Учебно-методическое пособие Нижний Новгород




НазваниеУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
страница1/6
Дата конвертации17.04.2013
Размер0.65 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
  1   2   3   4   5   6


Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего и профессионального

образования

«Волжский государственный инженерно-педагогический университет»


Автомобильный институт


Кафедра автомобильного транспорта


Ю.Ф.МОРДАШОВ, Н.Н. ДИМОВ, И.В. ЖУСТЕВ

________________________________________________


ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ

АВТОМОБИЛЯ


Учебно-методическое пособие


Нижний Новгород

2010

ББК – 39.3

М 79


Мордашов Ю.Ф., Димов Н.Н., Жустев И.В. Основы надежности автомобиля:

Мордашов Ю.Ф., Димов Н.Н., Жустев И.В. / Учебно-методическое пособие. Н.Новгород: ВГИПУ, 2010. – 62 с.


В учебном пособии изложены методы статистической обработки и анализа информации о надежности машин, изменение надежности машин в разные периоды эксплуатации, приведены расчеты показателей надежности машин и ме-

тоды наиболее эффективного управления техническим состоянием и работоспособностью автомобильного парка.

Предназначено для исследователей и специалистов на автомобильном транспорте, аспирантов и студентов специальности 050501.65 – Профессиональное обучение (автомобили и автомобильное хозяйство).


© Мордашов Ю.Ф. , 2011

© Димов Н.Н. , 2011

© Жустев И.В., 2011


СОДЕРЖАНИЕ


Введение ……………………………………………………………........4

1. Основные понятия надежности ……………………………………....5

2. Жизненный цикл изделия ……………………………………………..9

3. Основные понятия теории вероятности ……………………………..16

4. Расчет показателей надежности ……………………………………....23

5. Расчет сложных систем ………………………………………………..38

6. Основы управления работоспособностью автомобиля ……………..48


ВВЕДЕНИЕ

Что такое физика надежности? Какой смысл следует придавать этим словам? Это обширнейшая область, связанная с изучением свойств материалов, их внутренней структуры не только с течением времени, но и в зависимости от тех условий, в которых приходится работать изделию. А изделие изменяет свои свойства не только тогда, как оно выполняет полезную работу, оно работает и тогда, когда находится в состоянии хранения и резерве. На него воздействуют влияние атмосферы, собственный вес, различного рода агрессивные примеси, находящиеся в самом изделии и в окружающем пространстве. Наконец, действует такой мощный фактор, как время, в котором происходит изменение молекулярной и субмолекулярной структуры вещества или веществ, которые использованы для приготовления изделия. В механических системах исключительно большое влияние оказывают не только структура материи, но и наличие микроскопических трещин, которые под влиянием действующих механических, тепловых, электрических и иных условий развиваются и приводят к отказам. Но всякие ли трещины опасны? Как на их развитие влияют ударные, сжимающие и растягивающие нагрузки? Как они относятся к температурным и электрическим воздействиям? Все это изучено слишком слабо, чтобы уже теперь быть прочной основой для практики. А ведь буквально ни в одной области техники, где не приходилось бы считаться с подобными явлениями. С влиянием трещин на работу электронных приборов приходится считаться.

В работах многих исследований, особенно исследователей-инженеров, наблюдается увлечение формальными методами. Часто встречаются работы, в которых исследователи совершенно не задаются изучением тех физико-химических процессов, которые приводят к изменению качества изделий, их надежности. В частности, к сожалению, таких работ особенно много почему-то по изучению ускоренных испытаний. А ведь ускоренные испытания по самому своему существу должны базироваться на глубоком изучении тех физико-химических процессов, которые протекают в материалах под влиянием изменений нагрузок.

Надежность изделия зависит от количества используемых в нем элементов. Современные технические системы и устройства, выполняющие самые многообразные и ответственные функции, обычно состоят из очень большого количества элементов. И вот достаточно бывает выйти из строя какой-нибудь одной маленькой детали, чтобы нарушилась работоспособность всей этой системы или устройства.

3 июля 1962 года с парижского аэродрома стартовал пассажирский самолет «Боинг-707». Не успел он оторваться от взлетной дорожки, как произошла авария. А на следующий день французские газеты сообщили, что авария самолета, стоящего миллион долларов, произошла из-за неисправности болта рулевого управления, цена которого 4 цента.


1. Основные понятия надежности

Эксплуатационные свойства автомобилей – мощность, экономичность, токсичность отработавших газов, динамичность, грузоподъемность, пассажировместимость, комфортабельность, эргономичность автомобиля и другие. Основное эксплуатационное свойство автомобиля – надежность.

Надежность – свойство автомобиля сохранять во времени или в течение некоторой наработки в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность: выполнение изделием заданных функций; время, в течение которого должно обеспечено выполнение заданных функций; условий эксплуатации, в которых должно быть обеспечено выполнение заданных функций.

Наработкой называют продолжительность или объем работы объекта. Наработку автомобиля обычно измеряют в километрах пробега. Надежность является сложным (комплексным) свойством, состоящим из сочетания следующих свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Безотказность – это свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность – это свойство автомобиля сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Безотказность автомобиля зависит от долговечности его составных частей, например, двигателя, коробки передач, рулевого механизма; безотказность двигателя – от долговечности ремня привода вентилятора и т.д. Таким образом, безотказность сложных изделий зависит от долговечности их составных частей.

Ремонтопригодность – это свойство автомобиля, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – это свойство автомобиля сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения или транспортирования.

Основными понятиями, терминами и определениями в области технической эксплуатации являются:

Объект – предмет определенного целевого назначения. Объектами в автомобилях могут быть: агрегат, система, механизм, узел, деталь, т.е. его конструктивные элементы (КЭ). Объектом является и сам автомобиль.

Различают пять видов технического состояния автомобиля:

Исправное состояние – состояние автомобиля, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации.

Неисправное состояние – состояние автомобиля, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической документации (например, царапина на кузове).

Работоспособное состояние – состояние автомобиля, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.

Неработоспособное состояние – состояние автомобиля, при котором значение хотя бы одного из параметра, характеризующих способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации. Неработоспособный автомобиль всегда неисправен, а работоспособный автомобиль может быть и неисправным.

Предельное состояние – состояние автомобиля, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, наступает при превышении допустимых пределов эксплуатационных параметров. При достижении предельного состояния требуется ремонт автомобиля. Например, недопустима и нецелесообразна эксплуатация двигателя, достигшего предельного состояния, обусловленная возрастанием токсичности отработавших газов, шумов, вибраций, расходов топлива, масел и т.д.

Повреждение – событие, заключающееся в нарушении исправного состояния агрегата, системы или автомобиля при сохранении его работоспособного состояния.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния автомобиля.

Дефект – обобщенное событие, включающее в себя и повреждение, и отказ.

Следует различать следующие виды отказов:

Конструктивный отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или установленных норм проектирования автомобиля.

Производственный (технологический) отказ – отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта автомобиля.

Эксплуатационный отказ – отказ, возникшей по причине, связанной с нарушением правил или условий эксплуатации автомобиля (например, при перегрузке автомобиля вышел из строя элемент подвески).

Зависимый отказ - отказ, обусловленный отказами других элементов автомобиля (например, при пробое поддона кратера вытекает моторное масло – происходят задиры на трущихся поверхностях деталей двигателя, заклинивание двигателя).

Независимый отказ – отказ, происхождение которого не зависит от других отказов (например, прокол шины).

Внезапный отказ - отказ, характеризующийся скачкообразным изменением значений одного или нескольких параметров автомобиля (например, обрыв шатуна поршня).

Постепенный отказ – отказ, возникающий в результате постепенного изменения значений одного или нескольких параметров автомобиля (например, отказ генератора вследствие износа щеток ротора).

Явный отказ – отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования.

Скрытый отказ – отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами контроля диагностирования, но выявляемый при проведении ТО или специальными методами диагностирования.

Базовыми понятиями по техническому обслуживанию и ремонту автомобиля являются:

Техническое обслуживание – направленная система технического воздействия на элементы автомобиля с целью обеспечения его работоспособности.

Техническая диагностика – наука, разрабатывающая методы исследования технического состояния автомобилей и его элементов, а также принципы построения и организацию использования систем диагностирования.

Техническое диагностирование – процесс, определения технического состояния элементов автомобиля с определенной точностью.

Восстановление – процесс перевода автомобиля или его элементов из неисправного состояния в исправное.

Ремонт – процесс перевода автомобиля или его элементов из неработоспособного состояния в работоспособное.

Обслуживаемый объект – объект, для которого проведение ТО предусмотрено нормативно-технической документацией.

Необслуживаемый объект – объект, для которого проведение ТО не предусмотрено нормативно-технической документацией.

Ремонтируемый объект – объект, ремонт которого предусмотрен нормативно-технической документацией.

Неремонтируемый объект – объект, ремонт которого не предусмотрено нормативно-технической документацией (например, ремень генератора, термостат, лампы накаливания световых приборов).


Контрольные вопросы

1. Какие элементы входят в определение надежности?

2. Сочетанием каких свойств характеризуется надежность?

3. Какие комплексные показатели характеризуют надежность изделия?

4. Какие бывают виды объектов?

5. Какие бывают виды технического состояния объекта?

6. Каким требованиям нормативно-технической и конструкторской документации должен отвечать автомобиль в работоспособном состоянии?

7. Каким требованиям нормативно-технической и конструкторской документации должен отвечать автомобиль в исправном состоянии?

8. Какими свойствами характеризуется ремонтопригодность автомобиля?

9. Какие свойства характеризуют предельное состояние автомобиля?

10. Нарушение какого состояния автомобиля характеризуется отказом?

11. Какими причинами характеризуются постепенные отказы?

12. Какими причинами характеризуются внезапные отказы?


2. Жизненный цикл изделия

Если к рассмотрению различных видов отказов подходить с точки зрения тех средств и методов, которые могут способствовать их устранению или предупреждению, часто бывает выгодно делить отказы на три группы: приработочные, внезапные и износовые отказы. Такое деление соответствует трем явно выраженным периодам работы каждого изделия.

Если построить кривую интенсивности отказов в процессе работы изделия, то она будет выглядеть следующим образом.



Рис.1. Кривая интенсивности (среднего количества) отказов в процессе работы изделия

Из этой кривой видно, что в первый период работы, называемый периодом приработки, интенсивность отказов изделия вначале бывает очень высокой, затем быстро падает. Во второй период – период нормальной эксплуатации – интенсивность отказов изделия устанавливается на каком-то постоянном минимальном уровне. Наконец, в третий период, так называемый период износа, интенсивность отказов изделия вновь начинает возрастать. Рассмотрим эти периоды работы изделия и характерные для каждого из них типы отказов более подробно.

Приработочные отказы, характерные для первого периода работы, являются результатом наличия в изделии дефектных элементов, прочность которых значительно ниже требуемого уровня. В условиях, когда в изделиях используются многие тысячи самых различных элементов, даже при их очень тщательной отбраковке не всегда удается исключить возможность попадания в сборку элементов, имеющих те или иные скрытые производственные дефекты.

Причиной приработочных отказов изделия наряду с наличием в нем дефектных элементов могут быть и ошибки, допущенные при сборке и монтаже. Плохая пайка, ненадежность контактов, ошибки монтажа выявляются, как правило, в первый период работы изделия. Наконец, повышенное число отказов в первый период работы изделия может иногда объясняться недостаточной освоенностью его обслуживающим персоналом.

Физическая природа возникновения приработочных отказов носит такой же случайный характер, как и внезапных отказов. Разница здесь состоит в том, что если внезапный отказ нормального, стандартного элемента происходит при очень высокой концентрации нагрузок, то для отказа дефектного элемента обычно бывает достаточно во много раз меньшей нагрузки. В период приработки происходит, как часто говорят, «выжигание» дефектных, неполноценных элементов, которые часто заменяются после этого нормальными, отвечающими всем требованиям элементами.

Дефектные элементы имеют обычно свою собственную, во много раз большую, чем у нормальных элементов, интенсивность отказов, которая, однако, является постоянной, вследствие случайной природы приработочных отказов. Поэтому отказы дефектных элементов распределяются экспоненциально, со средней наработкой на отказ, в несколько раз меньшей, чем у остальных элементов.

Но если собственная интенсивность отказов дефектных элементов является постоянной, то почему же интенсивность отказов изделия в период приработки, когда происходит «выжигание» неполноценных элементов, резко падает, нет ли здесь противоречия? Дело в том, что после отказа каждого дефектного элемента он будет заменяться нормальным, полноценным элементом, и число остающихся в изделии дефектных элементов будет неуклонно уменьшаться. Таким образом, при постоянной интенсивности приработочных отказов каждого отдельного элемента общая интенсивность отказов будет неуклонно уменьшаться до тех пор, пока не будет «выжжен» и заменен последний дефектный элемент. Период приработки на этом закончится, наступит второй период – нормальной эксплуатации изделия, когда интенсивность отказов изделия будет зависеть уже только от интенсивности внезапных отказов используемых в нем нормальных, полноценных элементов.

Период нормальной эксплуатации изделия, представляющий для нас наибольший интерес. Его продолжительность во много раз превышает период приработки. Если период приработки ограничивается обычно несколькими десятками, а в редких случаях сотнями часов, период нормальной эксплуатации изделия может продолжаться тысячи, а иногда и свыше десяти тысяч часов. Заканчивается он, когда естественный и неизбежный процесс старения и износа используемых в изделии элементов начинает приводить к постепенным, износовым отказам.

Поскольку период нормальной эксплуатации изделия начинается после того, как приработочные отказы уже закончились, и продолжается до тех пор, пока износовые отказы еще не начались, надежность изделия в этот период будет определяться исключительно внезапными, случайными отказами.

Интенсивность отказов изделия в этот период будет минимальной, и уровень ее будет оставаться в течение всего периода постоянным. Почему интенсивность отказов будет минимальной? Потому что она будет определяться только случайными отказами нормальных, полноценных элементов, наработка на отказ которых бывает обычно очень высока и достигает, как мы уже говорили, миллионов часов.

А почему при одинаковой физической природе приработочных и внезапных отказов интенсивность отказов изделия в период нормальной эксплуатации, в отличие от периода приработки, будет оставаться постоянной? И это легко понять. Ведь в период приработки каждый отказавший дефектный элемент, имеющий, как правило, очень высокую интенсивность отказов, заменяется нормальным полноценным элементом, имеющим уже какую-то другую, обычно во много раз меньшую интенсивность отказов. В период же нормальной эксплуатации, в случае отказа того или иного элемента он заменяется равноценным элементом, имеющим такой же уровень интенсивности отказов. Поэтому общая, суммарная интенсивность отказов изделия остается постоянной.

Основной путь повышения вероятности безотказной работы изделия в этот период его нормальной эксплуатации – это всемерное повышение наработки на отказ (снижение интенсивности отказов) всех используемых в нем элементов. Мы подчеркиваем всех, ибо, если 90 процентов используемых в изделии элементов будут иметь очень высокую наработку на отказ и только 10 процентов – низкую, общая наработка на отказ изделия все равно будет ограничиваться, как мы уже говорили, отказами именно этих 10 процентов менее надежных элементов. Поэтому неуклонное снижение интенсивности отказов (повышение наработки на отказ) всех используемых элементов, сокращение разброса их параметров, жестких режимах и условиях их использования является важнейшей задачей промышленности, выпускающей различные виды и типы элементов.

Обеспечение надежной работы изделия в период его нормальной эксплуатации, снижение его внезапных, случайных отказов является основной задачей на всех этапах создания и использования изделия – при его проектировании, производстве и эксплуатации. Наибольшими возможностями в решении этой задачи располагает конструктор. Нередко изменение конструкции или облегчение режима всего одного – двух элементов обеспечивают резкое повышение надежности всего изделия.

В начале 50-х годов ХХ века произошла тяжелая авария первого реактивного пассажирского самолета «Комета». Причиной аварии, как выяснилось, в результате специального расследования, была неправильная выбранная форма иллюминаторов. В «Комете» они были четырехугольными, а в углах деталей всегда бывают сосредоточены большие местные напряжения. Именно под воздействием этих напряжений на большой высоте по обшивке самолета побежали трещины, в результате чего самолет стал разваливаться в воздухе. Достаточно было изменить форму иллюминаторов – теперь они делаются круглыми, – чтобы возможность появления подобных отказов самолетов в воздухе была исключена.

Большие возможности повышения надежности работы изделия в период нормальной эксплуатации имеются и в процессе производства. Выбор наиболее совершенной технологии изготовления изделия, ее строгое и неукоснительное соблюдение, применение наиболее эффективных средств и методов контроля качества и многие другие мероприятия могут сыграть большую роль в решении этой задачи. Даже соблюдение элементарной частоты на производстве и личная гигиена рабочего персонала могут оказать непосредственное влияние на безотказность работы выпускаемых изделий. В 1964 году Первый часовой завод стал получать большое количество рекламаций, в которых отмечалась ненадежная работа выпускаемых им часов. И что же, в конце концов, оказалось? Такой причиной была… обыкновенная тушь для ресниц. Девушки-сборщицы чрезмерно увлекались косметикой. Мельчайшие частицы туши попадали в механизм часов, и это вызывало их внезапные отказы. Стоило устранить эту причину – и жалобы на ненадежность часов прекратились.

Немалое значение для сокращения количества внезапных отказов в период нормальной эксплуатации изделия может служить и правильный уход за ним, строгое соблюдение правил его эксплуатации. Причины, которые могут приводить к снижению надежности изделия в процессе эксплуатации, можно разделить на две основные группы: объективные и субъективные. К первым относится влияние температуры, влажности, агрессивной внешней среды и т.д. Ко вторым – несоблюдение правил эксплуатации и ухода за изделием, низкая квалификация обслуживающего персонала.

Период нормальной эксплуатации заканчивается, когда начинают возникать износовые отказы. Наступает третий период жизни изделия – период износа, когда к внезапным, случайным отказам начинают добавляться постепенные, износовые отказы и общая суммарная интенсивность отказов изделия, остававшаяся постоянной в течение всего периода нормальной эксплуатации, начинает быстро возрастать. С увеличением срока эксплуатации и приближением его к среднему сроку службы изделия вероятность износовых отказов будет значительно превышать вероятность внезапных отказов, и поэтому надежность изделия будет во все большей степени определяться износовыми отказами.

Что же можно сделать, чтобы уменьшить влияние износовых отказов на надежность изделия? Прежде всего, конечно, нужно стремиться к повышению долговечности всех элементов, к увеличению среднего срока их службы. Чем больше будет средний срок службы элементов, тем позднее, при прочих равных условиях, начнется период их износа и, следовательно, продолжительнее будет период нормальной эксплуатации изделия, в котором такие элементы используются.


Контрольные вопросы

1. На какие периоды можно разделить работу каждого изделия?

2. На какие три группы можно разделить отказы, соответствующие периодам работы каждого изделия?

3. Каким изменением параметра потока отказов во времени характеризуется этап приработки автомобиля?

4. Какими отказами характеризуется этап приработки автомобиля?

5. Почему на этапе приработки происходит снижение интенсивности отказов?

6. Каким изменением параметра потока отказов во времени характеризуется 2-ой этап эксплуатации автомобиля?

7. Какими отказами характеризуется 2-ой этап эксплуатации автомобиля?

8. Как повысить надежность изделия на 2-ом этапе работы?

9. Каким изменением параметра потока отказов во времени характеризуется 3-ий этап эксплуатации автомобиля?

10. Какими отказами характеризуется 3-ий этап эксплуатации автомобиля?

11. Как повысить надежность изделия на 3-ем этапе работы?

  1   2   3   4   5   6

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconТ. A. Бойцова, Л. E. Кондаурова, A. В. Соснин
Учебно-методическое пособие рекомендовано к изданию кафедрой иностранных языков ниу вшэ – Нижний Новгород и одобрено учебно-методическим...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Жулина Е. Г., Китов А. Г. Сборник заданий и задач по гидравлике: Учебно-методическое пособие/ Жулина Е. Г., Китов А. Г. Н. Новгород:...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 190603. 65 Сервис транспортных машин и оборудования...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconСистемы в экономике учебно-методическое пособие нижний Новгород 2007 удк 681 01: 33
Ясенев В. Н. Автоматизированные информационные системы в экономике: Учебно-методическое пособие. – Н. Новгород, 2007

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 федеральное агенаство по образованию гоу впо «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования и науки РФ гоу впо «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования и науки РФ гоу впо «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconЗоопсихология и сравнительная психология учебно методическое пособие нижний Новгород 2010
Методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности «Психология»

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для студентов всех специальностей технического вуза Нижний Новгород Издательство фгоу впо «вгавт»
Синергетика : учеб метод пособие / А. С. Балакшин, И. Н. Борисов. – Н. Новгород : Изд-во фгоу впо «вгавт», 2008. – 44 с

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для бакалавров технического вуза Нижний Новгород Издательство фгоу впо «вгавт»
Социально-психологические аспекты формирования и развития личности : учеб метод пособие / С. В. Грибанов, А. Н. Шиндин. – Н. Новгород...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница