Программа и методика испытаний на надежность пример

1. Испытать технические и программные средства АСОИУ на надежность — это значит установить, какой надежностью они обладают на основании непрерывного наблюдения за состоянием их работоспособности в условиях, предписанных методикой испытаний.

Испытания на надежность — обязательный вид испытаний при изготовлении элементов, блоков и других технических средств. Методики проведения испытаний технических средств на надежность представлены в соответствующих стандартах (государственных и отраслевых).

2. По назначению испытания на надежность делятся на три вида:

1) определительные — испытания, в результате которых определяются количественные значения показателей надежности, как точечные, так и интервальные;

2) контрольные — испытания, в результате которых контролируемые средства по некоторым признакам (отсутствие отказов на заданном интервале времени, число отказов в случайный момент времени и т.д.) и с заданным риском относят либо к годным, либо к негодным по уровню надежности;

Практическая работа №3 «Расчет показателей надежности невосстанавливаемых систем»

3) специальные — испытания, проводимые для исследования некоторых явлений, связанных с оценкой надежности (определение долговечности, исследование влияния отдельных факторов на показатели надежности и т.д.).

3. Для сокращения трудоемкости испытаний и уменьшения затрат на их проведение применяют специальные приемы:

1) ускорение испытаний путем создания условий, приводящих к ускорению процесса возникновения отказов;

2) исключение “анормальных” результатов измерений;

3) использование косвенных признаков прогнозирования отказов;

4) индивидуальное прогнозирование надежности на основе распознавания образов (выбор прогнозирующей функции);

5) использование предварительной информации о надежности испытуемого средства и повышение достоверности информации путем проведения испытаний.

2.2.2. Методы реализации определительных испытаний

Принципиально возможны два вида определительных испытаний:

1). На испытания ставится М средств. Отказавшие изделия не восстанавливаются. Испытания продолжаются до:

— отказа всех средств;

— заданного времени Т;

— получения заданного числа отказов N;

2). На испытания ставится М средств. В процессе испытаний отказавшие изделия восстанавливаются. Испытания продолжаются до:

— заданного времени Т;

— получения заданного числа отказов N.

В основе методов реализации и обработки результатов обоих видов испытаний лежат рекомендации, разработанные в математической статистике и теории вероятностных процессов.

1. Метод реализации определительных испытаний без восстановления отказавших элементов.

Пусть выбраны М однородных образцов, которые работают в одинаковых условиях до отказа каждого из них. В результате испытаний получены времена работы до отказа – ti. По полученному множеству < ti > рассчитываются оценки:

— среднее значение времени работы до отказа (наработка до отказа):

— среднеквадратическое время работы до отказа:

ООО «ПАРАДИГМА» — Пример надежной экспертизы

— среднеквадратическое отклонение среднего времени работы до отказа относительно его среднего значения

Для определения статистической достоверности полученных экспериментальных результатов необходимо для соответствующей доверительной вероятности определить доверительные интервалы, для чего надо знать закон распределения исследуемой случайной величины. Доверительный интервал для неизвестного среднего при предположении о том, что время работы до отказа распределено по нормальному закону может быть определен для доверительной вероятности g из соотношения:

Необходимое число образцов технического средства для испытаний, которое обеспечило бы результаты испытаний с заданной точностью и достоверностью, может быть получено на основании формулы:

Продолжительность испытаний можно определить по заданной вероят-ности того, что техническое средство, поставленное на испытание, откажет. Вероятность возникновения отказа при экспоненциальном законе распределения , откуда продолжительность испытаний может быть определена по формуле:

Очевидно, что реализация определительных испытаний без восстановления отказавших образцов требует значительного времени и большого числа испытываемых образцов. Применение восстановления отказавших образцов позволяет сократить их число. Сокращение продолжительности испытаний без восстановления достигается за счет:

1) увеличения числа образцов

2) снижения требований к точности результатов испытаний.

Именно иcходя из этих соображений и используют методы испытаний на надежность с восстановлением элементов.

Замечание. Невозможно одновременно сократить время испытаний, уменьшить число образцов и повысить точность результатов.

2. Определительные испытания с восстановлением отказавших элементов.

Основное отличие метода реализации определительных испытаний с восстановлением от рассмотренного заключается в том, что эмпирическая функция распределения случайных значений характеристики надежности известна лишь для некоторого интервала времени.

В процессе испытаний с восстановлением измеряются как времена наработки до отказа, так и времена восстановления.

При нормальном законе распределения, который имеет место при сравнительно большом числе отказов (порядка 20 и более), определение доверительных интервалов осуществляется по правилам предыдущего метода.

1. При небольшом числе отказов (менее 20) имеет место, как правило, c 2 — распределение.

Методика определения доверительного интервалов в этом случае остается такой же, как и для нормального распределения. Пусть известно, что случайная величина t распределена по закону c 2 – распределения (рис.2.2), тогда из площади, ограниченной плотностью f (c 2 ), “вырезается” площадь, соответствующая заданной доверительной вероятности g, так, чтобы остающиеся справа и слева части были одинаковы a1 = a2.

Правая и левая границы “вырезанной” площади соответствуют верхнему и нижнему значениям доверительного интервала.

Из практики испытаний на надежность установлено, что отношение 2 t p/ T 0 (где t p — наработка изделий, а T 0 – неизвестная средняя наработка на отказ), подчиняется распределению. Полагаем, что 2 t p/ T 0 = . Заметим, что T 0= t p/ N, где число отказов, т.е. 2 t p/ T 0=2 t p/(t p/ N) =2 N. Из (**) следует, что

Определение доверительного интервала для T 0 это то же самое, что определение доверительного интервала для . Таким образом, получаем значения нижней и верхней границ доверительного интервала для T 0.

Значения и определяются по таблице — распределения.

Исходными данными для вычислений являются:

1) k — число степеней свободы (k= 2 N для и k =2 N +2 для ).

2) Р н=(1 + g)/2 и Р в=(1 — g)/2 — вероятности того, что и будут больше значений , указанных в таблице.

2. Определение доверительного интервала для K г

Особенностью данной задачи является тот факт, что коэффициент готовности K г — случайная величина, которая, в свою очередь, является функцией двух случайных величин T 0 и T В.

Учитывая, что T о и T в связаны с — соотношениями 2 t в/ T в = и 2 t p/ T o = , а также, что отношение к распределяется по закону F – распределения ( / = F), получают нижнее и верхнее значения для коэффициента готовности K г

Числовые значения F в и F н определяются по таблице F – распределения. Исходными данными Р н (для F н), Р в (для F в) и число степеней свободы k, равное числу восстановлений.

2.2.3. Методы реализации контрольных испытаний.

1. Испытания, при числе допустимых отказов равном нулю (N =0).

На испытания ставятся М образцов технического средства. Продолжительность испытаний t и ч. Если при испытаниях не было отказов, то технические средства считают удовлетворяющими требованиям надежности. Расчетом определяют либо t и при заданном М, либо М при заданном t и, т.е. М = t p/ t и, t и = t p/ М,где t p — общая наработка испытательных образцов в период испытаний. Требуемая наработка рассчитывается по формуле

где T он — нижнее значение T о, которое подтверждается испытаниями при отсутствии отказов, c 2 (при k =2 (k =2 N +2, N =0), p =1-g)- значение c 2 , соответствующее доверительной вероятности g при числе отказов N =0 (k =0+2=2).

По результатам испытаний не определяется значение показателя надежности, а устанавливается лишь, что он не ниже какого-либо значения.

2. Испытания, основанные на последовательном анализе.

Сокращения времени испытаний можно добиться следующим образом:

1. Декомпозировать период испытаний на этапы, на каждом этапе анализировать результаты и принимать одно из решений:

а) прекратить испытания, т. к. есть уверенность, что образцы удовлетворяют требованиям надежности (наработка до отказа T ов> T ов 1 );

б) прекратить испытания, т.к. можно считать, что требования надежности не удовлетворяются, т.к. образцы имеют T он< T он 1 ;

в) продолжать испытания, т.к. вывода сделать нельзя.

2. В основу результатов испытаний положить не сравнение их с заданными требованиями, а отнесение испытуемых образцов либо к группе средств, забраковка которых может быть произведена с малой вероятностью a, которая определяет риск поставщика (ошибка 1-го рода), либо к группе средств, приемка которых может быть допущена с малой вероятностью b, которая определяет риск заказчика (ошибка 2-го рода).

До начала испытаний по заданным T Н, T В, a и b (T В/ T Н =1,25 — 2,5, a и b – 0,05 — 0,30) строится график следующего вида (рис. 2.3.):

Построение линий 1 и 2 осуществляется на основе выражений:

Затем проводят испытания и на график наносят точки, соответствующие числу N за время t. Если точка выше линии браковки 1, то изделие ненадежно, если ниже линии приемки 2, то надежно, а если в зоне неопределенности, то испытания продолжаются.

Испытания, основанные на последовательном анализе, рекомендуются для технических средств серийного производства.

Заключение по результатам испытаний, проведенных методом последовательного анализа, может быть сформулировано следующим образом:

1. В случае положительного результата делается вывод, что испытуемые образцы принадлежат с требуемой вероятностью (1 — a) к категории средств, обладающих высоким уровнем надежности, а с допустимой вероятностью b – к категории средств, обладающих низким уровнем надежности.

На этом основании испытанные образцы принимаются в эксплуатацию.

2. В случае отрицательного результата делается вывод, что испытуемые образцы принадлежат с высокой вероятностью (1-b) к категории средств, обладающих низким уровнем надежности и ниже этого уровня, а с малой вероятностью a – к категории средств, обладающих высоким уровнем надежности. Испытанные образцы бракуются.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник: studopedia.ru

6. Испытания на надежность

Испытания на надежность – обязательный вид испытаний. Общая их цель – установить, какой надежностью обладают изделия в условиях, предписываемых методикой испытаний.

Испытания на надежность проводятся как комплекс мероприятий по определению показателей надежности на этапах производства и проектирования, а также с целью контроля надежности разрабатываемых и выпускаемых РЭС (ЭВС).

Объектом испытаний является партия изделий, из которой берется выборка (sample).

С испытаниями на надежность связаны некоторые проблемы.

Во первых, эти испытания требуют больших затрат времени и средств; во-вторых, в процессе их проведения расходуется часть ресурса изделий; в третьих, есть проблема доверия результатам испытаний.

Испытания (И) на надежность, в зависимости от цели проведения, подразделяют на определительные и контрольные.

Определительные И на надежность проводятся для установления показателей надежности изделий. Эти показатели (прежде всего, среднее время наработки до отказа, вероятность безотказной работы за назначенное время, интенсивность отказов, средняя наработка на отказ) включают затем в нормативно-техническую документацию на изделие.

Большое значение при проведении определительных И имеет верный выбор параметров, информирующих о состоянии изделия (работает или отказывает).

Контрольные И на надежность проводятся для контроля соответствия или несоответствия партии изделий заданному уровню надежности. По результатам этих И объект испытаний (партию изделий) относят – с заданным риском — либо к категории годных либо негодных по уровню их надежности.

Используют и специальные виды испытаний на надежность, такие как:

• испытания на срок службы;
• ускоренные испытания на срок службы;
• испытания на (не)разрушающие под влиянием определенных факторов.

• стадии создания или эксплуатации объектов;
• месту и условиям проведения (лабораторные, испытания в условиях эксплуатации…);
• по используемым методам и аппаратуре (моделирование, натурный эксперимент);
• по уровню объектов (комплектующих элементов, отдельных устройств, систем).

• статистики отказов ипытываемых объектов;
• множества значений выходных параметров объектов;
• характеристик наблюдаемых изменений физико-химических процессов в материалах объектов.

6.2. Определительные испытания на надежность

Данные испытания, цель которых – определение показателей надежности – могут проводиться по различным планам. План испытаний (И) включает:

• число (N) устанавливаемых на И объектов;
• указание на число заменяемых или воостанавливаемых объектов в процессе И (U – объекты не восстанавливаются и не заменяются; R – заменяемых в случае отказа объектов; M – число восстанавливаемых объектов);
• число отказов r, до накоплении которых И продолжают;
• заданное время T проведения И;

Так план [NUT] предписывает проведение И в течение времени ТN объектов без их замены / восстановления. План [NUr] отличается от предыдущего тем, что И проводят до накопления r отказов. Наиболее полную информацию дает план [NUN], в соответствии с которым N объектов (изделий) испытывают без их замены / восстановления до отказа каждого из них.

Здесь раскрывается вся эмпирическая картина распределения отказов во времени. Задача нахождения показателей надежности наиболее точно и полно решается при знании закона распределения времени работы изделий до отказа.

Предположим, что имеется множество результатов наблюдений над непрерывной случайной величиной (СВ), каковой при испытаниях на надежность является время отказа одного из множества изделий в испытываемой партии. Закон распределения этой СВ в первом приближении может быть установлен по статистическому ряду, построенному на основе собранного экспериментального материала.

Выбор и проверка гипотезы о законе распределения . Построенная на основании статистического ряда гистограммадает возможность выдвинуть гипотезу о законе распределения и затем оценить степень согласованности теоретического и статистического распределений. 2. Построение гистограммы 2.1.

По исправленным результатам испытаний, т.е. по реальным результатам (с вычетом систематической погрешности) строится вариационный ряд – упорядоченная выборка. Результаты в таком ряду располагают в порядке возрастания их числовых значений.

Применительно к задаче обработки статистики времени безотказной работы объектов вариационный ряд выстраивается естественным образом – в порядке появления отказов. 2.2. Этот ряд разбивается на некоторое число Nинтервалов группирования экспериментальных результатов, причем интервалов одинаковой ширины.h.

ЧислоNдолжно быть оптимально в смысле достаточной выразительности и защищенности от незакономерных колебаний. При числе результатов измерений (числе отказов) n≈ 150 . 2.3.

Подсчитывают количество значений mk результатов, приходящихся на каждыйk-тый интервал (разряд) т. е. определяют абсолютные частости.Далее удобно перейти к относительным частостям — число опытов — абсолютнаячастость 2.4. Строится гистограмма.

По оси результатов откладываются интервалы значений наблюдаемой СВ, по оси ординат – частости. На каждом основании шириной hстроится прямоугольник высотой Рис.6.1 Ординаты, пропорциональные частостям, восстановленные в серединах столбцов перпендикулярно оси абсцисс, позволяют построить полигон (рис.

1). Сопоставление полученного на основе набранной статистики полигона с различными кривыми плотностей распределения позаоляет выдвинуть гипотезу о законе распределения. Далее необходимо оценить, насколько с этой гипотезой согласуются экспериментальные данные. 2.5.

При числе наблюдений больше 50 для проверки правдоподобия выдвинутой гипотезы о законе распределения используется критерий Пирсона (наиболее применяемый критерий согласия). Для этого надо располагать статистическим рядом: Для гипотетического распределения находят теоретические вероятности: В качестве меры расхождения между теоретической вероятностью и найденной из опытов статистической вероятностью выбирается мера 2 (6.1) Здесь — коэффициент предложенный Пирсоном,N– число интервалов (разрядов).

Введенная мера χ 2 – СВ, имеющая распределение Пирсона с числом степеней свободыr = N – 1 – ν, гдеν – число параметров, однозначно определяющих данный закон распределения. Составлены таблицы значений χ 2 для различных уровней значимостиq = 1 – Pдов, где Pдов – доверительная вероятность, с которой гипотеза о законе распределения принимается(табл – в прилож?).

Если вычисленная по экспериментальным данным мера мераχ 2 < (χ 2 )q то с вероятностьюq гипотеза о законе распределения принимается. В настоящее время для проверки гипотеы принята двусторонняя критическая область, то есть гипотеза принимается, если χ 2 r,(1-q/2)< χ 2 < χ 2 r; q/2 (6.2) При знании закона распределения показатели надежности могут быть вычислены на основе достаточно ограниченного набора экспериментальных данных.

Это иллюстрируется следующим примером. Пример. За время испытаний 100 изделий в течение tи = 200 ч зафиксированы отказы 2-х изделий. Определить среднее время Т1 наработки до отказа, если известно, что случайное время отказа изделия подчинено экспоненциальному закону. Вероятность отказа рассчитывается по формуле .

Согласно результатам И статистическое значение Q равно 0,02. Таким образом, ; где t = tи = 200 ч. Получаем ≈ 10 4 ч. Если в результате проведенных И получен ряд значений ti (случайных значений времени отказа), точечные оценки мат. ожидания и дисперсии среднего времени наработки до отказа Т1 находятся по формулам: ; (6.3) ; (6.4) . (6.5) Любая точечная оценка, полученная на основании испытаний, обладает тем существенным недостатком, что она сама является случайной величиной. Поэтому для точечных оценок необходимо находить доверительные интервалы, в которые они попадают с доверительной вероятностью β. Показательным в этом плане является нахождение доверительного интервала для средней наработки на отказ. Рассмотрим простейший пуассоновский поток отказов РЭС (ЭВС). Вероятность появления k отказов за время tΣ в соотвотсовии с законом Пуассона будет , (6.6) где λ = 1/To . Вероятность работы с числом отказов ≤ r рассчитывается, согласно (6.6) как . (6.7) Выражение (6.7) соответствует интегральной функции χ 2 -распределения случайной величины tΣ до появления r отказов. Собственно χ 2 -распределению с ν = 2r степенями свободы подчинена случайная величина .При вводе этой новой переменной χ 2 = формула (6.7) переписывается в виде . (6.8) Дифференцирование этой функции по dχ 2 дает функцию плотности распределения (рис. ). В качестве доверительного интервала при заданной доверительной вероятности β принимается двусторонняя критическая область χ 2 ν,(1-q/2)< χ 2 < χ 2 ν;q/2 , (6.9) Тогда величина ТО находится в доверительном интервале . (6.10) Значения меры χ 2 в завсисмости от уровня значимости q и числа степеней свободы ν даны в таблице № Табл. №

q ν	в зависим. от уровня значимостиqи числа степеней свободыν
	0,99	0,98	0,95	0,9	0,8	0,7	0,5	0,3	0,2	0,1	0,05	0,02
2	0,02	0,04	0,1	0,21	0,45	0,713	1,39	2,41	3,22	4,61	5,99	7,82
4	0,3	0,43	0,71	1,06	1,65	2,20	3,36	4,88	5,99	7,78	9,49	11,6
6	0,87	1,134	1,63	2,20	3,07	3,83	5,35	7,23	8,56	10,65	12,59	15,03
8	1,65	2,03	2,73	3,49	4,59	5,53	7,34	9,52	11,03	13,36	15,51	18,17
10	2,56	3,06	3,94	4,87	6,18	7,27	9,34	11,78	13,44	15,99	18,31	21,16
12	3,57	4,18	5,23	6,30	7,81	9,03	11,34	14,01	15,81	18,55	21,03	24,05
14	4,66	5,37	6,57	7,79	9,47	10,82	13,34	16,22	18,15	21,06	23,69	26,87
16	5,81	6,61	7,96	9,31	11,15	12,62	15,34	18,42	20,46	23,54	26,3	29,63
18	7,02	7,91	9,39	10,86	12,86	14,44	17,34	20,6	22,8	26,0	28,9	32,3
20	8,26	9,24	10,85	12,44	14,58	16,27	19,34	22,8	25,04	28,41	31,41	35,02
22	9,54	10,06	12,34	14,04	16,31	18,10	21,30	24,9	27,30	31,8	33,9	37,7
24	10,86	11,99	13,85	15,66	18,06	19,94	23,3	27,1	29,6	33,2	36,4	40,3
26	12,20	13,41	15,38	17,29	19,82	21,8	25,3	29,2	31,8	35,6	38,9	42,9
28	13,56	14,85	16,93	18,94	21,6	23,6	27,3	31,4	34,0	37,9	41,3	45,4
30	14,95	16,31	18,46	20,60	23,36	25,5	29,3	33,5	36,25	40,26	43,77	47,96

Пример. Пусть за суммарное времяtΣ= 5000 ч испытаний однотипных РЭС произошлоr = 14 отказов. Оценить с доверительной вероятностьюβ= 0,9 граничные значения среденей наработки на отказ. Среднее время наработки на один отказ равно . (6.11) Величина TO случайная.

Поэтому необходимо определить доверительный интервал, в котором величинвТОнаходится с доверительной вероятностью β. Согласно исходным данным 2tΣ= 10000 ч,ν = 2r= 28,q/2 = (1-β)/2 = 0,05. По табл.№находим= 16,93; = 41,3. Таким образом, согласно (6.10), величина ТО находится в пределах 242 ч < ТО< 590 ч.

Источник: studfile.net

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой — мы готовы помочь.

Узнай цену своей работы —>

Надежность объектов при испытаниях.

1 Цель и стадии испытаний на надежность

Испытания на надежность являются обязательным этапом в разработке и серийном выпуске любых изделий. Основная цель — определить уровень надежности изделия и оценить его числовыми показателями. Знание уровня надежности изделия и его зависимости от основных факторов позволит произвести проверку расчетов и прогнозов, выполняемых при проектировании изделия, оценить качество ТП, обеспечивающего его изготовление, а также решить следующий круг вопросов:

1. подтверждение установленных характеристик надежности;
2. выявление слабых мест изделия и разработка мероприятий по повышению его надежности;
3. применение рациональной системы ремонта и технического обслуживания;
4. определение эффективности и экономической целесообразности дальнейшей эксплуатации.

Во всяких испытаниях на надежность всегда можно выделить три стадии:

1. планирование испытаний;
2. проведение испытаний (накопление необходимых статистических данных — непосредственных результатов испытаний);
3. обработка непосредственных результатов с целью получения искомых данных или заключений.

Каждая из этих стадий требует решения определенных задач и, соответственно, своей методики.

В соответствии с этим основными задачами теории при создании унифицированных инженерных методик испытаний можно считать:

1. установление единых количественных показателей качества (точности и достоверности) получаемых результатов;
2. разработку эффективных методов проведения испытаний для оценки каждого из используемых показателей надежности;
3. разработку методов планирования испытаний для обеспечения заданных требований к качеству получаемых результатов;
4. разработку методов обработки непосредственных результатов испытаний.

2 План и программа испытаний на надежность

Испытания для оценки показателей надежности могут проводиться по разным планам.

План испытаний — это порядок проведения испытаний (общая методика, процедура, способ). Каждый план имеет некоторое количество параметров, для каждого из которых задается диапазон возможных значений, и значения которых должны быть определены до начала испытаний. План испытаний можно считать заданным, если определены:

1. оцениваемый показатель надежности;
2. перечень параметров плана;
3. перечень непосредственных результатов испытаний (достаточная статистика);
4. процедура получения непосредственных результатов;
5. дополнительные условия, определяющие рамки применимости данного плана.

Каждому плану испытаний соответствуют определенная методика планирования и способ обработки непосредственных результатов для получения искомой оценки.

Для проведения испытаний на надежность конкретного изделия составляется специальная программа испытаний. Она составляется для каждого оцениваемого показателя надежности отдельно и учитывает специфические особенности изделий и конкретные условия проведения испытаний.

Программа испытаний представляет собой конкретизацию выбранного плана испытаний для данного изделия и данных условий. Программа составляется в результате планирования испытаний, в число основных задач входит выбор плана и определение набора фиксированных значений параметров.

3 Объекты испытания на надежность

Объектами испытаний могут быть:

1. образцы, если испытываются свойства материалов, определяющие долговечность изделий (испытания на износостойкость, коррозийную стойкость и т.д.);
2. детали, сопряжения и кинематические пары для учета влияния конструктивных и технологических факторов на срок службы данных сопряжений (испытания подшипников, зубчатых колес и т.д.);
3. узлы, когда учитываются взаимодействие отдельных механизмов и элементов конструкции и их влияние на показатели работоспособности (испытание редукторов, двигателей, систем управления и т.д.);
4. машина в целом, когда учитываются взаимодействие всех механизмов и узлов, условия эксплуатации и режимы работы (стендовые и эксплуатационные испытания станков, автомобилей и др.);
5. система машин, когда показатели надежности учитывают взаимодействие отдельных машин, связанных в единый производственный комплекс (надежность работы технологических автоматических линий или цехов на заводе, самолетов с учетом оборудования аэродромов, машин и агрегатов корабля и др.).

Т.о., объектом испытания могут быть разнообразные изделия от очень простых, обладающих однородными свойствами и одним или несколькими выходными параметрами, до сложных машин и комплексов, а специально изготовленные модели (изделие или его часть, выполненные в масштабе) или макеты (упрощенное воспроизведение изделия или его части). Методика испытаний на надежность и их объем зависят от сложности изделия и его специфических особенностей.

4 Определение объема испытаний

Испытания на надежность наиболее трудоемки и обходятся дороже, чем другие испытания, поэтому важное значение имеет выбор оптимального объема испытаний, который зависит от количества исследуемых объектов, требуемого уровня доверия к результатам испытаний, длительности испытаний.

Указать точное количество технических объектов, которое требуется
подвергнуть испытаниям, заранее невозможно. Эта задача решается по мере
накопления и статистической обработки информации, в зависимости от требуемой точности результатов и рассеивания данных наблюдений. Достоверность результатов тем выше, чем большее число объектов обследовано. Однако по экономическим соображениям это количество должно быть ограничено оптимальной величиной, обеспечивающей достаточную достоверность при минимальных затратах. Кроме того, часть технических объектов, особенно автоматических, выпускается в небольшом количестве и испытания приходится проводить на ограниченном числе образцов.

Объемы испытаний, определяемые их программой, должны обеспечивать осуществление целей, поставленных перед каждым конкретным видом испытаний. При разработке программ и установлении объемов испытаний должны учитываться соответствующие государственные и отраслевые стандарты РФ, а также международные стандарты, нормы и правила, выполнение которых определяет возможность поставки техники на экспорт.

Общие объемы работ при испытаниях характеризуются:

1. количеством образцов, подвергаемых испытаниям;
2. составом параметров конструкции и показателей эксплуатационных
   свойств технических объектов, определение которых предусмотрено программой данного вида испытаний;
3. объемом эксплуатационных испытаний.

5 Требования к информации о результатах испытаний

Общими требованиями, предъявляемыми к информации о надежности, получаемой по результатам испытаний, являются:

1) Полнота — наличие сведений, позволяющих решить все задачи, поставленные в испытаниях, объяснить явления, происходящие в объекте, и дать количественную оценку надежности как всего объекта в целом, так и отдельных его составляющих.

2) Достоверность, которая обеспечивается системой сбора информации, применение объективных методов и приборов оценки качества оборудования, квалификацией и добросовестностью исполнителей.

3) Однородность. Если наработка на отказ (или среднее время между отказами) для всех изделий в выборке распределения одинакова, т.е. причина отказов одна и та же, то такую партию называют статистически однородной. Очевидно, такую выборку можно практически создать, отобрав изделия с одними и теми же начальными параметрами и работающими в одинаковых условиях. Практически необходимо выбирать следующие объекты:

1. выпущенные за относительно небольшой период (1-2 года), чтобы технологические процессы изготовления и сборки не претерпели больших изменений;
2. не проходившие капитальный ремонт;
3. работающие с загрузкой не менее чем в две смены;
4. работающие в условиях эксплуатации, близких к типичным для объектов данного типа и модели;
5. об условиях эксплуатации, отказах и ремонтах которых могут быть получены достоверные сведения.

4) Дискретность — возможность разделения информации по отдельным признакам. Это позволяет многократно использовать сведения для оценки различных показателей надежности.

5) Своевременность является весьма важным требованием к информации, поскольку испытания на надежность бывают весьма продолжительными. Своевременность обеспечивается правильной и заблаговременной организацией сбора информации.

6) Непрерывность. Поступление информации обеспечивает наилучшее
использование данных о надежности в непрерывном процессе совершенствования оборудования.

6 Характеристики, получаемые в результате испытания изделия на надежность

Испытания на надежность любого, а тем более сложного изделия, связаны со значительными затратами времени и должны учитывать широкий диапазон режимов и условий работы изделия. Результаты испытания, как правило, дают сведения о надежности изделий данного типа с большей или меньшей полнотой и степенью достоверности и позволяют получить одну из следующих характеристик:

1. Законы распределения сроков службы (наработки) до отказа для каждого из выходных параметров изделия с учетом условий и режимов его работы

Показатель: Р(t), К н (t), ω.

Могут быть определены все основные показатели надежности.

Эта характеристика является наиболее полной и позволяет определить все необходимые показатели надежности и, в первую очередь, вероятность безотказной работы за данный период времени Р(t=Т). Однако получение законов распределения f(t), хотя и является весьма желательным, обычно трудно осуществимо. Оно требует большого статистического материала, который связан с длительными испытаниями и большими материальными затратами. Законы распределения могут быть практически получены лишь для простых изделий или образцов.

2. Случай, когда определены отдельные параметры законов распределения или получены данные, неполно характеризующие эти законы, является типичным результатом испытания на надежность. Например, может быть определена вероятность безотказной работы изделия в течение заданного периода времени, но остается неизвестной характеристика безотказности для более длительного периода работы изделия или закон распределения сроков службы и его параметры определены лишь с известной степенью достоверности. По этой ограниченной информации также надо сделать заключение об уровне надежности изделия.

Показатель: Р(t≤Т п ).

Могут быть определены:

показатели надежности для ограниченного периода времени.

3. Результат испытания

1 Запас надежности

Сложность и продолжительность испытаний может привести к невозможности оценки изменения выходных параметров изделия во времени. В этом случае показателем может служить запас надежности по каждому из параметров, который хотя и не связан со временем, но дает определенную информацию о надежности изделия. В сочетании с методами прогнозирования эти результаты испытаний могут быть использованы для определения уровня надежности изделия.

4 Результат испытания

К н Показатель: К н /К но

Во многих случаях из-за сложности задачи вообще невозможно оценить уровень надежности изделия в абсолютных значениях, а лишь сравнить его в относительных показателях применительно к прототипу или аналогичным изделиям. Испытание может дать ответ, во сколько раз, например, возрастает безотказность или долговечность нового изделия, работающего в аналогичных условиях, что и прототип, не решая вопроса о действительном уровне надежности изделия.

Следует иметь в виду, что относительный уровень надежности может и не отражать действительного состояния дел. Например, безотказность изделия повысилась по сравнению с прототипом, однако и этот уровень может не удовлетворять требованиям ТУ.

Т.о., в результате испытаний на надежность могут быть получены как полные характеристики изделия, позволяющие решить все основные задачи надежности, так и ограниченные данные, которые могут быть использованы лишь в сочетании с методами расчета и прогнозирования.

При планировании и проведении испытаний всегда борются две противоположные тенденции: желанию получить наиболее полную характеристику надежности препятствуют длительность и стоимость испытания. Для высоконадежных изделий часто никакие затраты не могут ускорить получение информации о показателях надежности, и фактор времени является основным критерием при выборе метода и объема испытаний на надежность.

7. Характеристики изделия, оцениваемые при испытании на надежность

Могут быть две основные группы характеристик изделия, которые являются объектом измерения и оценки при испытании на надежность.

1 Характеристики процессов старения и разрушения и определение соответствующей им степени повреждения изделия. Так, при испытании изучается протекание процессов изнашивания, коррозии, деформации, усталостных разрушений и др., которые являются основной причиной потери изделием работоспособности.

2.Характеристики изменения выходных параметров изделия (точности, КПД и др.), выход которых за допустимые пределы приводит к отказу. Хотя изменения параметров изделия и являются следствием процессов повреждения, но они могут зависеть от нескольких процессов, с невыявленными функциональными связями и, в первую очередь, интересовать практику.

Оценка процессов повреждения или выходных параметров изделия, или того и другого вместе зависит от объекта испытания и поставленных задач. В общем можно отметить, что чем сложнее объект испытания, тем большая доля общего объема испытаний приходится на оценку выходных параметров, что схематично показано на рис.

Задачи испытания и объекты измерения должны быть указаны в разрабатываемых для каждого случая методике и плане испытаний – совокупности правил для осуществления заложенных принципов, устанавливающих порядок проведения испытаний и критерии их прекращения.

Оценки при испытании

Процессов старения и

Материал Деталь Механизм Машина

Рис. 2 — Измерение характеристик объекта при испытании на надежность в зависимости от его сложности

8. Испытания опытных и серийных образцов

При проведении испытаний на надежность необходимо распределять их объем между опытным и серийным производством.

С одной стороны, исходя из принципа скорейшего получения информации о надежности, максимум испытаний и исследований должно проводиться в период опытного проектирования и изготовления опытного образца изделия. Однако, как правило, этих испытаний оказывается недостаточно, т.к. при проведении испытания одного опытного образца изделия можно случайно получить такие результаты по надежности, которые не будут отражать действительной картины. Поэтому исследования проводятся также в процессе подготовки производства и в ходе серийного изготовления, тем более, что технологический процесс изготовления опытного образца всегда отличается от серийного, что не может не повлиять на показатели качества и надежности изделий.

Следует иметь в виду, что на практике имеют место расхождения в оценке надежности, определенной на основании испытания изделия, и реальным уровнем надежности, полученным из сферы эксплуатации. Причины этих расхождений должны быть выявлены. Они связаны либо с испытанием (недостаточность данных, неправильная методика испытаний), либо с методами эксплуатации (нарушаются установленные режимы работы, не те условия эксплуатации, не соблюдается система ремонта и т.д.). Правильно построенные испытания могут дать объективную характеристику уровня надежности не только испытываемого изделия, но и всей совокупности изделий данного типа.

Узнать стоимость написания работы —>

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе

Источник: samzan.net