Часть 1.Определяем вероятность безотказной работы двигателя 
для каждого интервала наработки (2 ч.)
Расчет показателей безотказности проводим при следующих условиях:
а) начало отчета наработки ведется после окончания эксплуатационной обкатки;
б) в период эксплуатации машин выполняются технические обслуживания в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации, а отказавшие узлы и детали заменяются новыми.
в)расчет количественных показателей безотказности машин проводится по схеме восстанавливаемого объекта.
Данные для расчета представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2-Данные к расчету показателей надежности дизельного
двигателя ЯМЗ-236 в условиях рядовой эксплуатации
| Наименование отказавших деталей и сборочных единиц | Интервал наработки в тыс. мото-ч. | Время простоя на один отказ в часах | Трудоемкость устранения 1 отказа в чел.-ч. | Стоимость устранения 1 отказа в рубл. | |||||||||
| 0 – 0,5 | 0,5 – 1,0 | 1,0 – 1,5 | 1,5 – 2,0 | 2,0 – 2,5 | 2,5 – 3,0 | 3,0 – 3,5 | 3,5 – 4,0 | 4,0 – 4,5 | 4,5 – 5,0 | ||||
| 1.Трещина выпускного коллектора | 4,0 | ||||||||||||
| 2.Износ клапанных гнезд | 21,0 | ||||||||||||
| 3.Трещина гильзы | 35,0 | ||||||||||||
| 4.Разрыв шатунного болта | 21,0 | ||||||||||||
| 5.Поломка лопасти турбокомпрессора | 15,0 | ||||||||||||
| 6.Нарушение регулировки форсунки | 2,5 | ||||||||||||
| 7.Трещина радиатора | 3,0 | ||||||||||||
| 8. Нарушение регулировки муфты сцепления | 1,4 | ||||||||||||
| 9.Срыв фрикционных накладок | 18,0 | ||||||||||||
| 10.Трещина корпуса муфты сцепления | 13,0 |
Для проведения расчетов все отказы двигателей систематизируем по наработке. С этой целью составляем таблицу отказов двигателя ЯМЗ-236 (таблица1.3).
В столбце 1 таблицы 1.3 записываем наименование отказавших деталей и сборочных единиц согласно заданию.
В столбце 2 представлена наработка двигателя, разбитая на равные интервалы и количество отказов, зарегистрированных в данном интервале (дается в задании).
В строке 11 подсчитываем количество отказов двигателя 
для каждого интервала наработки.
Таблица 1.3- Расчет показателей безотказности двигателя ЯМЗ-236
| Наименование отказавших деталей и сборочных единиц | Интервал наработки в тыс. мото-ч. | 
| 
| Группы отказов | |||||||||
| 0 – 0,5 | 0,5 – 1,0 | 1,0 – 1,5 | 1,5 – 2,0 | 2,0 – 2,5 | 2,5 – 3,0 | 3,0 – 3,5 | 3,5 – 4,0 | 4,0 – 4,5 | 4,5 – 5,0 | ||||
| 1.Трещина выпускного коллектора | 0,089 (8/90) | I | |||||||||||
| 2.Износ клапанных гнезд | 0,1 (9/90) | II | |||||||||||
| 3.Трещина гильзы | 0,067 | III | |||||||||||
| 4.Разрыв шатунного болта | 0,078 | III | |||||||||||
| 5.Поломка лопасти турбокомпрессора | 0,067 | II | |||||||||||
| 6.Нарушение регулировки форсунки | 0,23 | I | |||||||||||
| 7.Трещина радиатора | 0,11 | I | |||||||||||
| 8. Нарушение регулировки муфты сцепления | 0,13 | I | |||||||||||
| 9.Срыв фрикционных накладок | 0,078 | III | |||||||||||
| 10.Трещина корпуса муфты сцепления | 0,044 | III | |||||||||||
11. 
| ∑=90 | ||||||||||||
| 12. N0 | |||||||||||||
13. 
| 0,094 | 0,25 | 0,219 | 0,281 | 0,219 | 0,406 | 0,375 | 0,344 | 0,375 | 0,25 | ∑= 2,812 | ||
14. 
| 0,188 | 0,5 | 0,438 | 0,562 | 0,438 | 0,812 | 0,75 | 0,688 | 0,75 | 0,5 | ∑= 5,624 | ||
15. 
| 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | 0,562 | ||
16. 
| - 0,374 | -0,062 | -0,124 | -0,124 | 0,25 | 0,188 | 0,126 | 0,188 | -0,062 | ||||
17. 
| 0,14 | 0,004 | 0,015 | 0,015 | 0,063 | 0,035 | 0,016 | 0,035 | 0,004 | ∑= 0,327 | |||
18. 
| 0,140 | 0,422 | 0,703 | 0,984 | 1,26 | 1,55 | 1,83 | 2,11 | 2,39 | 2,67 | |||
| 19.Среднее значение интервала наработки, тыс.мото.ч. | 0,25 | 0,75 | 1,25 | 1,75 | 2,25 | 2,75 | 3,25 | 3,75 | 4,25 | 4,75 | |||
20. 
| 0,87 | 0,66 | 0,50 | 0,37 | 0,28 | 0,21 | 0,16 | 0,12 | 0,09 | 0,07 |
В столбце 3 подсчитываем количество отказов для каждой детали (сборочной единицы) двигателя 
. В конце строки 11 и столбца 3 подсчитываем сумму отказов выборочной совокупности двигателей.
В строке 12 проставляем полученную в каждом интервале выборочную совокупность двигателей. В рассматриваемом примере выборочная совокупность остается постоянной и равной N0 = 32. В случае переменной убывающей выборки каждый интервал должен содержать N0 ≥ 5 двигателей. Рекомендуется увеличить шаг интервала, а таблицу1.3 соответственно перестроить с увеличенным шагом интервала.
В строке 13 подсчитываем среднее число отказов 
, приходящийся на один двигатель в каждом интервале наработки.
В строке 14 подсчитываем параметр потока отказов ωi для каждого интервала наработки. В конце строки подсчитываем сумму 
=5,624 тыс.мото-ч-1.
В строке 15 определяем средний параметр потока отказов двигателя (табл. 1.1)
тыс. мото-ч-1,
где 
- количество интервалов наработки.
В строках 16, 17 для каждого интервала наработки проводим подготовительные вычисления для определения среднего квадратичного отклонения параметра потока отказов.
Среднее квадратичное отклонение параметра потока отказов 
(табл. 1.1)
тыс.мото-ч-1.
Определяем стандарт среднего квадратичного отклонения выборочного среднего параметра потока отказов 
(табл. 1.1)
тыс.мото-ч-1.
Определяем коэффициент гарантии tг по таблице 1 приложения к работе
t0,8;31 =1,31.
Следовательно, с гарантированной вероятностью α ≥ 0,8 можно утверждать, что вычисленный средний параметр потока отказов 
(на основании выборочной) находится в интервале
.
Среднюю наработку дизельного двигателя на отказ определяем по уравнению(табл. 1.1)
тыс. мото-ч.
С учетом выборочного среднего квадратичного отклонения средняя наработка на отказ составит:
тыс. мото-ч,
тыс. мото-ч.
В строке18 определяем произведение , где за t принимаем среднее значение интервала наработки.
В строке 20 определяем вероятность безотказной работы двигателя для каждого интервала наработки (табл. 1.1).
Часть 2.Определяем частные параметры потоков отказов и соответствующие им наработки (2 часа)
В столбце 4 для каждой строки определяем коэффициент отказа детали (сборочной единицы).
В столбце 5 по приложению (табл. 2) проставляем группу отказов.
На основании столбцов 4 и 5 подсчитаем суммарно коэффициенты:
для отказов группы I – KI = 0,559
для отказов группы II – KII = 0,167
для отказов группы III – KIII = 0,267
Определяем частные параметры потоков отказов и соответствующие им наработки:
тыс.мото-ч-1,
тыс. мото-ч.,
тыс.мото-ч-1,
тыс. мото-ч.,
тыс.мото-ч-1,
тыс. мото-ч.
Полученные результаты расчетов сводим в таблицу 1.4.
Таблица 1.4- Показатели безотказности дизельного двигателя ЯМЗ-236
| Наименование показателей безотказности | Показатели | ||
| Обозначение | Размерность | Величина | |
| Выборочная совокупность | N0 | един. | |
| Наработка, после которой прекращены наблюдения | tmax | тыс. мото-ч. | 5,0 |
| Средняя наработка на отказ | t0 | тыс. мото-ч. | 1,779 |
| Параметр потока отказов | 
| тыс.мото-ч-1. | 0,562 |
| Среднее квадратичное отклонение параметра потока отказов | 
| тыс.мото-ч-1 | 0,181 |
| Коэффициент гарантированной вероятности параметра потока отказов | tг | безразмерный | 1,31 |
| Коэффициент отказа группы I | KI | -//- | 0,559 |
| Коэффициент отказа группы II | KII | -//- | 0,167 |
| Коэффициент отказа группы III | KIII | -//- | 0,267 |
Задание
1. Изучить методику и пример расчета показателей безотказности дизельного двигателя ЯМЗ-236.
2. Определить показатели надежности дизельного двигателя ЯМЗ-236 в условиях рядовой эксплуатации. Данные для расчета представлены в таблице 1.5. Преподаватель в различных вариантах может изменять количество отказов в интервалах наработки.
Таблица 1.5-Данные к расчету показателей надежности дизельного
двигателя ЯМЗ-236 в условиях рядовой эксплуатации
| Наименование отказавших деталей и сборочных единиц | Интервал наработки в тыс. мото-ч. | Время простоя на один отказ в часах | Трудоемкость устранения 1 отказа в чел.-ч. | Стоимость устранения 1 отказа в рубл. | |||||||||
| 0 – 0,5 | 0,5 – 1,0 | 1,0 – 1,5 | 1,5 – 2,0 | 2,0 – 2,5 | 2,5 – 3,0 | 3,0 – 3,5 | 3,5 – 4,0 | 4,0 – 4,5 | 4,5 – 5,0 | ||||
| 1.Трещина выпускного коллектора | 4,0 | ||||||||||||
| 2.Износ клапанных гнезд | 21,0 | ||||||||||||
| 3.Трещина гильзы | 35,0 | ||||||||||||
| 4.Разрыв шатунного болта | 21,0 | ||||||||||||
| 5.Поломка лопасти турбокомпрессора | 15,0 | ||||||||||||
| 6.Нарушение регулировки форсунки | 2,5 | ||||||||||||
| 7.Трещина радиатора | 3,0 | ||||||||||||
| 8. Нарушение регулировки муфты сцепления | 1,4 | ||||||||||||
| 9.Срыв фрикционных накладок | 18,0 | ||||||||||||
| 10.Трещина корпуса муфты сцепления | 13,0 |
3.Изобразить графически mi= f(t); ωi= f(t); pi= f(t), примеры показаны на рисунках 1.2, 1.3, 1.4.
Рисунок 1.2 - Полигон распределения отказов двигателя ЯМЗ-236.
Эмпирический полигон распределения отказов, теоретическая прямая
распределения отказов
Рисунок 1.3 - Гистограмма распределения параметра потока отказов и среднийпараметр потока отказов двигателя ЯМЗ-236
Рисунок 1.4 - Кривая вероятности безотказной работы дизельного
двигателяЯМЗ-236
4. Сделать выводы и оформить работу.
Контрольные вопросы
1.Что такое «безотказность объекта»?
2. Какие вы знаете показатели безотказности?
3. в каких состояниях может пребывать деталь?
4. Какие Вы знаете категории тяжести последствий отказов?
5. Как изменяется вероятность безотказной работы двигателя с течением времени?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кузьмин, Н. А. Техническая эксплуатация автомобилей: закономерности изменения работоспособности: учеб. пособие / Н.А. Кузьмин. -М.: Форум, 2011. - 208 с. - (Высшее образование). ISBN 978-5-91134-1.
2. Зубрилина, Е.М. Основы надёжности машин: учеб. пособие / Е.М. Зубрилина, Ю.И. Жевора, А.Т. Лебедев и др.: Ставропольский государственный аграрный университет. – Ставрополь: АГРУС, 2010. – 120 с. ISBN 978-5-9596-0706-7.
ПРИЛОЖЕНИя
Таблица1- Значение коэффициента tα
| α n | 0,80 | 0,90 | 0,95 | 0,98 | 0,99 | 0,995 | 0,999 |
| 1,89 | 2,92 | 4,30 | 6,96 | 9,92 | 14,00 | 31,60 | |
| 1,64 | 2,35 | 3,18 | 4,54 | 5,84 | 7,45 | 12,92 | |
| 1,53 | 2,13 | 2,78 | 3,75 | 4,60 | 5,60 | 8,61 | |
| 1,48 | 2,01 | 2,57 | 3,36 | 4,03 | 4,77 | 6,87 | |
| 1,44 | 1,94 | 2,45 | 3,14 | 3,70 | 4,32 | 5,96 | |
| 1,41 | 1,89 | 2,36 | 3,00 | 3,50 | 4,03 | 5,40 | |
| 1,40 | 1,86 | 2,30 | 2,89 | 3,35 | 3,83 | 5,04 | |
| 1,38 | 1,83 | 2,26 | 2,82 | 3,25 | 3,69 | 4,78 | |
| 1,37 | 1,81 | 2,23 | 2,76 | 3,17 | 3,58 | 4,59 | |
| 1,36 | 1,78 | 2,18 | 2,08 | 3,05 | 3,43 | 4,32 | |
| 1,35 | 1,76 | 2,14 | 2,62 | 2,98 | 3,33 | 4,14 | |
| 1,34 | 1,75 | 2,12 | 2,58 | 2,92 | 3,25 | 4,01 | |
| 1,33 | 1,73 | 2,10 | 2,25 | 2,88 | 3,20 | 3,92 | |
| 1,32 | 1,72 | 2,09 | 2,53 | 2,84 | 3,15 | 3,85 | |
| 1,32 | 1,72 | 2,07 | 2,51 | 2,82 | 3,12 | 3,79 | |
| 1,32 | 1,71 | 2,06 | 2,49 | 2,80 | 3,09 | 3,74 | |
| 1,31 | 1,70 | 2,06 | 2,48 | 2,78 | 3,07 | 3,71 | |
| 1,31 | 1,70 | 2,05 | 2,47 | 2,76 | 3,05 | 3,67 | |
| 1,31 | 1,70 | 2,04 | 2,46 | 2,75 | 3,03 | 3,65 | |
| 1,30 | 1,68 | 2,02 | 2,42 | 2,70 | 2,97 | 3,55 | |
| 1,30 | 1,68 | 2,01 | 2,40 | 2,68 | 2,94 | 3,50 |
Таблица2-Категории и характеристики тяжести последствий отказов
| Категориятяжестипоследствийотказов | Характеристикатяжестипоследствийотказов |
| IV | Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта и/или окружающей среды, гибель или тяжелые травмы людей, срыв выполнения поставленной задачи |
| III | Отказ, который быстро и с высокой вероятностью может повлечь за собой значительный ущерб для самого объекта и/или для окружающей среды, срыв выполняемой задачи, но создает пренебрежимо малую угрозу жизни и здоровью людей |
| II | Отказ, который может повлечь задержку выполнения задачи, снижение готовности и эффективности объекта, но не представляет опасности для окружающей среды, самого объекта и здоровья людей |
| I | Отказ, который может повлечь снижение качества функционирования объекта, но не представляет опасности для окружающей среды, самого объекта и здоровья людей |
