ОРГАНИЗАЦИЯ VI ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
мя и затраты на разработку математической модели и дающий возможность математического описания какого-либо уникального изделия, на которое отсутствует конструкторская документация (получение математической модели по физической мастер-модели или по уже существующему изделию-образцу).
В настоящее время в ОАО «ЦТСС» с целью контроля геометри-
ческих параметров деталей используется ручной манипулятор-координатограф (измерительная рука). В частности, с помощью этого прибора была создана САй-модель седла клапана судового дизельного двигателя, необходимая для наладки роботизированного оборудования, осуществляющего наплавку этих клапанов при ремонте двигателей (рис. 8).
Таким образом, на сегодняшний день размерный контроль является одной из важнейших составляющих производственного процесса в сфере судостроения и судоремонта. Применение современной трехмерной измерительной техники позволит повысить производительность труда в корпусосборочном, стапельном и ме-ханомонтажном производствах, сократить сроки постройки судов.
НОВЫЕ МЕТОДЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ОБЪЕМОВ ИСПЫТАНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ СУДОВ1
В. М. Труханов, докт. техн. наук, тел. (8442) 248153, В. А. Комочков, канд. техн. наук, тел. (8442) 722698 (ГОУ ВПО Волгоградский ГТУ)
УДК 629.192
Логическим продолжением расчетных методов достижения требуемой проектной надежности сложных систем судового оборудования различного назначения является разработка новых методов планирования объемов испытаний опытных образцов (рисунок).
В отличие от существующего метода планирования испытаний предлагаемый подход основывается на небракуемости дорогостоящих объектов за счет проводимых доработок с учетом управляющих воздействий. При планировании испытаний методом фиксированного объема с учетом небракуемости дорогостоящих объектов получены аналитические выражения для различных законов распределения отказов. Физическое обоснование небракуемости заключается в том, что риск поставщика (изготовителя) принимается равным нулю. Это связано с тем, что отказавший узел или элемент снимают с изделия и заменяют на аналогичный, если отказ носит производственный характер, или доработанный, если отказ
классифицируется конструктивным. Доработанный узел или деталь подвергаются испытаниям на стенде в объеме, равном объему испытаний до доработки, а само изделие не бракуют и после восстановления продолжают его испытания. Установлено, что разработанный метод позволяет сократить объем испытаний на 25—30% и обеспечить заданный уровень надежности. Это подтверждено многолетней практикой испытаний опытных образцов судового оборудования.
Математические выражения объемов испытаний для различных методов планирования и различных законов распределения отказов представлены ниже.
Приведенные в статье законы распределения отказов являются наиболее используемыми. Это подтверждено результатами многолетней эксплуатации узлов, агрегатов, систем специального назначения на судах «Очаков», «Москва», «Неукротимый», «Пылкий», «Варяг» и др.
Применение указанных методов распространяется на изделия специ-
Компоненты методов планирования объемов испытаний дорогостоящих объектов
*
1 У 1 V
Метод Метод Метод планирования объемов Объемы
фиксиро- последова- испытании с учетом исследователь-
ванного тельного доработки и ресурсно- ских испытаний
объема анализа временного запаса опытных образцов
Совокупность методов планирования оборудования судов (узлы, механизмы, системы]
ального назначения, на которые установлены в техническом задании (ТЗ) или технических условиях (ТУ) требования в виде количественных показателей надежности. В зависимости от стоимости изделия применяют тот или иной метод. Если изделие имеет высокую стоимость, то лучше применять метод с учетом проводимых доработок, а при малой стоимости — метод фиксированного объема или последовательного анализа.
Планирование испытаний методом фиксированного объема. При экспоненциальном законе распределения отказов [1] суммарный объем испытаний определяется соотношением
V
Ц?(2т + 2) 2Щ/РтрМ
(1)
где Этр — требуемая суммарная наработка изделий при наличии т отказов; Р (У — требуемая вероятность безотказной работы за заданное время 0 %^(2т + 2) — квантиль хи-квадрат распределения с числом степеней свободы (2т + 2); в — риск заказчика.
При нормальном законе распределения отказов средний объем испытаний определяется из соотношения
5 = тТ,
тр
(2)
где т — число отказов, зафиксированных в процессе испытаний; Т — средняя наработка на отказ, заданная в ТЗ или ТУ.
[и1.р + 0,8437]2
(То- Т1)
где о — заданное среднее квадрати-ческое отклонение наработки на отказ; Т0 — требуемое значение наработки
1Статья печатается в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы.
2
о
т
СУДОСТРОЕНИЕ 5'2011
ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ СУДОСТРОЕНИЯ
Таблица 1 Виды стендовых испытаний узлов, механизмов и других сборочных единиц
Стендовые испытания Количество опытных образцов Продолжительность стендовых испытаний
На функционирование 3—5 3о—4о% заданного гарантийного ресурса
Специальные: на вибропрочность, пылевлагозащищенность, сопротивление изоляции и т. п. 3-кратная проверка на функционирование после испытаний
Климатические в камерах тепла и холода 3-кратная проверка на функционирование после достижения критической температуры -5о °С или +5о °С
Ускоренные с увеличенной нагрузкой, но не менее 1,25 номинальной 1 До полного износа или разрушения
Ресурсные 1—3 На гарантийный ресурс
1 Двойной гарантийный ресурс
Таблица 2
Виды испытаний, количество испытываемых опытных образцов и продолжительность испытаний объектов
Испытания Количество опытных образцов Продолжительность испытаний
Заводские (в условиях завода-изготовителя) Каждый опытный образец 2о—3о% заданного гарантийного ресурса
Межведомственные 6—12 4о—6о% заданного гарантийного ресурса
Государственные 6—1о 1о—3о% заданного гарантийного ресурса
Ускоренные с увеличенной нагрузкой 1 Допускается использовать опытный образец, представленный на заводские, межведомственные и государственные испытания, и совместить с этими испытаниями
Климатические в камерах тепла и холода или в реальных условиях холодной и жаркой зон 1 2 3-кратная проверка на функционирование после достижения критической температуры -4о °С или +5о °С
Ресурсные Двойной гарантийный ресурс функционирования. Допускается использовать образцы, прошедшие государственные испытания
на отказ; Г, — допустимое значение наработки на отказ; — квантиль функции нормального распределения, выбираемая из таблиц в зависимости от в [1]; число 0,8437 соответствует квантили и,а = и1, так как а = 0 .
Для биномиального закона распределения средний объем вычисляется по формуле
ботки до отказа; т — число отказов, зафиксированных в процессе испытаний; — суммарный объем испытаний в зависимости от числа появившихся в процессе испытаний отказов.
Для биномиального закона распределения отказов средний объем испытаний выражается соотношением
Хв2(2т + 2) 2Я
(3)
где я — допустимая вероятность отказа; п — объем испытаний.
Планирование испытаний методом последовательного анализа.
При экспоненциальном законе распределения отказов суммарный объем выражается соотношением
!пр
Яо|п
Я >
Яо
■ 41
- Яо
, (5)
где Я0, Я1 — соответственно заданная и допустимая величина отказа.
При нормальном законе распределения отказов средний объем определяется по формуле
$о = ГоМг/Го- МИГА) -- (Г,/(Го- Г,))!пр] ,
(4)
5 = пГп,
тр о '
(6)
где Т1, То — соответственно допустимое и требуемое значение нара-
где п ■■
2о2!пр
(Го- Г,)2
Метод испытаний с учетом проводимых доработок и ресурсно-временного запаса. Необходимый объем испытаний для подтверждения требуемого уровня надежности Р (У определяется выражением
!п(1 - у)
П = п'(0 = ■
2Ь!пРр^
(7)
где у — доверительная вероятность (в = 1 - у); Ь — коэффициент запаса, который определяется по формуле (8) и представляет собой квантиль функции нормального распределения, по которому определяют величину Р
Ь = п/,
(8)
где п — меньшее из значений наработки, превышающее t (длительность одного цикла испытаний).
Доверительная вероятность у относится к требуемому уровню надежности Ртр, который должен подтвердиться с достоверностью у = о,8; о,9; о,95;... по требованию ТЗ или ТУ. В формуле (8) Ь — коэффициент запаса — представляет собой квантиль функции нормального распределения, по которому по таблице определяют величину Р.
Разработанный подход к планированию испытаний опытных образцов был внедрен в отраслевые стандарты [2, 3], в которых рекомендованы виды и объемы испытаний как узлов и механизмов, так и объектов в целом (табл. 1, 2). В табл. 2 рассматриваются спецсистемы, на которые в ТЗ или ТУ установлены количественные показатели надежности, требующие подтверждения результатами всех видов испытаний, перечисленных в таблице.
В процессе производства дорогостоящих объектов с целью обеспечения заданного уровня надежности в нормативных документах предусматривают приемосдаточные испытания в объеме 2—3% гарантийного ресурса. Эти испытания позволяют выявить скрытые производственные дефекты и устранить их до передачи изделия в эксплуатацию.
Литература
1. Труханов В. М. Надежность технических систем типа подвижных установок в процессе проектирования и испытаний опытных образцов. М.: Машиностроение, 2оо3.
2. Рекомендации по определению оптимального объема испытаний опытных образцов. РТМ ВЗ-1622-83/МОП, 1983.
3. Методы ускоренных испытаний составных частей опытных образцов. РТМ ВЗ-1669-84/МОП, 1984.
п
п
о
+
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.