Методы испытаний на надежность

Испытания на надежность проводятся с целью получения необходимой информации о показателях надежности изделия. Они необходимы, так как на стадии проектирования конструктор не располагает нужными априорными сведениями, которые позволили бы заранее определить показатели надежности будущего изделия с достаточно высокой достоверностью. Однако испытания на надежность часто требуют длительного времени и значительных материальных затрат.

В зависимости от характера требований к надежности сформулированных в ТЗ на вновь разрабатываемые изделия, применяют различные методы проведения испытаний на надежность [24,25,54]. Основными из них являются контрольные и определительные.

Применение этих методов в испытаниях, проводимых в процессе разработки и изготовления показано в табл.3.6.

В зависимости от этапа разработки и стадии освоения в производстве приборное оборудование подвергается различным видам испытаний (табл.3.7). Целесообразность проведения испытаний, отмеченных знаком

“ - “ устанавливается разработчиком или заказчиком.

В программы почти всех видов испытаний приборного оборудования включаются испытания на надежность по методике предусмотренной в табл.3.6.

Определительные испытания проводятся с целью нахождения количественных значений показателей надежности испытываемых изделий. Так как получаемая при определительных испытаниях информация является статистической, то получают значения усредненных показателей - средняя наработка, среднее время восстановления и т.д.

Контрольные испытания заключаются в установлении факта нахождения значения показателей надежности испытываемого изделия не ниже (не выше) некоторого установленного значения с определенной (обычно заданной в ТЗ) вероятностью (например, средняя наработка до отказа не меньше 150ч. с вероятностью 0.9). Такая оценка менее информативна по сравнению с оценкой при определительных испытаниях, но требует значительно меньших затрат времени и средств на проведение испытаний.

Определительные испытания в зависимости от плана организации их проведения делятся на следующие основные группы:

NVN- испытания при которых испытывается N изделий без восстановления отказавших в процессе испытаний до отказа всех N изделий, поставленных на испытание (V означает, что в процессе испытаний отказавшие изделия не восстанавливаются);

NVr - испытания при которых испытывается N изделий без восстановления отказавших до появления r отказов;

NRT, NRr - испытания, которые проводятся с восстановлением отказавших изделий.

Рассмотрим определительные испытания в нормальных условиях с нахождением среднего значения показателя надежности.

Испытания по плану NVN ведутся до отказа всех N поставленных на испытания изделий, при этом фиксируется время отказа каждого изделия.

Средняя наработка до отказа определяется как среднее арифметическое

Среднеквадратическое отклонение относительно его среднего значения определяется по следующей зависимости

.

Таблица 3.6

Состав испытаний на надежность

Испытываемое свойство	Вид испытаний
Предварительные	Приемочные	Квалифика-ционные	Приемосдаточ-ные	Периодичес-кие	Типовые
Безотказность	Определительные (нормальные или ускоренные)	Контрольные (нормальные или ускоренные)	Контрольные (нормальные или ускоренные)	Контрольные (нормальные)	Контрольные (нормальные или ускоренные)	Сравнительные (нормальные или ускоренные)
Ремонтопригод-ность	Определительные (ускоренные)	Контрольные (ускоренные)	Контрольные (ускоренные)	Не проводят	Не проводят	Сравнительные (ускоренные)
Долговечность, сохраняемость	Самостоятельно проводимые определительные (ускоренные или нормальные)	Не проводят	Не проводят	Не проводят	Самостоятельно проводимые контрольные (ускоренные или нормальные)
Несколько свойств	Определительные	Контрольные	Контрольные	Не проводят	Контрольные	Контрольные или сравнительные

Таблица 3.7

Виды испытаний изделий в зависимости от этапа разработки и стадии освоения в производстве

Образец для испытаний	Вид испытаний приборного оборудования
Предвари-тельные	Приемочные	Доводочные	Исследова-тельские	Приемо-сдаточные	Квалифика-ционные	Периоди-ческие	Типовые
Опытный	+	+	+	+	+	+	+	+
Из установочной (первой) промышленной серии	-	-	+	+	+	+	-	-
При серийном производстве	-	-	-	+	+	+	+	+

Используя свойство экспоненциального закона распределения (равенство среднеквадратического отклонения среднему времени работы ), имеем

, откуда

Вероятность возникновения отказа при экспоненциальном законе распределения и продолжительность испытаний связаны между собой следующей зависимостью

, откуда

Применение восстановления позволяет увеличить информативность испытаний без увеличения числа испытываемых изделий. Для этого используется план NRT или NRr.

Средняя наработка до отказа при испытаниях по плану NRr

где - суммарная наработка испытываемых изделий.

Если не учитывать время на восстановление, то

,

где - время фиксации последнего отказа.

Число испытываемых изделий можно определить, используя выражение для определения среднеквадратического значения средней наработки

.

В целях сокращения временных и материальных затрат в ряде случаев стремятся проводить ускоренные испытания на надежность, которые позволяют оценить требуемые показатели надежности в более короткие сроки. При ускоренных испытания на надежность за время испытаний можно получить оценку надежности исследуемого изделия в течение времени t непосредственного его использования по назначению, где .

В зависимости от способов сокращения времени можно выделить следующие основные направления проведения ускоренных испытаний на надежность:

испытания, при которых режимы работы изделий соответствуют нормальным (эксплуатационным) условиям, а сокращение времени испытаний достигается за счет использования определенных статистических моделей, т.е. за счет более рационального планирования эксперимента (методы последовательных испытаний);

форсированные испытания с последующим пересчетом результатов для нормальных условий; сокращение времени испытаний достигается интенсификацией процессов разрушения, ведущих к быстрому исчерпанию ресурса работоспособности и появлению отказов;

комбинированные испытания, при которых используются оба из указанных выше путей.

Ускоренные испытания на надежность являются весьма перспективным направлением развития теории и практики испытаний на надежность. Сложность представляет пересчет форсированных режимов испытаний по отношению к нормальным эксплуатационным режимам и определение коэффициентов ускорения.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10

1. Структура конструкций приборных систем

2. Методика расчета основных показателей надежности

Дата добавления: 2015-11-16