные или двустворчатые распашные двери, управляемые сжатым воздухом с помощью автоматического распределителя. Сидения городских машин состоят из каркаса, подушки из губчатой резины и спинки из резинового волокна.

Двери междугородных автобусов одностворчатые, с механическим (ручным) управлением или автоматические. Сидения междугородного типа с подушками из формовочной пластмассы, опрокидываемыми спинками и обивкой из искусственной кожи. Угол наклона их спинки регулируется, сидения снабжены опрокидываемыми подлокотниками. На потолке установлены индивидуальные осветительные плафоны и вентиляционные дефлекторы.

Рабочее место водителя довольно удобное и комфортабельное. На развернутой к водителю приборной панели расположены спидометр, тахометр, манометр, показатели уровня топлива и температуры охлаждающей жидкости. Сиденье водителя подрессорено и регулируется в трех плоскостях как на междугородных, так и на городских машинах.

Система отопления и освещение

Автобус оснащен автономным отопительно-вентиляционным устройством THERMAL. Часть горячей воды, вытекающей из двигателя, проходит через трубопроводы системы охлаждения и направляется через отопительные трубы в радиаторы отопительного устройства. Нагретый в радиаторах воздух направляется вентиляторами через отопительные каналы в кабину, на ветровые стекла и в салон автобуса. Вода после отдачи тепла в радиаторах устройства поступает снова в двигатель.

Первоначально автобусы комплектовались автономным подогревателем с отдельным топливным баком на 20 л. Но в автобусах поздних выпусков отдельного бака уже нет - дизтопливо для подогревателя подается с помощью специального насоса из основного бака. Правда, водители неохотно используют "автономку" так как в этом случае нельзя сэкономить солярку для личных нужд. Как результат - переохлаждение пассажиров, интенсивное обледенение стекол и внутренней обивки салона.

Наружное освещение представлено основными и противотуманными фарами, а также указателями поворота. На междугородных автобусах также иногда устанавливается фара-прожектор над лобовым стеклом. Освещение салона осуществляется лампами накаливания.

Обслуживание

Автобусы очень удобны в обслуживании. Вдоль бортов, в задней части кузова, предусмотрены отсеки для аккумуляторных батарей, воздушного фильтра, автономного подогревателя и прочего оборудования.

При резких температурных перепадах и в условиях повышенной влажности коррозийная стойкость панелей кузова оказывается не на высоте. Но несмотря на это, автобусы исправно служат десятилетиями! Конечно, не обходится без мелких сварочных работ. и что очень важно при эксплуатации в наших условиях: арки колес и днище обработаны специальным полиуретановым составом, который к тому же служит дополнительной шумоизоляцией. Согласно правилам эксплуатации, ТО-1 автобусов Икарус полагается проводить через каждые 2600 км пробега, ТО-2 - через 13000, СО - два раза в год. Капитальные ремонт автобусов Икарус на Украине проводился ранее централизованно на авторемонтном заводе в городе Днепродзержинск.

2. Оценка показателей долговечности ТС (на примере двигателя РАБА МАН ИКАРУС)

Составляем вариационные ряды периодичности между отказами элементов АТС. Для каждого ряда рассчитывают характеристики, с помощью которых можно оценивать количественные показатели надежности.

Оценим показатели долговечности ТС до первой замены ДВС. Представленные ниже вариационные ряды технического ресурса до первой, второй, третей и четвертой замены двс получены при плане испытаний:

I.134 124 124 151 178 144 104 105 123 103 130 157 108 139 109 101 100 140 104 140 130 149 147.

II. 75 49 75 33 99 75 5147 46 137 115 19 2 115 19 2 115 10 14 55 60 61 92 98.

III. 30 31 37 39 39 41 24 26 27 28 28 35 35 36 40 48 27 29 30.

2.1 Оценка среднего технического ресурса до первой, второй и последующих замен элементов ТС (точечная оценка)

Точечной оценкой среднего технического ресурса до замены элемента ТС между заменами является выборочная средняя, тыс. км:

, (1)

где - i - й член вариационного ряда, тыс.км.

тыс. км

Дисперсия (несмещенная) точечной оценки средней наработки до отказа, (тыс.км):

, (2)

455,3636.

Среднее квадратичное отклонение, тыс. км:

, (3)

.

Коэффициент вариации точечной оценки средней наработки до отказа:

, (4)

2.2 Интервальная оценка

Для расчета определим предельную относительную ошибку при =0,90, для чего надо рассчитать уровень значимости и выбрать из табл.6 (ПРИЛОЖЕНИЕ Б) значение .

Чтобы найти необходимо количество членов в ряду умножить на 2 и воспользоваться табл.6 (ПРИЛОЖЕНИЕ Б). В нашем примере 23 числа в ряду, значит получаем .

Параметр формы Вейбулла-Гнеденко определим по таблице 1 приложения 1 в зависимости от полученного коэффициента вариации .

Если по коэффициенту вариации сложно определить форму , то необходимо произвести расчет формы по следующему алгоритму:

Разбить полученный коэффициент вариации на сумму двух чисел, причем по одному из них можно определить значение формы из таблицы 1 приложения 1.

Найдем по таблице 4 (ПРИЛОЖЕНИЕ А) значение формы для коэффициента вариации, разложенного в сумме и следующего значения формы

для

для

найдем разницу и для найденных нами значений

составляем пропорцию

найдем значение формы для коэффициента вариации

Расчетное значение предельной относительной ошибки

, (5)

С вероятностью можно утверждать, что средняя наработка до замены рассматриваемого элемента ТС находится в интервале , что и является интервальной оценкой. Нижняя и верхняя границы данного интервала следующие:

, (6)

.

, (7)

.

Уровень значимости задают в зависимости от требуемой точности оценки средней наработки до отказа. Причем, чем меньше, тем шире доверительный интервал, так как объем выборки остается постоянным.

В итоге получаем точечную и интервальную оценки средней наработки до отказа элемента ТС - важнейшего показателя оценивания случайных величин. Для невосстанавливаемых элементов он является одновременно и показателем долговечности.

2.3 Оценка параметра масштаба закона Вейбулла-Гнеденко

Точечная оценка параметра масштаба закона Вейбулла-Гнеденко, рассчитывается по формуле, тыс.км:

, (8)

икарус трансмиссия безотказность двигатель

где - гамма - функция по аргументу , который берется из табл.7 (ПРИЛОЖЕНИЕ В) в зависимости от коэффициента вариации .

Значение гамма - функция определяем по табл.7 в зависимости от полученного значения коэффициента вариации. Чтобы найти, гамма - функцию воспользуемся тем же алгоритмом аналогично оценки параметра формы закона Вейбулла-Гнеденко.

;

,(9)

Получим соответственно нижнюю границу параметра масштаба

Верхнюю границу

.

Прежде чем перейти к оценке других показателей свойств надежности, необходимо проверить принятую нулевую гипотезу о соответствии экспериментального распределения отказов распределению Вейбулла-Гнеденко.

2.4 Оценка характеристик теории вероятности: плотности вероятности и функции распределения отказов f (L), F(L)

Плотность распределения отказов , тыс.км?№, плотность вероятности того, что наработка элемента АТС до отказа окажется меньше . Статистически оценивается по формуле:

. (10)

Для закона Вейбулла-Гнеденко

(11)

В случае нормального закона распределения

. (12)

где ,

где - функция Лапласа.

Используя формулы (10-12) произведем расчет плотности распределения. Полученные величины занесем в таблицу 1 и построим кривую плотности вероятности .

Таблица 1 - Плотность распределения наработок до первой замены элемента

L, тыс. км.

f(L)

L, тыс. км.

f(L)

0

0

160

0,002424

10

2,08E-09

170

0,000257

20

2,1E-07

180

7,51E-06

30

3,11E-06

190

3,74E-08

40

2,11E-05

200

1,71E-11

50

9,32E-05

210

3,23E-16

60

0,000313

220

9,25E-23

70

0,000868

230

1,15E-31

80

0,002081

240

1,33E-43

90

0,004412

250

2,12E-59

100

0,008311

260

4,76E-80

110

0,013735

270

9,3E-107

120

0,01926

280

5,9E-141

130

0,021579

290

2,3E-184

140

0,017577

300

5,5E-239

150

0,009057

310

3,3E-307

Рисунок 1 - График плотности распределения отказов до первой замены двигателя РАБА МАН ИКАРУС

3. Оценка количественных характеристик долговечности и безотказности

3.1 Расчет вероятности безотказной работы

Согласно ГОСТ 27.002 - 83 вероятность безотказной работы P(L) есть вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ элемента АТС не возникнет. Статистически определяется по приближенной формуле:

, (13)

где - количество отказавших элементов за пробег от 0 до ; - общее количество элементов в выборке, находящейся под наблюдением.

Известно, что вероятность безотказной работы и вероятность отказа составляют полную группу событий:

. (14)

С учетом формул (27) и (28) вероятность безотказной работы оценивается по формулам: по закону Вейбулла-Гнеденко:

, (15)

по нормальному закону:

, (16)

где ,

- функция Лапласа.

Подставив в формулу (15) значение (или в (15) значение ), получаем точечную оценку вероятности безотказной работы. Интервальную оценку определяют, подставив соответственно и (или и ).

По результатам расчетной таблицы (см. табл.2) строим графики вероятности безотказной работы в одной системе координат (см. рис 2).

Таблица 2 - Расчетные данные вероятности безотказной работы (нижняя и верхняя доверительные границы) системы (элемента) до первой замены

L, тыс. км.

Pв(L)

P(L)

Pн(L)

L, тыс. км.

Pв(L)

P(L)

Pн(L)

0

1

1

1

170

0,004021

0,000404

0,01902

90

1

1

1

180

0,000313

1,09E-05

0,003039

100

0,999996

0,999995

0,999997

190

9,5E-06

7,69E-08

0,000247

110

0,999947

0,999924

0,999962

200

8,6E-08

9,81E-11

8,41E-06

120

0,999637

0,999486

0,999739

210

1,68E-10

1,42E-14

9,51E-08

130

0,998399

0,997733

0,99885

220

4,75E-14

1,34E-19

2,69E-10

140

0,994624

0,992394

0,996136

230

1,23E-18

4,28E-26

1,37E-13

150

0,985077

0,978927

0,989258

240

1,68E-24

2,11E-34

8,39E-18

160

0,964095

0,949524

0,974077

250

6,39E-32

6,5E-45

3,92E-23

Рисунок 2 - График вероятности безотказной работы до первой замены системы (элемента) двигателя РАБА МАН ИКАРУС

Из графика видно, средний ресурс до замены ДВС равен =125 тыс. км при вероятности безотказной работы =0.5. По графику представляется возможным определить количество запасных частей и оборотных агрегатов, необходимые для планирования их приобретения.

Совокупность графиков вероятности безотказной работы образуют карту безотказности, которая является зеркалом надежности и безопасности сложных устройств.

3.2 Расчет гамма - процентной наработки до отказа

Согласно ГОСТ 27.002 - 90 гамма-процентная наработка до отказа , тыс. км, - это наработка, в течение которой отказ элемента АТС не возникает с вероятностью . Для невосстанавливаемых элементов он является одновременно показателем долговечности - гамма-процентным ресурсом (наработкой, в течение которой элемент АТС не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью ). Для закона Вейбулла-Гнеденко его точная оценка, тыс.км,

(17)

Интервальную оценку определяют при подстановке в формулу (17) вместо значение и .

Для нормального закона определяется, аналитически по формуле (16). Однако для практики целесообразно оценивать по кривым :

j=90%

,

,

.

Гамма - процентный ресурс является регламентным показателем. При достижении, которого объект должен быть остановлен для профилактики, либо проведена замена элемента новым. Не соблюдение Гамма - процентного ресурса существенно влияет на безопасность технических систем.

3.3 Расчет интенсивности отказов

Интенсивность отказов л(L), тыс.км?№, - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого элемента АТС, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник. Статистически оценивается по приближенной формуле:

, (18)

где - количество работоспособных элементов при пробеге .

Для закона Вейбулла-Гнеденко его точная оценка, отказ, тыс. км.

. (19)

Интервальную оценку определяют при подстановке в формулу (32) вместо значение и .

Для нормального закона:

(20)

Таблица значений функции имеется в /3, 8, 16/.

Рассчитывают таблицы и строят кривые в одной системе координат (только для невосстанавливаемых элементов).

Расчетные данные интенсивности отказов двс в табл.3 и строят кривые (см. рис. 3) в одной системе координат (только для невосстанавливаемых элементов).

Таблица 3 - Расчетная таблица интенсивности отказов системы (элементов) до первой замены (нижняя и верхняя доверительные границы)

L, тыс. км.

лв(L)

лср(L)

лн(L)

L, тыс. км.

лв(L)

лср(L)

лн(L)

0

0

0

0

230

2,400152

3,582432

1,640401

50

2,08E-09

3,1E-09

1,42E-09

240

3,186

4,755377

2,177495

60

2,1E-07

3,13E-07

1,43E-07

250

4,180524

6,239789

2,85721

70

3,11E-06

4,65E-06

2,13E-06

260

5,427347

8,100779

3,70936

80

2,11E-05

3,15E-05

1,44E-05

270

6,976953

10,4137

4,76845

90

9,32E-05

0,000139

6,37E-05

280

8,887439

13,26526

6,074186

100

0,000314

0,000468

0,000214

290

11,22532

16,75475

7,672026

110

0,000875

0,001306

0,000598

300

14,06637

20,99525

9,613761

120

0,002128

0,003176

0,001455

310

17,49653

26,11507

11,95813

130

0,00466

0,006956

0,003185

320

21,6129

32,2591

14,7715

140

0,009396

0,014024

0,006422

330

26,52468

39,59036

18,12849

150

0,017718

0,026445

0,012109

340

32,35431

48,29157

22,11279

160

0,031615

0,047188

0,021607

350

39,23854

58,56687

26,81786

170

0,053856

0,080384

0,036808

360

47,32963

70,64351

32,34778

180

0,088191

0,131632

0,060274

370

56,79661

84,7738

38,81806

190

0,139581

0,208337

0,095398

380

67,82656

101,2369

46,35656

200

0,214466

0,320109

0,146578

390

80,62596

120,3411

55,10441

210

0,321054

0,4792

0,219426

410

95,42215

142,4257

65,21697

220

0,469654

0,700999

0,320989

420

112,4648

167,8633

76,86488

Рис. 3 - График интенсивности отказов системы (элементов) до первой замены двигателя РАБА МАН ИКАРУС

По графику интенсивности отказов представляется возможным оценить потребность запасных элементов на планируемые периоды “жизненного” цикла ТС.

Для снижения времени на расчет второго и третьего вариационного ряда производим расчет, используя специализированную программу ЭВМ.

Далее представим в таблице все показатели трех вариационных рядов.

Таблица 4 - Оценивание показателей надежности

Для первого вариационного ряда

j

Lj

Lj+1

nj

nj^2

F(Lj)

nJ

nj^2/nJ

1

0

113

8

64

0,22011

5,06253

12,6419

2

113

126

3

9

0,20593

4,73639

1,90018

3

126

139

4

16

0,25597

5,88731

2,71771

4

139

152

6

36

0,20895

4,80585

7,49087

5

152

165

1

1

0,0918

2,1114

0,47362

6

165

178

1

1

0,01643

0,37789

2,64627

Для второго вариационного ряда

j

Lj

Lj+1

nj

nj^2

F(Lj)

nJ

nj^2/nJ

1

0

24,5

6

36

0,17731

4,25544

8,45976

2

24,5

47

3

9

0,24769

5,94456

1,51399

3

47

69,5

5

25

0,21965

5,2716

4,74239

4

69,5

92

4

16

0,15754

3,78096

4,23173

5

92

114,5

2

4

0,0975

2,34

1,7094

6

114,5

137

4

16

0,0536

1,2864

12,43781

Для третьего вариационного ряда

j

Lj

Lj+1

nj

nj^2

F(Lj)

nJ

nj^2/nJ

1

0

28,8

6

36

0,24629

4,67951

7,69311

2

28,8

33,6

4

16

0,25266

4,80054

3,33296

3

33,6

38,4

4

16

0,27763

5,27497

3,03319

4

38,4

43,2

4

16

0,17195

3,26705

4,89738

5

43,2

48

1

1

0,04724

0,89756

1,11413

6

114,5

137

4

16

0,0536

1,2864

12,43781

Вычисленные показатели для первого, второго, третьего и четвертого ряда соответственно

Параметр

Ряд №1

Ряд №2

Ряд №3

Xи2расч=

4,8706

9,0951

1,0708

N=

23

24

19

Lср=

128

61

33

D(L)=

455,3636

1550,9565

40,6959

S(L)=

21,3393

39,3822

6,3793

V=

0,166713

0,64561

0,192393

b=

73 783

15 997

57 974

Xe(2N)=

31 439

33 098

24 884

Г=

0,9380

0,8966

0,9259

a=

136

68

36

у

21,339

39,382

6,379

ук

21,339

44,791

67,1

4. Оценка показателей процесса восстановления (графоаналитический метод)

Теория восстановления возникла как наука при решении частных задач теории вероятности. Она изучает сложные виды закономерностей распределения случайных величин, образующихся при их суммировании, смешивании и наложении во времени.

Транспортные средства и большинство сложных технических систем являются восстанавливаемыми объектами. Известно, что с момента ввода в эксплуатацию ТС и до предельного состояния, техническое состояние последних многократно восстанавливается путем замены деталей, узлов и агрегатов. В результате последовательных замен неисправных, либо дефектных элементов, образуется так называемый накопленный процесс восстановления. Напомним, что технический ресурс - наработка элементов АТС до их предельного состояния.

Процесс восстановления - это последовательность восстановления работоспособности объекта за весь срок его службы путем проведения разборочно-сборочных, регулировочных, смазочных работ, либо замены нового элемента или отремонтированного.

Процесс восстановления оценивается количественными показателями: интегральной и дифференциальной функциями восстановления. В соответствии с ГОСТ 27. 00. 89 используются следующие характеристики: ведущая функция и параметр потока отказов (замен) . В этих терминах словосочетание «поток отказов (замен)» отождествляется с восстановлением, так как восстановление работоспособности автотранспортных средств осуществляется как при профилактической замене или при текущем ремонте. По характеристикам процесса восстановления представляется возможным рассчитывать и планировать расход запасных частей, создавать новые способы расчета и управлять качеством материально-технического обеспечения на стадии проектирования, изготовления АТС и эксплуатации.

Процесс восстановления можно представить в виде математической модели как последовательность положительных, взаимно независимых случайных чисел, каждое из которых имеет свое распределение. Например, технический ресурс или наработка элементов автомобиля между последовательными заменами и составляют процесс его восстановления. При этом каждое из чисел в общем случае может иметь свой закон распределения с функциями .

Важным понятием в теории восстановления является понятие композиции законов распределений. Композиция распределений

(21)

(22)

Композиция имеет ряд общих свойств, не зависящих от вида законов распределений, и частных свойств, применимых к конкретным распределениям. Два общих свойства:

1) математическое ожидание композиции равно сумме математических ожиданий ее составляющих:

(23)

2) дисперсия композиции равна сумме дисперсии ее составляющих :

(24)

К частным свойствам композиции относятся следующие положения:

1) при композиции нескольких распределений Пуассона тоже получается распределение Пуассона;

2) композиция нескольких нормальных распределений дает нормальное распределение;

3) композиция большого количества распределений кроме закона Вейбулла - Гнеденко в итоге дает нормальное распределение.

Теория восстановления возникла как наука при решении частных задач теории вероятности. Она изучает сложные виды закономерностей распределения случайных величин, образующихся при их суммировании, смешивании и наложении во времени.

Транспортные средства и большинство сложных технических систем являются восстанавливаемыми объектами. Известно, что с момента ввода в эксплуатацию ТС и до предельного состояния, техническое состояние последних многократно восстанавливается путем замены деталей, узлов и агрегатов. В результате последовательных замен неисправных, либо дефектных элементов, образуется так называемый накопленный процесс восстановления. Напомним, что технический ресурс - наработка элементов АТС до их предельного состояния.

Процесс восстановления - это последовательность восстановления работоспособности объекта за весь срок его службы путем проведения разборочно-сборочных, регулировочных, смазочных работ, либо замены нового элемента или отремонтированного.

Процесс восстановления оценивается количественными показателями: интегральной и дифференциальной функциями восстановления. В соответствии с ГОСТ 27. 00. 89 используются следующие характеристики: ведущая функция и параметр потока отказов (замен) . В этих терминах словосочетание «поток отказов (замен)» отождествляется с восстановлением, так как восстановление работоспособности автотранспортных средств осуществляется как при профилактической замене или при текущем ремонте. По характеристикам процесса восстановления представляется возможным рассчитывать и планировать расход запасных частей, создавать новые способы расчета и управлять качеством материально-технического обеспечения на стадии проектирования, изготовления АТС и эксплуатации.

Процесс восстановления можно представить в виде математической модели как последовательность положительных, взаимно независимых случайных чисел, каждое из которых имеет свое распределение. Например, технический ресурс или наработка элементов автомобиля между последовательными заменами и составляют процесс его восстановления. При этом каждое из чисел в общем случае может иметь свой закон распределения с функциями .

Важным понятием в теории восстановления является понятие композиции законов распределений. Композиция распределений

(25)

(26)

Композиция имеет ряд общих свойств, не зависящих от вида законов распределений, и частных свойств, применимых к конкретным распределениям. Два общих свойства:

1) математическое ожидание композиции равно сумме математических ожиданий ее составляющих:

(27)

2) дисперсия композиции равна сумме дисперсии ее составляющих:

(28)

К частным свойствам композиции относятся следующие положения:

1) при композиции нескольких распределений Пуассона тоже получается распределение Пуассона;

2) композиция нескольких нормальных распределений дает нормальное распределение;

3) композиция большого количества распределений кроме закона Вейбулла - Гнеденко в итоге дает нормальное распределение.

4.1 Ведущая функция восстановления

Ведущая функция - одна из важнейших количественных характеристик, необходимая для: прогнозирования и планирования потребности запасных частей и материалов, трудовых ресурсов; оптимизации и управления качеством системы профилактики АТС в реальных условиях эксплуатации, обеспечивающая безопасность ТС в процессе эксплуатации. Она используется, например, при определении оптимального момента профилактической замены элементов, при определении оборотного фонда агрегатов на планируемый период.

Функция восстановления рассчитывается как бесконечная сумма функций композиции распределения:

(29)

где - n-кратная свертка функций распределений отказами.

Функцию восстановления можно получать экспериментально, но для этого требуются длительные и дорогостоящие исследования.

Для снижения затрат и сокращения времени простоя ТС в неисправном состоянии, используют следующую методику.

Вначале по экспериментальным данным устанавливают закономерности распределения наработки элемента между заменами, Затем, используя математическую модель соответствующего процесса восстановления, алгоритм и программу, рассчитывают на ЭВМ ведущую функцию . В дальнейшем, ведущую функцию распределений применяют для всех идентичных элементов, эксплуатирующихся в схожих условиях. В случае, изменения конструкции элемента, применения других материалов при его изготовлении, изменения условий эксплуатации, т. е. изменение факторов, существенно влияющих условий обеспечения надежности и эффективности ТС необходимо провести уточнение ее достоверности.

4.2 Параметр потока восстановления

Ранее рассмотрен статистический метод оценки параметра потока отказов как одного из показателей безотказности восстанавливаемых элементов ТС. Однако аналитическая оценка параметра потока отказов как ведущей функции так параметра потока отказов предпочтительна с точки зрения состоятельности и эффективности. Параметр потока отказов может применяться для решения тех же задач, что и ведущая функция, аналитически определяется по формуле

.(30)

Оценка ведущей функции и параметра потока отказов осуществляется с использованием графоаналитического и аналитического способа расчета.

4.3 Графоаналитический метод расчета ведущей функции и параметра потока восстановления

Графоаналитический метод разработан известным ученым доктором технических наук профессором А.М. Шейниным. Графоаналитический метод расчета ведущей функции и параметра потоков отказов основан на использовании нормального закона распределения. Вначале рассчитываются функции распределения до очередных замен. Методом графического сложения функции распределения получаем ведущую функцию. Затем путем дифференцирования интегральной функции на различных интервалах наработки получаем кривую параметра потока отказов.

Метод предусматривает первые N восстановлений, что дает приблизительную оценку функции восстановления и параметра потока отказов. В данном случае для практики технической эксплуатации автомобилей такое допущение уместно, хотя погрешности графических построений не позволяют добиться большей точности. Метод прост и доступен для практического применения, при решении инженерных задач технической эксплуатации автомобилей, например при оценке потребности запасных частях по интервалам наработки

(31)

Параметр потока отказов определяется по формуле:

(32)

где - интервал наработки, величина которого выбирается как можно меньшей исходя из размеров графика. Чем меньше , тем выше точность расчета параметра потока отказов, но ниже точность графических построений.

Метод использует общие свойства композиции распределений, принимая за математическое ожидание оценку средней наработки, а за дисперсию - квадрат оценку среднего квадратичного отклонения

С помощью этого метода можно выполнять аналитический расчет функций композиции распределения; графическое построение ведущей функции как суммы ординат функции композиции; расчет параметра потоков отказов графическим дифференцированием кривой ведущей функции.

Расчет функций композиции распределения наработок до замен элементов ТС произведем по формуле:

(33)

гдеlcp - средняя наработка на отказ;

Up- квантиль распределения;

?к - среднеквадратическое отклонение.

На основе рассчитанных функциях композиции распределений строят графическую зависимость. Ведущую функцию определяют графическим суммированием композиций распределения на соответствующем пробеге. А параметр потока отказов рассчитывают по формуле 42. Рассчитанные данные заносят в таблицы и строят графические зависимости. Все три системы координат располагают одну под другой так, чтобы ординаты находились на одной линии, а масштабы по оси наработки были одинаковы.

Произведем расчет показателей процесса восстановления на примере двс РАБА МАН ИКАРУС:

I. 134 124 124 151 178 144 104 105 123 103 130 157 108 139 109 101 100 140 104 140 130 149 147.

II. 75 49 75 33 99 75 51 47 46 137 115 19 2 115 19 2 115 10 14 55 60 61 92 98.

III. 30 31 37 39 39 41 24 26 27 28 28 35 35 36 40 48 27 29 30.

Произведем расчет оценку средней наработки до первого, второго, третьего и т.д. восстановления:

( 34)

2) Произведем расчет оценку среднего квадратичного отклонения до первого, второго, третьего и т.д. восстановления:

(35)

;

;

.

3) Произведем расчет функции композиции распределения до первого, второго, третьего и т.д. восстановления, рассчитанные данные занесем в таблицу.

Таблица 7 - Расчет функции композиции распределения наработок до замен

l№ср±Uр?у№к

lІср±Uр?уІк

lіср±Uр?уік

0,1

-1,282

100,643

131,578

163,998

0,2

-0,842

110,033

151,286

183,905

0,3

-0,524

116,818

165,530

198,293

0,4

-0,253

122,601

177,668

210,554

0,5

0

128,000

189,000

222,000

0,6

0,253

133,399

200,332

233,446

0,7

0,524

139,182

212,470

245,707

0,8

0,842

145,967

226,714

260,095

0,9

1,282

155,357

246,422

280,002

Произведем графическое построение функций композиций распределения. Рассчитаем значения ведущей функции и параметра потока отказов на выбранных нами интервалах. Рассчитанные данные занесем в таблицы 8, 9 и произведем графическое построение (см. рис 4).

Таблица 8 - Определения ведущей функции

20

0,03

40

0,04

60

0,06

80

0,08

100

0,1

120

0,3

140

0,4

160

0,55

180

0,7

200

0,9

220

1,15

260

1,5

300

1,9

350

2,4

400

2,7

Таблица 9 - Определение параметра потока восстановления

20

20

0,03

0,04

0,0005

40

20

0,04

0,06

0,001

60

20

0,06

0,08

0,001

80

20

0,08

0,1

0,001

100

20

0,1

0,3

0,01

120

20

0,3

0,4

0,005

140

20

0,4

0,55

0,0075

160

20

0,55

0,7

0,0075

180

20

0,7

0,9

0,01

200

20

0,9

1,15

0,0125

220

20

1,15

1,5

0,0175

260

40

1,5

1,9

0,01

300

40

1,9

2,4

0,0125

350

50

2,4

2,7

0,006

400

50

2,7

2,8

0,002

Рисунок 4 - Графоаналитический метод расчета характеристик процесса восстановления F(n), Щ(l) и щ(l)

Выводы

Полученные показатели надежности, безотказности и долговечности являются источником для формирования паспорта профилактики. Однако их расчет является трудоемким и требует знания закономерностей изменения случайных величин, что осложняет выполнения расчета на производстве. Для устранения этих недостатков на кафедре Транспорт была разработана программа оценивания показателей надежности в автоматизированном исполнении.

Список использованной литературы

1. Булгаков Н.Ф. Методические основы оценки ремонтопригодности автомобилей в эксплуатации. Труды МАДИ, 1976, вып. №135.

2. Булгаков Н.Ф., Шейнин А.М., Зарубкин В.А. Подсистема ТР автомобилей как объект оптимизации. Труды МАДИ, 1974, вып. №79.

3. Булгаков Н.Ф., Шейнин А.М., Зарубкин В.А. Метод планирования текущего ремонта автомобилей. Труды МАДИ, 1974, вып. №79.

Приложение А

Параметр формы закона Вейбулла-Гнеденко

+0,00

+0,02

+0,04

+0,06

+0,08

0,10

12,1537

10,0276

9,5121

7,3783

6,4988

0,20

5,7974

5,2254

4,7505

4,3503

4,0086

0,30

3,7138

3,4570

3,2315

3,0321

2,8545

0,40

2,6956

2,5526

2,4234

2,3061

2,1991

0,50

2,1013

2,0116

1,9291

1,8529

1,7824

0,60

1,7171

1,6563

1,5997

1,5469

1,4975

0,70

1,4513

1,4078

1,3670

1,3286

1,2924

0,80

1,2583

1,2259

1,1954

1,1664

1,1389

0,90

1,1128

1,0880

1,0644

1,0419

1,0205

1,00

1,0000

0,9804

0,9618

0,9439

0,9267

1,10

0,9103

0,8946

0,8795

0,8650

0,8510

1,20

0,8376

0,8247

0,8123

0,8003

0,7888

1,30

0,7776

0,7669

0,7565

0,7465

0,7368

1,40

0,7274

0,7183

0,7095

0,7010

0,6928

1,50

0,6848

0,6770

0,6695

0,6622

0,6551

1,60

0,6482

0,6415

0,6350

0,6287

0,6225

1,70

0,6165

0,6107

0,6050

0,5995

0,5941

1,80

0,5888

0,5837

0,5787

0,5738

0,5690

1,90

0,5644

0,5598

0,5554

0,5511

0,5468

2,00

0,5427

0,5386

0,5347

0,5308

0,5270

Значения квантилей - распределения

=0,01

=0,02

=0,025

=0,05

=0,1

1

6,635

5,412

5,024

3,842

2,706

2

9,210

7,824

7,378

5,992

4,605

3

11,345

9,837

9,348

7,815

6,251

4

13,277

11,668

11,143

9,487

7,779

5

15,086

13,388

12,832

11,071

9,236

6

16,812

15,033

14,449

12,592

10,645

7

18,475

16,622

16,013

14,067

12,017

8

20,090

18,168

17,534

15,507

13,362

9

21,666

19,679

19,023

16,919

14,634

10

23,209

21,161

20,483

18,307

15,987

Приложение Б

Значения квантилей - распределения с степенями свободы

=0,05

=0,10

=0,05

=0,10

20

10,851

12,443

66

48,305

51,770

22

12,338

14,041

68

50,020

53,548

24

13,848

15,659

70

51,739

55,329

26

15,379

17,292

72

53,462

57,113

28

16,928

18,939

74

55,189

58,900

30

18,493

20,599

76

56,920

60,690

32

20,072

22,271

78

58,654

62,483

34

21,664

23,952

80

60,391

64,278

36

23,269

25,643

82

62,132

66,076

38

24,884

27,343

84

63,876

67,876

40

26,509

29,051

86

65,623

69,679

42

28,144

30,765

88

67,373

71,484

44

29,787

32,487

90

69,126

73,291

46

31,439

34,215

92

70,882

75,100

48

33,098

35,949

94

72,640

76,912

50

34,764

37,689

96

74,401

78,725

52

36,437

39,433

98

76,164

80,541

54

38,116

41,183

100

77,929

82,358

56

39,801

42,937

110

86,792

91,471

58

41,492

44,696

120

95,705

100,620

60

43,188

46,459

130

104,660

109,810

62

44,889

48,226

140

113,660

119,030

64

46,595

49,996

150

122,690

128,280

Приложение В

Значение гамма - функции

+0,00

+0,02

+0,04

+0,06

+0,08

0,10

0,9587

0,9515

0,9445

0,9380

0,9318

0,20

0,9259

0,9205

0,9154

0,9108

0,9065

0,30

0,9026

0,8992

0,8961

0,8934

0,8911

0,40

0,8892

0,8877

0,8866

0,8859

0,8856

0,50

0,8857

0,8861

0,8870

0,8882

0,8897

0,60

0,8917

0,8939

0,8966

0,8996

0,9029

0,70

0,9066

0,9106

0,9150

0,9197

0,9247

0,80

0,9300

0,9356

0,9416

0,9479

0,9544

0,90

0,9613

0,9685

0,9759

0,9837

0,9917

1,00

1,0000

1,0086

1,0175

1,0266

1,0360

1,10

1,0457

1,0557

1,0659

1,0764

1,0871

1,20

1,0981

1,1094

1,1209

1,1327

1,1447

1,30

1,1570

1,1695

1,1823

1,1953

1,2086

1,40

1,2221

1,2358

1,2498

1,2641

1,2786

1,50

1,2933

1,3082

1,3234

1,3389

1,3546

1,60

1,3705

1,3866

1,4030

1,4196

1,4365

1,70

1,4536

1,4709

1,4885

1,5063

1,5243

1,80

1,5426

1,5611

1,5799

1,5989

1,6181

1,90

1,6375

1,6572

1,6772

1,6973

1,7177

2,00

1,7384

1,7593

1,7804

1,8017

1,8233

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены