4 Определение основных характеристик диагностических параметров (часть 1)

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Содержание

1) Введение……………………………………………………………2

2) Исходные данные………………………………………………….3

3) Определение основных характеристик диагностических параметров (часть 1)…………………………………………………………….4

4) Определение основных характеристик диагностических параметров (часть 2)…………………………………………………………….7

5) Заключение………………………………………………………...11

6) Список литературы………………………………………………..12

1. ВВЕДЕНИЕ

Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Интуитивно надёжность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредвиденных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств.

Для количественной оценки надёжности используют так называемые единичные показатели надёжности (характеризуют только одно свойство надёжности) и комплексные показатели надёжности (характеризуют несколько свойств надёжности).

Надежность в инженерной практике отличается от безопасности отношением к видам опасностей, с которыми она имеет дело. Надежность в технике главным образом связана с определением стоимостных показателей. Они относятся к тем опасностям в смысле надежности, которые могут перерасти в аварии с частичной потерей доходов для компании или заказчика. Это может произойти из-за потери по причине неготовности системы, неожиданно высоких затрат на запасные части и ремонт, перерывов в нормальной работе и т.п. Безопасность относится к тем случаям проявления опасности, которые могут привести к потенциально тяжелым авариям. Требования по безопасности функционально связаны с требованиями по надежности, но характеризуются более высокой ответственностью. Безопасность имеет дело с нежелательными опасными событиями для жизни людей и окружающей среды в том же смысле, что и надежность, но не связана напрямую со стоимостными показателями и не относится к действиям по восстановлению после отказов и аварий. У безопасности другой уровень важности отказов в обществе и контроля со стороны государства. Безопасность часто контролируется государством (например, атомная промышленность, космос, оборона, железные дороги и нефтегазовый сектор).

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (часть 1)

Зависимость диагностического параметра ДП от структурного параметра СП можно выразить следующей зависимостью:

ДП _i = F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²,

где a_i , b_i , c_i – постоянные коэффициенты.

Далее, по полученным у преподавателя значениям коэффициентов для пяти диагностических параметров a₁– a₅, b₁– b₅, c₁– c₅, нужно построить зависимость диагностических параметров от структурного параметра (рис. 1).

Рис. 1 Зависимость диагностических параметров от структурного параметра

Начальное значение структурного параметра СП_н=0,01, предельное значение структурного параметра СП_п=0,075.

СП₁=0,01; СП₂=0,025; СП₃=0,04; СП₄=0,055; СП₅=0,075.

ДП₁₁= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,2+42,03∙0,01+0,121∙0,01²=0,62

ДП₁₂= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,2+42,03∙0,025+0,121∙0,025²=1,25

ДП₁₃= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,2+42,03 ∙0,04+0,121∙0,04²=1,88

ДП₁₄= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,2+42,03∙0,055+0,121∙0,055²=2,51

ДП₁₅= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,2+42,03∙0,075+0,121∙0,075²=3,35

ДП₂₁= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=5,406-20,65∙0,01-0,485∙0,01²=5,2

ДП₂₂= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=5,406-20,65∙0,025-0,485∙0,025²=4,89

ДП₂₃= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=5,406-20,65∙0,04-0,485∙0,04²=4,58

ДП₂₄= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=5,406-20,65∙0,055-0,485∙0,055²=4,27

ДП₂₅= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=5,406-20,65∙0,075-0,485∙0,075²=3,85

ДП₃₁= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,844+11,71∙0,01-423,977∙0,01²=0,92

ДП₃₂= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,844+11,71∙0,025-423,977∙0,025²=0,87

ДП₃₃= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,844+11,71∙0,04-423,977∙0,04²=0,63

ДП₃₄= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,844+11,71∙0,055-423,977∙0,055²=0,21

ДП₃₅= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,844+11,71∙0,075-423,977∙0,075²=-0,66

ДП₄₁= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,878+28,278∙0,01-94,569∙0,01²=1,15

ДП₄₂= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,878+28,278∙0,025-94,569∙0,025²=1,52

ДП₄₃= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,878+28,278∙0,04-94,569∙0,04²=1,86

ДП₄₄= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,878+28,278∙0,055-94,569∙0,055²=2,15

ДП₄₅= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=0,878+28,278∙0,075-94,569∙0,075²=2,46

ДП₅₁= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=2,083-23,156∙0,01+0,377∙0,01²=1,85

ДП₅₂= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=2,083-23,156∙0,025+0,377∙0,025²=1,5

ДП₅₃= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=2,083-23,156∙0,04+0,377∙0,04²=1,16

ДП₅₄= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=2,083-23,156∙0,055+0,377∙0,055²=0,81

ДП₅₅= F_i (СП)= a_i + b_iC П+ c_iC П²=2,083-23,156∙0,075+0,377∙0,075²=0,35

3.1 Определение однозначности диагностических параметров

Диагностический параметр будет однозначным, если первая производная функции диагностического параметра от структурного параметра в диапазоне изменения структурного параметра от начального СП_н до предельного СП_п не равна нулю. Для этого приравняем производную функции диагностического параметра от структурного параметра к нулю и выразим из этого равенства значение структурного параметра C П _ext соответствующее экстремуму функции:

ДП _i ′= F_i ′(СП)= b_i +2c_iC П _ext = 0; C П _extr = – b_i /2c_i ;

- далее необходимо вычислить значения C П _extr для каждого из пяти диагностических параметров;

- определить, попадает ли C П _extr в диапазон от начального СП_н до предельного СП_п значений диагностического параметра, сделать вывод об однозначности диагностических параметров, а результаты занести в табл. 1.

Таблица 1

Вывод: все пять диагностических параметров является неоднозначными, так как первая производная функции диагностического параметра от структурного параметра в диапазоне изменения структурного параметра от начального СП_н до предельного СП_п не равна нулю.

3.2 Определение чувствительности диагностических параметров

Далее необходимо определить чувствительность диагностических параметров для начального СП_{н ,} промежуточного СП_пр и предельного СП_п значений структурного параметра по формуле

К = | F ′(СП)| = | b_i +2c_iC П|

Результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Дальше провести анализ чувствительности диагностических параметров для трех значений структурного параметра: СП_н, СП_пр, СП_п. Результаты анализа приведены в табл. 3. Результатом анализа является место (1-е, 2-е, 3-е и так далее), занимаемое диагностическим параметром относительно других диагностических параметров по критерию чувствительности;

Таблица 3

Вывод: самый чувствительный диагностический параметр к изменению структурного параметра это первый диагностический параметр.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ (часть 1)

4.1 Оценка стабильности диагностических параметров

Стабильность диагностического параметра определяется разбросом его значений при многократном измерении на объектах, имеющих одну и ту же величину соответствующего структурного параметра (рис. 2). Его оценивают с помощью среднеквадратичного отклонения и коэффициента вариации.

Зависимость среднеквадратического отклонения от диагностического параметра выражается следующей зависимостью:

σ_i = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|, где i – порядковый номер диагностического параметра.

Далее определяем среднеквадратичное отклонение σ и коэффициент вариации ν диагностических параметров для начального СП_н, промежуточного СП_пр и предельного СП_п значений структурного параметра. Результаты расчетов представлены в таблице 4.

σ _н1 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,62-0,01×0,62²)/1=0,24

σ _н2 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×1,25-0,01×1,25²)/1,25=0,48

σ _н3 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×1,88-0,01×1,88²)/1,34=0,72

σ _н4 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×2,51-0,01×2,51 ²)/1,375=0,94

σ _н5 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×3,35-0,01×3,35²)/1,4=1,23

σ _пр1 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,92-0,01×0,92²)/1=0,27

σ _пр2 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,87-0,01×0,87²)/1,25=0,26

σ _пр3 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,63-0,01×0,63²)/1,34=0,186

σ _пр4 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,21-0,01×0,21 ²)/1,375=0,063

σ _пр5 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×(-0,66)-0,01×(-0,66)²)/1,4=0,194

σ _п1 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×1,85-0,01×1,85 ²)/1=0,50

σ _п2 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×1,5-0,01×1,5²)/1,25=0,41

σ _п3 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×1,16-0,01×1,16 ²)/1,34=0,32

σ _п4 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,81-0,01×0,81 ²)/1,375=0,23

σ _п5 = F_i (ДП _i )=|(0,4 ДП _i -0,01 ДП _i ² )/(1,5-0,5/ i )|= (0,4×0,35-0,01×0,35²)/1,4=0,1

Таблица 4

Определяем коэффициент вариации ν.

n_н=σ ̅ _x / ̅ x=2,81/15= 0,24

n_пр=σ ̅ _x / ̅ x=3,151/15= 0,065

n_п=σ ̅ _x / ̅ x=3,128/15= 0,104

Далее проведем анализ стабильности диагностических параметров для трех значений структурного параметра: СП_н, СП_пр, СП_п. Результаты анализа занесены в таблицу 5. Результатом анализа является место (1-е, 2-е, 3-е и так далее), занимаемое диагностическим параметром0 относительно других диагностических параметров по критерию стабильности.

Таблица 5

Вывод: самым стабильным из трех значений структурного параметра является второй диагностический параметр.

4.2 Определение информативности диагностических параметров

Информативность диагностического параметра характеризует достоверность диагноза, получаемого в результате измерения значений параметра. Информативность определяют из совместного анализа плотностей распределения f (ДП_и) и f (ДП_н) значений параметра, соответствующих заведомо исправным и неисправным объектам. Ошибка диагноза будет тем меньше, чем сильнее отличаются средние значения параметра для исправного и для неисправного состояний объекта и чем меньше разброс значений параметра для каждого состояния. Поэтому для оценки информативности используем следующею величину:

где – среднее значение диагностических параметров для исправных объектов; – среднее значение диагностических параметров для неисправных объектов; s_и – среднеквадратическое отклонение значений диагностических параметров для исправных объектов; s_н – среднеквадратическое отклонение значений диагностических параметров для неисправных объектов.

Информативность диагностического параметра определится при условии, что исправным объект считается при номинальном значении диагностического параметра, а неисправным – при предельном значении диагностического параметра. Определяем информативность всех пяти диагностических параметров и проранжироваем их.

I₁=|1,966-2,07|/(0,252+1,278)=0,068

I₂=|1,966-2,07|/(1,496+1,184)=0,038

I₃=|1,966-2,07|/(0,276-0,0122)=0,394

I₄=|1,966-2,07|/(0,341+0,74)=0,096

I₅=|1,966-2,07|/(0,4494+0,023)=0,22

Вывод: самым информативным является третий диагностических параметр.

5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы мы вычислили основные характеристики диагностических параметров от структурного параметра и выяснили что с увеличением эксплуатации и нагрузки на автомобиль возрастает количество отказов. Так для начального структурного параметра (СП_н) как и для промежуточного (СП_пр) наиболее подходящий диагностический параметр является первый. Для предельного структурного параметра (СП_п) будет являться третий.

Список литературы

1. Проников А.С. “Надежность машин” М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

2. Диагностические параметры [Электронный ресурс] – Режим доступа http://mydocx.ru/3-39280.html (Дата обращения 06.11.2015)

3. Википедия. Надежность [Электронный ресурс] – Режим доступа https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B0%D0%B4%D1%91%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C (Дата обращения 03.11.2015)