Лекція 12 - СтудІзба
ВИПРОБУВАННЯ НА НАДІЙНІСТЬ ЕМС. КОНТРОЛЬНІ ВИПРОБУВАННЯ.
Основні методи оцінки надійності
Рисунок 1 – Класифікація методів оцінки надійності
Під експериментальним методом розуміється метод дослідного визначення надійності реальних об'єктів, коли об'єкт та умови, в яких він функціонує, відомі дослідникам з достатньою повнотою і за потреби можуть цілеспрямовано змінюватися.
Показники надійності експериментальними методами може бути отримані за результатами чи випробувань – спеціальних чи поєднаних, чи спостереженням функціонуванням об'єкта за умов експлуатації.
Методи випробувань організуються спеціально для визначення показників надійності, обсяг їх зазвичай заздалегідь планується, умови функціонування об'єктів встановлюються виходячи з вимог оцінки конкретних показників. Такі випробування, як правило, застосовуються для виробів, що випускаються у великій кількості. Проводити спеціальні випробування для складних об'єктів, систем у багатьох випадках не надається можливим, тому що обсяг випуску зазвичай обмежений одиницями екземплярів, а процес виготовлення, налагодження, перевірки функціонування та доведення займає дуже багато часу та дорогий. Показники надійності таких об'єктів оцінюються переважно за результатами суміщених випробувань, у яких визначення показників узгоджується з експериментальним дослідженням інших параметрів об'єкта, чи за спостереженнями на етапі експлуатації.
Методи випробувань на надійність поділяються на означальні та контрольні.
Визначальні випробування на надійність проводять виявлення фактичних значень показників надійності.
Контрольні випробування – для перевірки відповідностіпоказників надійності об'єктів вимог (стандарту, технічного завдання, технічних умов).
Визначні та контрольні методи мають суттєві відмінності. При порівнянних вимогах до точності та достовірності необхідний обсяг випробувань при контрольній постановці може бути значно меншим, ніж при визначеній, якщо справжнє значення показника надійності об'єкта мало відрізняється від необхідного рівня. Крім того, ці методи помітно відрізняються етапи планування експерименту.
Планування при контрольних випробуваннях спирається на потрібне значення показника надійності. В результаті планування визначають необхідний обсяг випробувань та оціночний норматив - вирішальне правило, за яким приймається рішення про відповідність або невідповідність об'єкта заданій вимогі. Отже, помилка в плануванні контрольної процедури в принципі не може бути виявлена в результаті випробувань, і, таким чином, коректність планування безпосередньо визначає достовірність ув'язнення.
Потрібний обсяг випробувань - кількість виробів (або кількість дослідів) і тривалість випробувань - залежить від фактичної надійності об'єкта, яка до випробування не відома. передбачуваного рівня надійності об'єкта. Однак помилки у плануванні обсягу випробувань виявляються у процесі випробувань при обробці їх результатів та можуть бути скориговані.
Контрольні випробування на надійність проводяться для визначення відповідності кількісних показників надійності вимогам стандарту, технічних умов або технічного завдання. Контрольні випробування проводяться періодично втерміни, встановлені стандартами на цей технічний виріб. Ресурс сучасних електричних машин становить 20 000-50 000 год., у зв'язку з чим проведення випробувань може затягтися на 5-10 років. Для скорочення термінів використовуються форсовані методи випробувань, проте при цьому має бути знайдено відповідність між випробуваннями в нормальних умовах та форсованими (прискореними). Цій меті є дослідження з визначення коефіцієнтів прискорення.
p align="justify"> Коефіцієнт прискорення є відношення часу випробувань у звичайних умовах () до часу випробування в форсованих режимах () за умови рівності значень ймовірностей безвідмовної роботи в обох випадках: .
Основна вимога, що висувається до прискорених випробувань, це ідентичність процесів старіння та зносу по відношенню до нормальних умов, що в свою чергу означає ідентичність законів розподілу. У загальному випадку метою випробувань є знаходження функціональних залежностей, що зв'язують коефіцієнти прискорення та фактори форсування і значення максимально можливого (з точки зору збереження адекватності фізики процесів старіння) коефіцієнта прискорення.
Отже, в залежності від поставлених термінів та можливостей можна проводити контрольні випробування в нормальних умовах, а також, ґрунтуючись на знанні коефіцієнтів прискорення, прискорені випробування.
Розрізняють три основні методи проведення контрольних випробувань (незалежно від рівня форсування): одноразовий (одинковий контроль) та дворазовий (подвійний контроль) вибірки та послідовного аналізу.
У деяких випадках проводять прискорені контрольні випробування за нормальних умов. Ці випробування базуються на часі відомої математичної моделі процесу. Методи контрольних випробувань викладено у ГОСТ 27.410 – 83«Надійність у техніці. Методи та плани статистичного контролю за альтернативною ознакою» та ГОСТ 27.411 – 81 «Надійність у техніці. Одноступінчасті плани контролю за альтернативною ознакою при розподілі часу безвідмовної роботи згідно із законом Вейбулла».
До основних способів отримання даних про надійність відноситься обробка інформації про відмови виробів у процесі експлуатації, тобто оцінка надійності за даними експлуатації. Це дуже тривалий і складний процес, пов'язаний із подоланням об'єктивних труднощів у здійсненні правильної організації збору статистичних даних. Крім того, внаслідок зміни конструкцій та технології виготовлення електромеханічних виробів дані про надійність якоюсь мірою старіють. Однак і в цьому випадку обробка та аналіз даних експлуатації є корисними для оцінки надійності споріднених за значенням, конструкції та технології виробів.
Спеціальні дослідження проводяться з метою прогнозування надійності та технічного стану машин.
При дослідженні надійності використовують спеціальні методи випробувань: крокового навантаження, матричний, граничний. За першим методом випробування проводять із дискретним збільшенням навантаження. При використанні другого методу для випробувань технічних виробів вибирають такі фактори, що впливають, які пов'язані між собою так, що утворюють матрицю. Третій метод використовується у тих випадках, коли регламентуються такі параметри, як чутливість, смуга частот, коефіцієнт посилення та ін. Вихід параметрів за встановлені межі класифікується як параметрична відмова елемента або пристрою.
ТЕМА № 1. Загальна характеристика контрольних випробувань
Контрольні випробування проводяться зазвичай вибірково, тому при ухваленні рішення можливіпомилки першого роду, коли хороша партія бракується, і другого роду, коли погана партія приймається. Імовірність помилки другого роду називається ризиком замовника (споживача); ймовірність помилки першого роду – ризик виготовлювача.
1.1Методи однократної та дворазової вибірки
Найлегше плануються контрольні випробування методом одноразової вибірки, проте з погляду обсягу вибірки виробів, необхідні проведення випробувань, цей метод найменш економічний. Контроль за методом дворазової вибірки більш економічний, але ця перевага проявляється лише при контролі великих партій із дуже низькою чи дуже високою надійністю. Однак обробка результатів трудомістка, ніж при одиночному контролі, тому метод дворазової вибірки використовується рідко. Найбільш економічним є метод послідовного аналізу, при використанні якого середній обсяг вибірки становить 50-70% обсягу при одиночному контролі, але при дещо більшому часі робіт (з цим недоліком можна успішно боротися шляхом раціональної організації випробувань).
Методика контрольних випробувань на надійністьу самому загальному випадку повинна містити перелік показників надійності, що підлягають контролю, а також за кожним конкретним показником надійності такі дані: приймальний та бракувальний рівні ймовірностей безвідмовної роботи, ризики замовника та виготовлювача, метод проведення випробувань, план випробувань, перелік параметрів, що характеризують стан виробу, умови випробувань, вирішальне правило.
Можливийспрощений план випробувань. Вихідними даними в цьому випадку є: кількість допустимих відмов з (приймальна кількість за час t випробувань); ймовірність безвідмовної роботи за час t та ризик замовника. Перед випробуваннями проводять підробіток машин(зазвичай протягом 100 год), причому двигуни, що відмовили, замінюють новими. Іноді з метою зменшення обсягу вибірки збільшують тривалість випробувань. Число вибирають невеликим (0-2), щоб не збільшувати обсяг вибірки n, який визначає по таблиці.
Для експоненційного закону розподілу обсяг вибірки
, (1)
деa– параметр розподілу Пуассона.
В результаті випробувань число відмовdмає бути не більше приймального числа, тобтоdbt,виноситься рішення про відбраковування, а якщоr =f(t)