Лекция №3 Безотказность автомобиля — Студопедия

Поделись  

Лекция №2 Классификация отказов

Классификация необходима для разработки мер по предупреждению и устранению отказов. Отказы классифицируются следующим образом.

По влиянию на работоспособность автомобиля. Здесь отказ одних злементов не влияет на работоспособность автомобиля (например, лампочки освещения салона), отказ других элементов приводит к отказу автомобиля (например, отказ лампочки стоп-сигнала).

По источнику возникновениия отказы бывают конструкционные, производственные и эксплуатационные. Конструкционные отказы обусловлены несовершенством конструкции, производственные — несовершенством технологии изготовления, эксплуатационные – нарушением действующих правил эксплуатации автомобилей.

По связи с отказами других элементов различают зависимые и независимые отказы. Зависимый отказ обусловлен отказом или неисправностью других элементов изделия. (Например, двигатель перегрелся, движение невозможно, причина — ослабление ремня вентилятора). Независимый отказ обусловленности не имеет (например, прокол шины на дороге).

По характеру возникновения и возможности прогнозирования различают постепенные и внезапные отказы. Постепенные отказы возникают в результате плавного изменения технического состояния, чаще всего в результате изнашивания. Их количество составляет от 40 до 70 % общего количества отказов.Они могут прогнозироваться и могут быть предотвращены в результате своевременного выполнения профилактического обслуживания. Для внезапных отказов характерно скачкообразное изменение технического состояния. Пример внезапного отказа – разрушение рессоры, которое может произойти в любой момент работы изделия. При старении удельный вес внезапных отказов возрастает.

По стабильности прявления бывают отказы с постоянным проявлением и перемежающиеся. Перемежающиеся отказы многократно возникают и самоустраняются. Встречаются, в основном, в электрических цепях при ослаблении контактов.

Отказы классифицируются также по частоте возникновения, по трудоъёмкости устранения, по влиянию на потери рабочего времени и по другим признакам.

Закономерности, характеризующин изменение технического состояния автомобилей

Процессы изменения технического состояния могут быть подразделены на функциональные (детерминированные) и случайные. Для функциональных зависимостей характерна жесткая связь между функцией и аргументом, например, S=f (V,t).

Вероятностные прцессы происходят под влиянием многих переменных факторов, значения которых неизвестны. Поэтому результаты процесса обнаруживают рассеивание или вариацию и называются случайными величинами. В технической эксплуатации автомобилей подавляющее большинство процессов являются случайными. Степень «случайности» процесса зависит от доли его детерминированной составляющей и может быть оценена при помощи статистических характеристик. Реализация случайного процесса – значение случайной функции в момент времени t. Однако для каждого сечения можно определить неслучайные функции, которые могут быть как постоянны, так и зависимы от времени.

Под действинм различных факторов известных и неизвестных интенсивность изменения параметра технического состояния у разных автомобилей будут различными.

Еели зафиксировать значение переметра, например, на уровне Yд, то моменты дочтижения этого состояния у различных автомобилей будут различны, т.е. наработка на отказ будет случайной величиной и будет иметь вариацию. Тогда как установить момент

Рис 1. Вариация ресурса и технического состояния: 1-сечение случайного процесса по параметру Y; 2-тоже по наработке l.

контроля и обслуживания изделия? Ведь от этого зависит трудоёмкость и продолжительность восстановления изделия. Необходимо знать характеристики случайной величины t при n реализациях:

-cреднее значение (математическое ожидание) xср=(x1+x2+….+xn)/n=(Σxi)/n,

-cреднеквадратическое отклонение σ=[√Σ(xi-xср)**2]/(n-1),

-дlисперсия D=σ,

-коэффициент вариации Vx=σ/xср.

В технической эксплуатации автомобилей называют случайные величины с малой Vx<0,1; средней 0,1<Vx<0,33; и большой Vx>0,33 вариацией.

На рис 1 представлена модель отказов так называемых стареющих элементов. Однако ей не исчерпываются все виды отказов. Например, так, как показано на рис. 2 отказывает ремень, шланг, электролампочка и т.д.

Y

l км

Рис.2. Схема внезапного отказа: Y-параметр работоспособности

Однако все виды отказов могут быть описаны методами теории вероятностей и матаматической статистики.

У значительного числа узлов и деталей процесс изменения технического состояния носит плавный характер, приводящий в пределе к возникновению постепенных отказов. При этом характер зависимости может быть различным, рис. 3.

Рис. 3. Возможные реализации изменения технического состояния различных элементов автомобиля

В случае постепенных отказов изменение параметра технического состояния может быть описано двумя видами функций: целой рациональной n го порядка и степенной функцией. Целая рациональная функция имеет вид: y=a0+a1**l+a2**2+a3**3+..+.an**n,

где а- начальное значение параметра; наработка; а0,а1,а2-коэффициенты.

Аналитическое определение функции необходимо для нахождения аналитическим способом значения ресурса детали (узла). Однако для этого дополнительно необходимо знать предельное значение Yп параметра технического состояния.

Безотказность – свойство автомобиля непрерывно сохранять работоспособность в течение определенного пробега. Различают безотказность неремонтируемых и ремонтируемых изделий. Для неремонтируемых элементов автомобиля, а также для деталнй, где по условиям безопасности движения отказы недопустимы, показателями безотказности, в числе прочих показателей, являются:

-вероятность безотказной работы;

-интенсивность отказов;

-средняя наработка на отказ.

Показатели безотказности оцениваются на основании статистических, вероятностных величин, поэтому они описываются теоретическими (точными) и статистическими (приближёнными) уравнениями для регламентированных условий эксплуатации.

Например, средняя наработка на отказ определяется следующим образом:

Хср=(1/n)∑xi,

где xi наработка i-го элемента на отказ.

При этом элементов автомобилей испытывается до тех пор, пока не откажет последний.

Теоретическая формула:

Хср=∫f(x)dx

где f(x)-плотность распределения отказов.

Вспомним, что вероятность есть численная мера существующей возможности события. Представляет собой отношение числа случаев, благоприятствующих событию, к общему числу случаев. Вероятность Р изменяется от нуля до единицы. При Р=1 события называются достоверными, при Р<0,05 – маловероятными.

Вероятность безотказной работы R(x) это отношение числа случаев безотказной работы за наработку x к общему числу случаев.

R(x)=[n-m(x)]/n = 1-[m(x)/n],

где m(x)-число отказавших изделий к наработке x.

Вероятность отказа F(x) есть событие, противоположное вероятности безотказной работы:

F(x)=1-R(x)=m(x)/n.

На рисунке 4 представлены графики зависимостей вероятности безотказной работы и вероятности отказа от пробега.

Рис.4. Вероятность безотказной работы R и отказа F

Графики справедливы для невосстанавливаемых изделий, а также для восстанавливаемых изделий для отдельных циклов работы, например, для первого отказа. Имея R(x), F(x) можно решать некоторые задачи. Например, xץ-заданная наработка агрегата, хi-наработка до отказа, то вероятность события P(xi>xץ)=R(x)=ץ означает, что с вероятностью Р=ץ изделие проработает без отказа больше заданной наработки хץ. Эта наработка называется ץ процентным ресурсом до отказа. Обычно ץ принимают равной 0,8;0,85;0,9;0,95.

Плотность вероятности случайной величины – это функция, характеризующая вероятность отказа за малую единицу времени при работе детали без замены. Поскольку вероятность отказа за наработку х равна F(x)=m(x)/n, то дифференцируя по х при n=const получим: f(x)=(1/n)/(dm/dx),

где dm/dx -элементарная скорость, с которой в любой момент времени происходит приращение числа отказов детали. Так как f(х) =F′(х), то F(x)=∫ f(x) dx. Поэтому F(x) –интегральная, а f(x) –дифференциальная функция распределения. Так как , ∫ f(x)dx=1 а, R(x)=1-F(x), то R(x)=∫f(x)dx. Имея значения F(x) или f(x) можно произвести оценку надёжности и определить среднюю наработку до отказа. Средняя наработка до отказа будет равна Хср=∫ f(x)dx.

На практике, зная f(x), оценивают возможное число отказов m(x) за сравнительно небольшой интервал наработки Δx=х1-х2. Для этого значение f(x1) умножают на число изделий и величину интервала Δх. Пример. При n=75, f(x)=0,02 1/тыс.км и Δх=2тыс. км получаем m(х1-х2)=0,02*75*2=3 отказа. Это означает, что при эксплуатации 75 невосстанавливаемых изделий есть основания ожидать в интервале х1-х2 появления трёх отказов и соответствующим образом подготовится к их устранению. Умножая значение плотности вероятности отказа f(x1) на величину интервала пробега, можно получитьоценку вероятности отказа изделия в данном интервале Р(х1<х<х2)=f(х1)*Δх=0,02*2=0,04. Графически эта величина определяется площадью под кривой дифференциальной функции распределения с основанием Δx=х1-х2 рис.5.

Рис. 5. Интегральная (а) и дифференциальная (б) функции распределения: F(x)-вероятность отказа; f(x)-плотность вероятности отказа

В общем случае f(х), R(x), F(х) получают при сечении случайного процесса в моменты х1,х2 и т. д.

Дифференциальная функция распределения f(х) называется законом распределения случайной величины. Её знание позволяет более точно планировать моменты проведения и трудоёмкости работ ТО и ТР, определять необходимое количество запасных частей, решать другие организационные и технологические задачи.

Важным показателем надёжности является интенсивность отказов λ(х), равная плотности вероятности отказа, деленной на вероятность безотказной работы для данного момента

времени или пробега λ(х)= f(х)/R(x).

Зная интенсивность отказов, можно для любого момента времени или пробега определить вероятность безотказной работы:

R(x)=exp -∫ λ(х)d(x).

Интенсивность отказов имеет размерность 1/1000 км.

Рис 6. Изменение интенсивности отказов для внезапных(1) и постепенных (2) отказов.



1.1 Безотказность

Безотказность
— свойство автомобиля непрерывно
сохранять работоспособность в течение
определенного времени или пробега.

Для
оценки безотказности, применяют следующие
показатели:

• вероятность
  безотказной работы,

• средняя
  наработка до и между отказами,

• а)
  интенсивность отказов (для не
  восстанавливаемых изделий), б) параметр
  потока отказов (для восстанавливаемых
  изделий).

Вероятность
безотказной работы
— вероятность того, что в заданном
интервале времени (или в пределах
заданной наработки) при заданных режимах
и условиях работы не произойдет ни
одного отказа.

Другими
словами, это вероятность того, что данное
изделие (автомобиль) будет сохранять
свои параметры в заданных пределах в
течение определенной наработки при
определенных условиях эксплуатации.

Вероятность
безотказной работы определяется:

где
— число изделий, работоспособных к
наработке ;

—
число испытываемых (наблюдаемых) изделий;

—
общее число отказов за наработку .

Величина,
противоположная вероятности безотказной
работы, носит название вероятность
отказа.

Рисунок
1 — Изменение вероятности отказа Р и
безотказной работы R
в зависимости от пробега автомобиля.

вероятность
отказа
— вероятность того, что в заданном
интервале наработки произойдет хотя
бы один отказ.

Вероятность
может принимать следующие значения:

О≤
Р≤1. События для которых Р=1, называются
достоверными, а события, для которых
Р≈0 — маловероятными.

Графическое
изображение вероятностей безотказной
работы и отказа представлено на рисунке
1.

Рисунок
2 — Изменение плотности вероятности
отказав
зависимости от пробега автомобиля.

Плотность
вероятности отказа —
вероятность отказа за малую единицу
времени
или наработки при работе изделия без
замены.

где
—
число отказов в течение интервала;

— длина 1-го интервала наблюдения.

Графическое
изображение плотности вероятности
отказа представлено на рисунке 2.

II.
Средняя наработка до и между отказами
(средняя наработка на отказ) — среднее
значение наработки безотказной работы
изделия до отказа или между соседними
отказами. С математической точки зрения
является математическим ожиданием
времени безотказной работы.

III.
а)
Интенсивность отказов
(для невосстанавливаемых изделий).

Невосстанавливаемыми
называются изделия, работоспособность
которых в случае возникновения отказа
не подлежит восстановлению (Пример:
стекла, лампочки и т.д.)

Интенсивность
(опасность) отказов — вероятность отказов
перемонтируемого изделия в единицу
времени или наработки после определенного
момента времени или наработки, при
условии, что до этого момента отказ не
возник. Интенсивность отказов определяется
числом отказов в единицу времени,
отнесенным к среднему числу элементов,
исправно работающих в данный отрезок
времени:

где

— число отказов в течение интервала
;

— число изделий работоспособных к моменту
.

б)
Параметр потока отказов
(для восстанавливаемых изделий).

Восстанавливаемыми
называются изделия, работоспособность
которых в случае возникновения отказа
подлежит восстановлению методами
профилактических операций или ремонта.

Параметр
потока отказов — это плотность вероятности
возникновения отказа восстанавливаемого
изделия, определяемая для данного
момента времени или пробега:

где
N — число восстанавливаемых объектов,
находящихся под наблюдением;

— суммарное число отказов в интервале
(в общем случае т.к.
восстанавливаемые объекты могут отказать
несколько раз без их замены).

Показатели
безотказности, полученные по указанным
вьппе формулам с использованием
статических данных, обеспечивают
возможность решения на практике многих
задач, связанных с повышением эффективности
использования автомобильного транспорта.

Consumer Reports: Lexus производит самые надежные автомобили; Линкольн Меньший

Поиск

Кто производит самые надежные новые автомобили? Согласно Consumer Reports , японские автопроизводители доминируют в области надежности. Восемь из десяти первых мест в ежегодном рейтинге надежности принадлежат островному государству. Среди отечественных марок в лидеры попал только Buick.

Рейтинги на основе отчетов участников

Рейтинги CR отличаются от большинства отраслевых рейтинговых систем, поскольку они основаны на опросах членов CR . Компания опрашивает участников о проблемах, с которыми они столкнулись при использовании своих новых автомобилей, и сравнивает данные по другим моделям того же производителя, чтобы получить прогнозируемый показатель надежности по шкале от нуля до 100. Это может исключить некоторые модели из рейтинга, если недостаточно членов CR , чтобы оправдать оценку.

В этом году в CR отмечается: «Чтобы бренд был оценен, у нас должно быть достаточно данных опроса для двух или более моделей». Автопроизводители продают автомобили под более чем четырьмя десятками шильдиков в США: CR заняли место 28 брендов в этом году.

Автомобили более надежны, чем внедорожники, за исключением американских брендов

В рейтинге выделяются несколько тенденций.

Средний балл по отрасли был от 41 до 60. Азиатские бренды набрали в среднем 62 балла. Европейские бренды отстали от них на 44 балла. Отечественные автопроизводители в среднем набрали всего 42 балла9.0003

В целом автомобили оказались более надежными, чем грузовики или внедорожники. Автомобили — то есть седаны, хэтчбеки, универсалы, купе и кабриолеты — получили в среднем 57 баллов. Внедорожники набрали в среднем 50 баллов. Грузовики и минивэны в среднем набрали по 43 балла. Внедорожники американского производства набрали в среднем 45 баллов, а грузовики — 41. В то же время отечественные автомобили оказались ниже среднего — 38.

EV Надежность может быть мифом предположить, что они будут более надежными. это не то CR найдено. Электрические внедорожники, в частности, показали плохие результаты — худшая категория в опросе. Это может быть, как предполагает CR , потому что «автопроизводители продолжают добавлять новые технологии в эти передовые модели». Большинство зарегистрированных проблем не касались трансмиссии.

Это явление частично объясняет предпоследнюю оценку Теслы.   Владельцы Tesla чаще всего сообщали о проблемах с электроникой салона, отмечает CR .

Самым надежным автомобилем в опросе был внедорожник Lexus GX, который получил высшую оценку в 100 баллов. Chevy Tahoe и GMC Yukon, у которых практически все детали одинаковые, заняли последнее место… с двумя баллами.

Рейтинги:

Подпишитесь на информационные бюллетени Kelley Blue Book

Лучшие автомобили и лучшие предложения доставляются на ваш почтовый ящик

Подписываясь, вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности

Почему важна надежность в автомобилестроении

Автомобиль, вероятно, является одной из самых крупных покупок, которые когда-либо совершали многие люди. Такие инвестиции заслуживают некоторого исследования, чтобы убедиться, что вы соответствуете наиболее важным требованиям для вашего автомобиля. Есть много факторов, влияющих на это, в зависимости от вашего местоположения, использования, потребностей пассажиров и т. д., но есть одно качество, которое неизменно актуально для всех покупателей автомобилей: надежность.

На самом деле спрос на надежность среди водителей растет. В опросе, проведенном компанией J.D. Power в 2017 году, надежность считается главной причиной покупки 59 автомобилей.% потребителей (по сравнению с 55% в 2016 году). Только внешний вид и стиль интерьера с небольшим отрывом опережают надежность, составляя 62% и 61% соответственно.

Как надежность связана с качеством

Мы установили, что стоимость качества имеет решающее значение для производителей по нескольким причинам — важно отметить, что качество также является основным фактором надежности. Иногда в автомобильной промышленности его называют надежностью. Надежность — это способность автомобиля стабильно работать с небольшими неожиданностями. Очевидно, что это желательно для потребителей и поддерживает лояльность к бренду. Он также отражает концепцию, согласно которой хорошее качество является инвестицией, защищающей производителей, их репутацию и популярность.

Механические поломки

Половые неисправности в автомобильной промышленности требуют отзыва продукции, что отрицательно сказывается на репутации брендов и отражается на стоимости перепродажи. В средствах массовой информации освещаются отзывы, которые затрагивают большое количество автомобилей или имеют серьезные последствия, такие как неисправность подушек безопасности или серьезные системные сбои. Бренды, столкнувшиеся с громкими сбоями, могут остаться на рынке на долгие годы, несмотря на улучшение показателей эффективности, поскольку для восстановления мнения потребителей может потребоваться больше времени, чем для самой производительности автомобиля.

Технология: особенность или недостаток?

Не все проблемы с качеством являются механическими; Технология быстро внедряется в автомобили, а такие функции, как подключение по Bluetooth и распознавание голоса, рекламируются как аргументы в пользу продажи и признаки роскоши. Однако эти технические функции также вызывают частые жалобы, о чем свидетельствует исследование надежности транспортных средств 2018 года, проведенное JD Power. Consumer Reports отмечает аналогичные тенденции в своих данных, отмечая, что владельцы новых автомобилей теперь чаще сталкиваются с проблемами, чем владельцы старых автомобилей, которые содержат меньше технических элементов.

Функции безопасности также становятся все более зависимыми от технологий, таких как системы предотвращения столкновений. Камеры и системы мониторинга в транспортных средствах быстро растут; в некоторых случаях они фактически становятся обязательными, например, с прошлого месяца во всех новых автомобилях требуются камеры заднего вида. Надежность этих систем соперничает по важности с механическими системами, особенно по мере того, как водители все больше зависят от них в вопросах безопасного вождения.

Количественная оценка надежности для потребителей

Существует множество причин, по которым надежность важна для потребителей. Знание того, что ваш автомобиль будет работать, когда вы садитесь в него каждое утро, избавляет вас от множества неудобств и способствует привлечению постоянных клиентов. Но для производителей важно количественно оценивать надежность таким образом, чтобы это нравилось потребителям и поддерживало их бренд. Некоторые способы, которыми потребители могут определить свой лучший выбор, включают:

Среднее количество ремонтов

Как часто ваш автомобиль может нуждаться в обслуживании любого масштаба? Какие ремонты кажутся наиболее частыми? С скрипучими тормозами справиться намного проще, чем с внезапными серьезными механическими или технологическими отказами.

Средняя стоимость ремонта

Когда вашему автомобилю требуется техническое обслуживание или ремонт, какие детали экономичны или дороги? Являются ли детали обычными и легко доступными, или вам придется возвращать их дилеру? Детали или компоненты OEM с уникальными размерами, вероятно, будут дорогими и ограниченными в наличии.

Стоимость участия в бета-тестировании

Быть первым, кто купит новую или обновленную модель автомобиля, будет привлекательно и престижно. Но без данных, подтверждающих качество вашей покупки, у вас может возникнуть больше проблем, чем с проверенным и настоящим автомобилем. Это особенно верно для моделей и технологических функций, которые дебютируют на рынке. Вам придется решить, стоит ли обладание последними и лучшими потенциальными проблемами надежности.

Реакция на исторический отзыв

От подушек безопасности до технологий — даже самые надежные производители автомобилей сталкивались с отзывами.