 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Методика выполнения основной части курсового проекта
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИИ
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменская государственная сельскохозяйственная академия»
Механико-технологический институт
Кафедра «ТС в АПК»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к курсовому проекту по дисциплине: «Диагностика и ТО машин» для студентов специальности 110301 «Механизация сельского хозяйства» очной и заочной форм обучения
Тюмень 2009
Утверждено редакционно-издательским советом
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия
Составитель: Сторожев Иван Иванович к.т.н. доцент
© государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Тюменская государственная сельскохозяйственная академия» 2009 г.
Цель курсового проекта
Курсовой проект предназначена для углубления знаний и закрепления умений студентов по основным разделам дисциплины.
В ходе ее выполнения студент должен научиться применять основы теории надежности для практического расчета показателей надежности технических систем, а так же изучить методы и средства диагностирования узлов и агрегатов машин.
Содержание работы
Курсовой проект состоит из пояснительной записки и одного листа графической части. Материал пояснительной записки курсовой работы располагается в следующем порядке.
1. Титульный лист.
2. Оглавление.
3. Аннотация.
4. Задание на выполнение курсовой работы.
5. Перечень сокращений и условных обозначений.
6. Введение.
7. Основная часть.
8. Заключение.
9. Список использованной литературы.
На титульном листе указывается название курсового проекта (курсовой проект по дисциплине «Диагностика и ТО машин»), фамилии студента выполнившего работу и преподавателя принимающего работу.
В оглавлении приводится перечень структурных элементов и перечень заголовков глав и разделов с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы. Титульный лист и аннотация в оглавление не включаются.
В аннотации дается краткая характеристика содержания письменной работы (объем не более 1 стр.).
В задании на курсовой проект указываются номер варианта и исходные данные к выполняемой курсовой работе (приложение 1). Задание содержит данные о наработке 50 однотипных узлов, агрегатов или систем автомобилей (спецтехники) до первого и второго отказов.
Перечень сокращений и условных обозначений включает основные принятые в письменной работе малораспространенные обозначения и сокращения.
Введение должно содержать общее обоснование целесообразности применения теории надежности и диагностики для повышения эффективности поддержания работоспособности техники. В этом разделе описываются технические свойства, которыми обладает транспортные средства, а также определяются важнейшие из них. Выявляются основные затраты на поддержание автомобилей в работоспособном состоянии при их эксплуатации. Описывается, где закладывается и как поддерживается надежность изделия, какие в связи с этим факторы влияют на уровень надежности, а также к чему приводит ее снижение.
Основная часть курсового проекта состоит из следующих глав:
Глава 1. Основы практического использования теории надежности.
Глава 2. Методы и средства диагностирования технических систем.
Первая глава посвящена практическому использованию теории надежности техники. В соответствии с заданием на выполнение курсовой работы (приложение 1) студенту необходимо рассчитать:
- вероятность безотказной работы агрегата;
- вероятность отказа агрегата;
- плотность вероятности отказа (закон распределения случайной величины);
- коэффициент полноты восстановления ресурса;
- функцию восстановления (ведущую функцию потока отказов);
- интенсивность отказов.
Выполняя этот раздел, студент также должен:
- дать определение показателей надежности;
- описать сферу возможного практического применения этих показателей для решения задач управления в технической службе УТТ (АТП);
- привести примеры такого применения;
- описать какие данные необходимо собрать на предприятии для того, чтобы рассчитать показатели надежности.
Вторая глава курсового проекта посвящена изучению теоретических основ технической диагностики и усвоению методов практического диагностирования. При выполнении этого раздела студент должен описать назначение диагностики на транспорте, разработать структурно-следственную модель заданного агрегата или системы (приложение 1), рассмотрев при этом все возможные способы и средства диагностирования этого агрегата или системы, проведя их анализ с точки зрения полноты выявления неисправностей, трудоемкости, стоимости и т.п. Указать, какие последствия возможны, если пренебрегать диагностированием агрегатов, узлов и систем.
Заключение содержит основные выводы студента по теоретическому и практическому использованию теории надежности машин и методов диагностирования их агрегатов и узлов.
В списке использованной литературы приводятся библиографические описания литературных источников, использованных при выполнении работы.
Методика выполнения основной части курсового проекта
Для повышения качества усвоения методического материала совместно с теоретическими основами будет рассмотрен практический пример расчета. Для удобства проведения расчетов и построения графиков рекомендуется использовать программные средства и «Microsoft Excel».
Исходными данными для примера расчета первой главы курсового проекта являются наработки до отказа у ста однотипных агрегатов:
Наработка до первого отказа (тыс.км.)
6,2 15,2 15,5 14,2 16,9 17,9 17,6 13,1 13,2 12,7 9,8 6,6 14,7 14,2 17,0 16,6 17,1 15,3 13,0 13,0 10,4 9,9 7,4 15,1 16,9 16,3 16,8 14,0 15,6 13,9 10,4 10,9 9,8 6,3 15,1 15,3 14,9 14,1 15,2 15,8 10,4 11,5 10,9 9,8 6,9 14,9 16,8 18,0 19,5 17,9 13,0 10,9 11,7 10,7 9,5 7,1 17,9 15,1 19,0 19,8 13,0 12,3 11,9 10,1 10,2 8,3 8,8 17,5 19,1 16,9 13,1 13,3 12,9 12,7 10,5 10,1 8,1 9,2 15,5 15,9 12,2 12,2 12,2 13,4 13,8 10,9 10,2 9,7 9,5 14,3 13,2 13,8 12,1 13,9 13,0 12,1 10,2 10,0 10,4 13,7
Наработка до второго отказа (тыс.км.)
13,2 19,2 23,5 22,2 16,9 25,9 26,6 23,1 23,2 17,7 19,8 14,6 14,7 14,2 22,0 16,6 25,1 15,3 23,0 23,0 19,4 19,9 23,1 19,1 16,9 16,3 16,8 24,0 15,6 23,9 20,4 20,9 24,8 24,3 15,1 15,3 26,9 14,1 15,2 15,8 17,4 17,5 17,9 23,8 21,9 25,9 16,8 25,0 21,5 22,9 19,0 20,9 21,7 18,7 22,5 20,1 24,9 19,1 19,0 19,8 19,0 20,3 16,9 21,1 15,2 20,3 19,8 19,5 19,1 20,9 20,1 19,3 22,9 22,7 21,5 17,1 18,1 18,2 17,5 18,9 20,2 17,2 22,2 13,4 21,8 21,9 21,2 22,7 22,5 21,3 19,2 19,8 22,1 21,9 22,0 18,1 18,2 19,0 17,4 18,7
Для любого случайно выбранного изделия невозможно заранее определить, будет ли оно надежно. Из двух двигателей одной марки в одном могут вскоре возникнуть отказы, а второй будет исправным длительное время.
Отказ – событие случайное. Поэтому для расчета показателей надежности используют методы теории вероятностей и математической статистики. Одним из условных понятий, используемых при расчетах показателей надежности, является ²наработка².
Наработкой называется продолжительность или объем работы изделия. Для двигателей наработку обычно измеряют в километрах пробега автомобиля или в часах (моточасах). В технической и учебной литературе можно встретить такие выражения: суточная наработка, наработка до первого отказа, наработка между отказами и т.д. Обычно применяется следующая буквенная индексация рассматриваемых далее в курсовой работе событий и понятий:
«F» (failure) - вероятность отказа;
«R» (reliability) - вероятность безотказной работы;
«Р» (probability) - вероятность.
Рассмотрим простейшие методы оценки случайной величины (СВ) примером которой является наработка на отказ. Исходные данные (приложение 1) - результаты наблюдений за изделиями или отчетные данные, которые выявили индивидуальные реализации случайных величин (наработки на отказ). Расчеты производятся в соответствии с примером, приведенным в данных методических указаниях. Результаты ниже изложенной методики расчета сводятся в таблицу 1.
Случайные величины- наработки на отказ (от 1 до 50)располагают в порядке возрастания их абсолютных значений:
L1 = Lmin; L2; L3;…;Li;…Ln-1; Ln = Lmax, (1)
где L1... Ln - реализации случайной величины L;
n - число реализаций.
Далее необходимо произвести точечные оценки СВ.
Среднее значение СВ:
(2)
Размах СВ:
z = Lmax - Lmin. (3)
Дисперсия:
(4)
Среднеквадратическое отклонение s:
. (5)
Коэффициент вариации v:
(6)
В ТЭА различают случайные величины с малой вариацией (v ≤ 0), со средней вариацией (0,1 ≤ v ≤ 0,33) и с большой вариацией (v > 0,33).
Используя исходные данные примера расчета, определяем некоторые точечные оценки СВ.
Среднее значение СВ:
Дисперсия:
где i - число интервалов.
Среднеквадратическое отклонение s:
Коэффициент вариации v:
Точечные оценки позволяют нам предварительно судить о качестве изделий и технологических процессов. Чем ниже средний ресурс и выше вариация (s, v, z), тем ниже качество конструкции и изготовления (или ремонта) изделия. Чем выше коэффициент вариации показателей технологических процессов ТЭА (трудоемкость, простои в ТО или ремонте, загрузка постов и исполнителей и др.), тем менее совершенны применяемые организация и технология ТО и ремонта.
Вероятностные оценки СВ. При выполнении курсового проекта для составления сводной таблицы необходимо разбить размах СВ на несколько (не менее 8 и не более 11) равных по длине ∆ L интервалов (см. табл.1). Далее следует произвести группировку, т.е. определить число случайных величин, попавших в первый (п1), второй (п2) и остальные интервалы. Это число называется частотой. Разделив частоту в каждом интервале на общее число случайных величин (п1 + п2 +... + пп = п), определяют частость. Наглядное представление о величине частости дает графическое изображение гистограммы и полигонов распределения (рис.1). Данное графическое изображение строится по данным о наработке и величине частости, которая рассчитывается по формуле:
wi = пi / п. (7)
Частость является эмпирической (опытной) оценкой вероятности Р, т.е. при увеличении числа наблюдений частость приближается к вероятности: wi → pi.
Полученные при группировке СВ результаты сводятся в таблицу (см. табл.1), данные которой имеют не только теоретическое, но и практическое значение. Например, по результатам наблюдений можно предположить, что у аналогичных изделий в тех же условиях эксплуатации и в интервале наработки 6-8 тыс. км может отказать около 6% изделий (wi ≈ pi = 0,06), в интервале 8-10 тыс. км - 12%, интервале 10-12 тыс. км - 19% и т.д. Следовательно, имея систематизированные данные по отказам, можно прогнозировать и планировать число воздействий (программу работ), потребности в рабочей силе, площадях, материалах и запасных частях.
Вероятность случайного события. В общем виде это отношение числа случаев, благоприятствующих данному событию, к общему числу случаев.
Вероятность отказа рассматривается не вообще, а за определенную наработку L:
F(L) = P{Li<L} =m(L)/n, (8)
где m(L) – число отказов к моменту наработки L;
п –число наблюдений (участвовавших в испытаниях изделий).
Вероятность отказа изделия при наработке L равна вероятности событий, при которых наработка до отказа конкретных изделий L i окажется менее L.
Отказ и безотказность являются противоположными событиями, поэтому:
R(L) = P{Li ≥ L} = n-m(L)/n. (9)
где n-m(L) - число изделий, не отказавших за L.
В примере расчета курсовой работы (см. табл.1) при L - 10 тыс. км имеем:
F(L) = P{Li<10} = L1+L2/n = m(L)/n =18/100 =0,18.
R(L) = P{Li ≥ 10} = n-m(L)/n = 100 – 18 / 100 = 0,82.
Наглядное представление о СВ дает графическое изображение интегральных функции распределения вероятности отказа и вероятности безотказной работы (рис.2).
Следующей характеристикой случайной величины является плотность вероятности (например, вероятности отказа) f(L) – это функция, характеризующая вероятность отказа за малую единицу времени при работе узла, агрегата, детали без замены. Если вероятность отказа за наработку F(L) = т(L)/п, то, дифференцируя ее при п = const, получим плотность вероятности отказа:
(10)
где dm/dL - элементарная "скорость", с которой в любой момент времени происходит приращение числа отказов при работе детали, агрегата без замены.
Таблица 1
| Определяемая величина | Обозначения и формулы расчета | Номера интервалов наработки до первого отказа | Всего | ||||||
| - | |||||||||
| Границы интервала наработки (первый отказ), тыс. км. | ∆L | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 12-14 | 14-16 | 16-18 | 18-20 | - |
| Значение середины интервала, тыс. км. | Li | - | |||||||
| Число отказов в интервале | ni | ||||||||
| Число отказов к моменту наработки Li | m(L) | - | |||||||
| Число работоспособных объектов к моменту наработки xi | n - m(L) | - | |||||||
| Частость (вероятность) | wi = ni / n | 0,06 | 0,12 | 0,19 | 0,25 | 0,2 | 0,13 | 0,05 | 1,00 |
| Оценка накопленных вероятностей отказа | F1(L) = m(L)/n | 0,06 | 0,18 | 0,37 | 0,62 | 0,82 | 0,95 | 1,00 | - |
| Оценка накопленных вероятностей безотказной работы | R1(L) = n-m(L)/n | 0,94 | 0,82 | 0,63 | 0,38 | 0,18 | 0,05 | - | |
| Плотность вероятности отказов | f1(L)= ni /∆L/ n | 0,03 | 0,06 | 0,095 | 0,125 | 0,1 | 0,065 | 0,025 | - |
| Интенсивность возникновения отказов | l(L)=f1(L)/R1(L) | 0,031 | 0,073 | 0,15 | 0,328 | 0,555 | 1,3 | - | - |
Вероятностная оценка случайных величин
Наглядное представление о вариации СВ дает графическое изображение дифференциальной функции т.е. закона распределения случайной величины (рис.3).
F(L) называют интегральной функцией распределения, f(L) - дифференциальной функцией распределения.
Имея значения F(x) или f(x), можно произвести оценку надежности и определить среднюю наработку до отказа:
. (11)
При оценке качества изделий, нормировании ресурсов, в системе гарантийного обслуживания применяют гамма - процентный ресурс Lγ. Это интегральное значение ресурса Lγ, которое вырабатывает без отказа не менее γ процентов всех оцениваемых изделий, т.е:
В ТЭА обычно принимаются γ = 80, 85, 90 и 95%.
Гамма - процентный ресурс используется при определении периодичности ТО по заданному уровню безотказности γ. Выражение LTO=Lγ означает, что обслуживание с периодичностью LTO гарантирует вероятность безотказной работы R ≥ γ и вероятность отказа F ≤ (1 - γ).
Если мы, основываясь на нашем примере, назначим периодичность профилактических работ ТО равную LTO = 10 тыс. км (см. табл.1), то примерно 18 изделий из 100 откажут ранее назначенного ТО, т.е. вероятность отказа составит 0,18. Остальные 82% изделий (19 + 25 + 20 + 13 + 5) имеют потенциальную наработку на отказ Li > 10 тыс. км. Следовательно, ТО им будет произведено ранее, чем они могут отказать, и вероятность их безотказной работы будет равна 0,82.
Для первых отказов невосстанавливаемых изделий и взаимно дополняющих событий (отказ - работоспособное состояние) имеет место условие F(L) + R(L) = 1, т.е., зная вероятность отказа, можно определить вероятность безотказной работы и наоборот.
Важным показателем надежности является интенсивность отказов l(L) - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого изделия, определяемая для данного момента времени при условии, что отказа до этого момента не было. Наглядное представление о величине изменения интенсивности отказов реализуется в виде графика (рис.4).
Аналитически для получения l(L) необходимо элементарную вероятность dm/dL отнести к числу элементов, не отказавших к моменту L, т.е.
Рис.4. Изменение интенсивности отказов
(12)
Так как вероятность безотказной работы R(L) = [n — m(L)]/n, то l(L) = (dm/dL)*(1/n R(L)). Учитывая, что f(L)=(1/n)(dm/dL), получаем:
l(L)=f(L)/R(L). (13)
Выше были рассмотрены закономерности изменения параметров технического состояния автомобилей по наработке (времени или пробегу) и вариация параметров технического состояния. Эти закономерности достаточно точно характеризуют надежность новых агрегатов и узлов автомобилей, т.е. позволяют оценить среднюю наработку на отказ, вероятность отказа автомобиля при определенной наработке, ресурс агрегатов и др.
Для рациональной организации производства по ТО и ремонту в УТТ необходимо, кроме того, знать, сколько автомобилей с отказами данного вида будет поступать в зону ремонта в течение часа, смены, недели, месяца, будет ли их количество постоянным или переменным и от каких факторов оно зависит, т.е. необходимо иметь информацию о надежности не только конкретного автомобиля, но и группы автомобилей, например автомобилей данной модели, колонны, в целом по УТТ (АТП). При отсутствии этих сведений нельзя рационально организовать производство, т.е. определить необходимое число рабочих, размеры производственных площадей, перечень технологического оборудования, расход запасных частей и материалов. Взаимосвязи между показателями надежности автомобилей и суммарным потоком отказов для автомобиля и группы автомобилей изучают с помощью закономерностей ТЭА,которые характеризуют процесс восстановления, т.е. возникновения и устранения потока отказов и неисправностей изделий в зависимости от наработки.
Далее рассмотрим поведение восстанавливаемого изделия, т.е. агрегата, который после отказа подвергается ремонту и продолжает работать. Для этого в качестве исходных данных используем наработку до первого и до второго отказа (приложение 1). Так как агрегат является восстанавливаемым изделием, то после устранения 1-го отказа он продолжает работу, и по той же схеме возникают и устраняются 2-й, 3-й и последующие отказы. В курсовой работе мы ограничимся двумя отказами 50 исследуемых изделий. Ранее нами был полностью рассмотрен первый отказ, аналогично проводим исследования по второму отказу, для чего строим таблицу и вносим в нее все необходимые данные (табл.2). По результатам расчетов строим схему формирования процесса восстановления (рис.5) используя данные f1(L) (табл.1) и f2(L) (табл.2).
Таблица 2
Дата публикования: 2015-04-06; Прочитано: 290 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
