Анализ надежности электроинструмента, применяемого при ремонте автомобиля, с использованием размеченного графа состояний


Заснований 1994 р.

MIHICTEPCTBO ОСВ1ТИI НАУКИ УКРА1НИ НАЦЮНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНИВЕРСИТЕТ
НАВЧАЛЬНО КОНСУЛЬТАЦГЙНИЙ ЦЕНТР у м. ЛЬВОВ!

ТРАНСПОРТНА АКАДЕМЫ УКРАННИ ЗАХОД ЗИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР



            ЩОР1ЧНИЙ НАУКОВО-ВИРОБНИЧИЙ ЖУРНАЛ



ПРОЕКТУВАННЯ, ВИРОБНИЦТВО ТА ЕКСПЛУАТАЦ1Я
АВТОТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБ1В I ПО13Д1В





                № 13





            ВМС
            Льв1в 2006

SMIESZEK Miroslaw dr hab. inz. prof.
DOBRZANSKA Magdalena mgr inz. asystent,
Politechnika Rzeszowska, Rzeszow
ZASTOSOWANIE WYBRANYCH TECHNIK POMIAROWYCH DO KORYGOWANIA BL^DOW ODOMETRII
Feliks STACHOWICZ Clonek rzeczywisty Akademii Transport!! Ukrainy Prof, dr hab. inz., Tomasz TRZEPIECINSKI, Dr inz. '
Politechnika Rzeszowska
MODIFICATION OF MULTI-STAGE DRAWING PROCESS OF COMPLEX PART
Artur JAWORSKI, Dr inz. Politechnika Rzeszowska,
Kazimierz LEJDA, Czlonek rzeczywisty Akademii Transportu Ukrainy, Prof, dr hab. inz. Politechnika Rzeszowska
WPLYW POCZATKU WTRYSKU LPG W FAZIE CIEKLEJ DO KOLEKTORA DOLOTOWEGONA PROCES SPALANIA SILNIKA О ZI
ШАБАИКОВИЧ B.A., академпс'ТАУ, доктор техн, наук, професор
БОЖИДАРШК В.В., академш AIH, доктор техн, наук, професор
ГРИГОР’СВА Н.С., канд. техн, наук, доцент
ЗАЛ13НИЧН1 КОЛЮШ ПАРИ ПО13Д1В
ХАРЧЕНКО А.О., к.т.н., профессор;
ГОЛОВИН В.И, ассистент.
АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА, ПРИМЕНЯЕМОГО ПРИ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЯ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗМЕЧЕННОГО ГРАФА СОСТОЯНИЙ
WIECZOREK Stanislaw dr, Politechnika Rzeszowska
ZALEZNOSCI PRZYCZYNOWO-SKUTKOWE W SYTUACJACH DROGOWYCH
Henryka CZYZ,
Tadeusz MARKOWSKI, academician of TAU, Full prof., Dr. of Tech. Sc., Rzeszow University of Technology
HANKEL TRANSFORM APPLICATION TO SOME QUESTIONS IN
ELECTRODYNAMICS AND THEORETICAL ACOUSTICS
ШАБАЙКОВИЧ B.A., академш ТАУ, доктор техн, наук, професор
БОЖИДАРШК В.В., академпс AIH, доктор техн, наук, професор
ГРИГОР’СВА Н.С., канд. техн, наук, доцент
ЗАЛ13НИЧНА РЕГУЛЬОВАНА КОЛ1СНА ПАРА
ПЛАН ВАЖЛИВИХ ЗАХОД1В ЗАХ1ДНОГО НАУКОВОГО ЦЕНТРУ ТРАНСПОРТЫ©! АКАДЕМП УКРА1НИ, ЖЕШУВСЬКО! ПОЛ1ТЕХН1КИ, ЗАВОД1В ДВИГУН1В, МЕЛЕЦ, АВТОБУС1В "АВТОСАН" (РЕСПУБЛ1КА ПОЛЫЦА) НА 2006-2007 РР.

153




160




165



172




178

182




188



195



200

4

ЗАХ1ДНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР ТРАНСПОРТА АКАДЕМП УКРАШИ

№13’2006

ХАРЧЕНКО А.О., к.т.н., профессор;
ГОЛОВИН В.И, ассистент.
Севастопольский национальный технический университет




АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТА, ПРИМЕНЯЕМОГО ПРИ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЯ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗМЕЧЕННОГО ГРАФА СОСТОЯНИЙ

    Рассматриваются методы оценки надежности электроинструмента, используемого при ремонте автомобиля. При этом, применяется размеченный граф состояний, построенный для электромашин сверлильного и ударного действия, производимых заводом «Фиолент». Для построенного графа составлена система уравнений финальных вероятностей. Проведен анализ статистических данных, представленных заводом-изготовителем. Представлены расчеты параметров потоков отказов и восстановлений на основе разработанного алгоритма.

    Надежное функционирование систем электроинструмента, который применяется при мелком и капитальном ремонте автомобиля, обусловлено высокой безотказностью их узлов и возможностью восстановления в случае отказа. На стадиях проектирования анализ безотказности позволяет выбрать из числа возможных вариантов системы наиболее надежный (при обеспечении других показателей в заданных пределах). Такой анализ может быть выполнен описанием функционирования системы моделями случайных процессов. Наиболее приемлемым и простым математическим аппаратом в данном случае можно считать однородные цепи Маркова.
    Для анализа случайных процессов отказов функционирования систем электроинструмента составим граф состояний сверлильных машин различных модификаций, выпускаемых заводом «Фиолент» (рисунок 1). Электроинструмент может находиться в исправном состоянии - So, а также в состояниях, вызванных отказами его систем:
    Si - отказ ГдемпптШирола; ...... ■


    S2 - отказ (замена) инструмента;
    S3 - отказ (замена) корпуса;
    S4 - отказ (ремонт, замена) патрона;
    S5 - отказ (ремонт) электрооборудова

Рисунок 1. - Граф состояний электроинструмента с учетом отказов функционирования его подсистем

    Вероятность нахождения инструмента в каждом из вышеуказанных состояний обозначим соответственно Pq, Pi, Р2, Рз, Р4, Ps-Состояние инструмента определяется совокупностью уравнений финальных вероятностей:
         Д • (Д + Д + Д + Л₄ + а₅) =
— Д ' Р\ + Д ZC + • • • + Д ■ /л ■>
. Р\- Р\= Pq- Л\,             ( 1 )



           Д • р₅ — Pq • Л₅;

    Система (1) решается с помощью условия нормировки: сумма всех вероятностей равна единице. В уравнениях интенсивности Л характеризуют входящий поток - поток отказов; интенсивности р - выходящий к -ток - поток восстановлений.
    Из (1) определяем предельные вег ягн -сти:

13'2006

WESTERN SCIENTIFIC CENTRE OF UKRAINIAN TRANSPORT ACADEMY
                                        178

ЗАХ1ДНИИ НАУКОВИЙ ЦЕНТР ТРАНСПОРТАМ АКАДЕМП УКРА1НИ

№13’2006

    Решение полученной системы уравнений позволяет выявить наименее надежную подсистему электроинструмента. Каждую из выделенных подсистем можно -рассматривать поэлементно. Так, например, подсистема привода электроинструмента состоит из трех элементов: установочная плита, под
Рисунок 2. - Граф состояний подсистемы привода


    Исследование параметров потоков отказов функционирования узлов конкретных моделей электроинструмента в установившихся режимах работы проводилось по результатам реальных статистических данных, собранных в испытательных и сервисных центрах завода «Фиолент».
    В результате было определено время между двумя отказами Т. соответствующих систем электроинструмента, а также среднее время восстановлений (замены, ремонта и т.д.) Та, узлов вышедшей из строя подсистемы.
    Получены интенсивности потоков отказов л ,= V- и восстановлений        .
A                       /Tei
    Указанные значения подставляем в уравнения вероятностей (2) и подсчитываем вероятность безотказной работы электроинструмента , а также вероятность соответствующих отказов Р}...Р₅.

    Для проведения вычислений составлен и реализован алгоритм, приведенный на рисунке 4.
    Представленный алгоритм является универсальным средством для выявления уязвимых подсистем электроинструмента и для последующего поэлементного рассмотрения найденной подсистемы. Составляется система финальных вероятностей и повторяется процесс нахождения наименее надежного узла данной подсистемы.
    Результатом выполнения этой операции является выявление уязвимого узла подсистемы. Предполагаются методы изменения надежности этого элемента путем увеличения его безотказности либо уменьшения времени восстановления. Следовательно, изменяются параметры элемента подсистемы и системы в целом.


    1 аблица 1. - Исходные данные для расчета надежности систем электроинструмента

            Нара-   Интенсив- Среднее Инте-,..»
   Под-     ботка     ность    время  BHOCTi | 
№ система на отказ,  отказа,  восст.,   ВОСС?  
             Т'1       -1     7ez, ч           
                    V4                         
1 Привод    102,4    0,0098    1,03      0.Т   
2  Инст-     8,1      0,12     0,05      25    
  румент                                       
3 Корпус    352,7    0,0028    0,82   «--- 1   
4 Патрон    211,8    0,0047    1,24   и        
5   ЭО      18,9      0,053    0,95            

    Проводится пересчет системы для выя. нения новых критических мест. Данная пр ■ цедура повторяется до тех пор, пока не бу де достигнут необходимый уровень надежное всего изделия.


Таблица 2. - Результаты расчетов надеж?: сти подсистем                ___________

№       Подсистема        Показатель на                             дежности   
1 Безотказная работа (So)      0,93     
2 Привод (Si)                 0,0094    
3 о Инструмент (S2)           0,0057    
4 |       Корпус (S3)         0,0022    
5 Патрон (S4)                 0,0054    
6 ЭО ($5)                     0,047     

13'20^
V ЕSTERN SCIENTIFIC CENTRE OF UKRAINIAN TRANSPORT ACADEMY
179

ЗАХ1ДНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР ТРАНСПОРТ®!® АК АДЕ МП УКРАШИ

№13'2006

    Из результатов моделирования можно отметить, что наименее надежной из подсистем является электрооборудование (ЭО). Определим поэлементно надежность данной подсистемы, используя размеченный граф состояний ЭО (рисунок 3). Для этого используем разработанный ранее алгоритм.

   Рисунок 4. - Блок-схема алгоритма расчета финальных вероятностей состояний электроинструмента с учетом отказов элементов системы

Рисунок 3. - Граф состояний подсистемы электрооборудования

Таблица 3. - Исходные данные для расчета надежности подсистемы электрооборудования

           Нара-   Интенсив- Среднее Интенси
   Под-    ботка     ность    время  вность 
№ систе- на отказ,  отказа.  восст.. восст. 
    ма   7;,V      -1          Ч’4   -1     
                   Г"                А’"    
1  Про-  112,3       0.009    0,36   2,8    
   вод                                      
2  Пру-  74,9        0,013    0,54   1,9    
   жина                                     
3 Обой-  147,4       0,007    0,58   1,7    
    ма                                      
4 Щетка  16,2        0,062    0,89   1,1    
5 Кноп-  48,2        0,021    0,75   1,3    
    ка                                      
6 Регу-  12,1        0,083    1,52   0,66   
  лятор                                     
7 Статор 95,8        0,010    2,41   0,41   
8 Якорь  33,7        0,030    2,14   0,47   
   Кон-                                     
9 денса- 146,6       0,007    1,33   0,75   
   тор                                      

Таблица 4. - Результаты расчетов надежно
сти элементов

№          Подсистема          Вероят- 
                               ность, Р
1  Безотказная работа (\S'5O)    0,76  
2           Провод (S51)       0,002   
3          Пружина (S52)       0,005   
4  СО       Обойма (S53)       0,002   
5  ГО       Щетка (S54)        0.041   
6  f-       Кнопка (S55)       0,013   
7  о      Регулятор (S56)      0,096   
8           Статор (S57)       0,019   
9           Якорь (S58)        0,046   
10       Конденсатор (S59)     0,007   

    В результате расчетов наименее надежным элементом является регулятор электронный (5бо). Для повышения надежности данного узла можно предложить несколько вариантов. Повысить безотказность узла, произвести замену данного устройства более надежным (от другого производителя), лис провести усовершенствование параметров, имеющегося устройства. В некоторых с.т- -ях это может повысить себестоимость лрэ-дукта.


13*2006

WESTERN SCIENTIFIC CENTRE OF UKRAINIAN TRANSPORT ACADEMY
                                        180

ЗАХ1ДНИЙ НАУКОВИЙ ЦЕНТР ТРАНСПОРТЖЙ АКАДЕМП УКРАШИ

№13’2006

I аблица 5. - Показатель надежности узла, замененного на более качественный

Подсис-         -1              -1          
  тема          Л’4     Тв^ , ч А’"    Аб   
1                                           
Регуля-   21,3   0,047   1,52   0,66  0,067 
тор (&б) (12/1) (0,083)              (0,096)

    1 акже возможно уменьшить среднее время восстановления за счет применения соединительных клемм вместо пайки контактов, что несколько увеличит* скорость монтажа и демонтажа, по этот метод может привести к уменьшению безотказности регулятора.


Таблица 6. - Показатель надежности узла при использовании соединительных клемм

  Под-                               -1        
 систе-          V' 1    Тв/, ч  А; > Ч   Аб   
   ма                                          
 Регуля-   10,4   0,096   0,92   1,1     0,081 
тор (55б) (12,1) (0,083) (1,52): (0,66) (0,096)

    Библиографический список
    1.   Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. - М.: Высшая школа, 2001 г. - 208 с.
    2.   Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. -М.: Мир, 1980.-536 с.
    3.   Надежность машин: Учебное пособие для машиностроительных специальностей ВУЗов / Под ред. Д.Н. Решетова. - М.: Высш.школа, 1988.-238 с.

    The analysis of reliability of the electrotool applied at car repairs, with use marked column of conditions.
    A.O. Kharchenko, V.I. Golovin


WESTERN SCIENTIFIC CENTRE OF UKRAINIAN TRANSPORT ACADEMY
                                         181

13’2006