Методы ускоренных испытаний. Приемочные испытания

В настоящие время в лабораторных и стендовых испытаниях применяют следующие способы проведения испытаний:

Последовательный;

Параллельный;

Последовательно-параллельный;

Комбинированный.

При последовательном способе проведения испытаний один и тот же объект испытаний последовательно подвергается всем предусмотренным программой видам испытаний. Исключение составляют испытания при воздействии большинства химических и биологических ВВФ. Эти испытания проводят на различных выработках. Важнейшим условием проведения последовательных испытаний является соблюдение определенного порядка воздействия внешних факторов. Для скорейшего выявления потенциально ненадежных образцов и, следовательно, сокращения времени испытаний предусматривают такую последовательность ВВФ, при которой вначале действуют наиболее сильно влияющие на данный объект ВФ. Однако при этом теряется большая часть информации о влиянии других факторов, которая могла быть получена при их воздействии. Поэтому чаще на практике рекомендуется начинать испытания с воздействия на ЭС наименее жестких внешних факторов. Но при этом значительно увеличивается время проведения испытаний. Как видно, последовательность проведения испытаний ЭС играет важную роль. Поэтому для каждого вида ЭС устанавливается своя последовательность, которая указывается в ТУ или программе испытаний.

Характерной особенностью последовательного способа проведения испытаний является наличие эффекта накопления деградационных изменений в физической структуре объекта испытаний по мере перехода от одного внешнего ВФ к другому, в результате чего каждое воздействие предыдущего фактора оказывает влияние на результат испытаний при воздействии последующего, что, в свою очередь, усложняет интерпретацию результатов испытаний.

При параллельном способе проведения испытаний образец подвергается одновременному воздействию различных ВФ одновременно (параллельно) на нескольких выборках. Такой способ позволяет получить больший объем информации за более короткий промежуток времени, чем последовательный способ. Однако параллельный способ требует значительно большего числа испытываемых изделий, чем последовательный.

Последовательно-параллельный способ является компромиссным между последовательным и параллельным. Он позволяет в каждом конкретном случае более эффективно использовать преимущества того или иного способа. При последовательно-параллельном способе все изделия, отобранные для испытаний, разбиваются на несколько групп, которые испытываются параллельно. В каждой из групп испытания проводят последовательно. В данном случае все испытания должны быть разбиты на группы, число которых равно числу испытуемых групп. По своему составу группы испытаний должны формироваться так, чтобы, с одной стороны, продолжительность испытаний во всех группах была примерно одинаковой, а с другой, чтобы условия проведения объединенных в группу видов испытаний были близки к реальным.

Рассмотрим пример группирования различных видов испытаний при последовательно-параллельном способе их проведения .

Однако каждый из рассмотренных способов проведения испытаний предусматривает раздельное воздействие на объект ВФ, что является существенным отличием от реальных условий эксплуатации.

При комбинированном способе проведения испытаний на объект испытания одновременно воздействуют несколько внешних факторов (в основном, два).

Выбор сочетаний совместных воздействий различных факторов на испытываемое ЭС может производиться в соответствии с таблицей 6.1.

Основной причиной ограничения применения комбинированного способа проведения испытаний является отсутствие необходимого оборудования, а также сложность и дороговизна их проведения.

В заключение следует отметить, что многообразие разрабатываемой и выпускаемой аппаратуры не позволяет дать однозначной рекомендации по выбору способа и порядка проведения испытаний. Но можно с полной уверенностью сказать, что выбор того или иного алгоритма проведения испытаний должен проводиться исходя из условий его последующей эксплуатации, чтобы в процессе испытаний механизм отказов усиливался и все потенциально ненадежные образцы были обязательно выявлены.

Планирование испытаний

Проведению испытаний предшествует этап планирования, по результатом которого устанавливается необходимая совокупность данных о видах испытаний, об объемах испытуемых партий (выборок или проб), о нормах и допусках на контролируемые параметры и правила принятия решений.

Планирование испытаний имеет целью оптимизировать эксперимент по оценке (контролю) свойств ЭС. Такая оптимизация проводится по двум основным критериям, это - достоверность (точность) оценки свойств или экономическая эффективность испытаний.

В результате планирования испытаний необходимо ответить на следующие вопросы:

Целесообразно ли проводить испытания;

Какие должны быть характеристики плана испытаний.

Таблица 6.1

Целесообразность проведения испытаний определяют исходя из ожидаемого экономического эффекта.

Известно, что с ростом затрат на обеспечение качества (затраты на испытания, включая затраты на контроль) растет уровень качества и снижаются потери от брака и отказов. В связи с этим каждому показателю качества соответствует определенное соотношение между затратами, при которых введение испытаний экономически оправдано.

Пусть введение испытаний позволяет уменьшить число отказов у потребителя за определенный период на Dn, при этом у изготовителя число забракованных изделий возросло на Dn. При стоимости отказа С 0 (затраты на обнаружение отказа, ремонт, потери в результате простоя на ремонте, расходы на ликвидацию последствий отказа), стоимости изготовления одного отказавшего изделия С изг и стоимости испытаний С исп экономически оправдано введение испытаний при

DnC 0 /(DNC изг +С исп)>1, (1)

где DN – рост числа забракованных изделий.

Необходимые для оценки по формуле (1) первоначальные данные могут быть получены по результатам анализа экономических параметров предшествующих образцов или конструктивно-технологических аналогов.

Определив целесообразность проведения испытаний, приступают к их непосредственному планированию, в ходе которого разрабатывается программа испытаний и определяются характеристики плана испытаний.

Программа испытаний является основополагающим документом для проведения испытаний на стадии разработки и производства.

Программы испытаний различают по определяемым характеристикам ЭС. Они могут быть предназначены для проведения функциональных испытаний и испытаний на надежность. При разработке программ функциональных испытаний нужно предусмотреть, что их результатом является определение показателей качества и, главным образом, определение технических характеристик изделий, а при составлении программ испытаний на надежность, главным является общая оценка случайного события результата испытаний: положительный исход или отказ, а также установление времени работы до отказа.

Также следует различать программы испытаний, проводимые на стадиях разработки и производства, т.к. их задачи различаются.

Правильная организация испытаний на начальном этапе разработки ЭС позволяет сократить время на разработку данного ЭС. Это достигается за счет осуществления следующих мероприятий:

Проведения лабораторных испытаний прототипов разрабатываемых изделий с целью выдать проектировщикам данные и характеристики по результатам испытаний для построения математических и физических моделей и их дальнейшего исследования;

Проведения лабораторных корреляционных испытаний макетов в целях использования результатов для сравнения с данными, полученными в процессе математического моделирования и внесения необходимых поправок в модель;

Уточнения в процессе лабораторных испытаний правильности задания внешних воздействий и проверки на модели уточненных значений сигналов, имитирующих внешние воздействия;

Выявление в процессе лабораторных испытаний нерешенных проблем.

По результатам испытаний на стадии разработки должны быть даны рекомендации по усовершенствованию принципиальных схем и конструкций ЭС.

Основанием для разработки программы испытаний являются ТУ или ТЗ на ЭС. Программа испытаний должна предусматривать решение следующих основных задач.

1. Выбор объекта испытаний проводится на основе классификации изделий по функционально-конструктивному признаку (классы деталей, узлов, приборов, комплексов и систем) С точки зрения испытаний все классы изделий можно разделить на две группы:

Низшая группа включает в себя изделия, не имеющие самостоятельного эксплуатационного назначения (детали, узлы и блоки). Высшая группа соответственно содержит в себе изделия, имеющие самостоятельное эксплуатационное назначение.

Решение о проведении испытаний для низшей или высшей группы принимается конкретно для каждого случая.

Испытания изделий низшей группы позволяет применять более простое, дешевое и менее объемное испытательное оборудование. При таких испытаниях оказывается возможным быстро обнаружить слабые места конкретного изделия, так как на испытуемое изделие в процессе испытаний не оказывают влияния взаимодействующие с ним элементы. При этом возможно более быстрое принятие мер по усовершенствованию изделий и устранению обнаруженных неисправностей.

Испытания изделий высшей группы обеспечивают получение результатов, учитывающих взаимодействие различных узлов и блоков при меньшем числе образцов и за более короткое время.

В зависимости от класса изделий в программе испытаний может быть предусмотрена замена отказавших элементов в процессе испытаний.

2. Определение назначения (цели) испытаний , которое зависит от того, на какой стадии «жизненного» цикла изделия предполагается проводить испытания и какие характеристики изделия представляют интерес. В зависимости от стадии жизненного цикла изделия выбирают условия и место проведения испытаний.

Очевидно, что на стадии разработки, когда осуществляются исследовательские испытания, наиболее вероятным является проведение лабораторных испытаний. Однако в некоторых случаях возможно осуществление и полигонных испытаний.

На стадии производства также наиболее широкое применение получили лабораторные испытания. При этом возможно проведение стендовых, полигонных и даже эксплуатационных испытаний.

3. Выбор состава видов испытаний на воздействие внешних факторов осуществляется на основании требований, предъявляемых НТД на изделие, а также стандартов, предусматривающих перечень видов испытаний для изделий, предназначенных для эксплуатации только в районах с тропическим или холодным климатом. Выбирая виды испытаний, необходимо учитывать их различие не только по виду воздействующего фактора, но и по методу и режиму проведения. Важно определить, какие виды испытаний объединить для проведения комбинированных испытаний. В случае испытаний на стадии разработки следует установить, какие виды испытаний можно моделировать, а какие необходимо осуществлять с применением средств испытаний. Решение этого вопроса зависит от наличия испытательного оборудования, стоимости испытаний и от наличия высококвалифицированного персонала.

4. Оценка условий и места проведения испытаний зависит от стадии жизненного цикла изделия, а также от его технических особенностей. Очевидно, что на стадиях разработки и производства наибольшее применение имеют лабораторные, стендовые и полигонные испытания. Натурные и эксплуатационные - могут быть реализованы в целях получения необходимых данных для усовершенствования изделия.

5. Выбор испытательных режимов проводится в соответствии с действующими НТД на испытуемое изделие. На практике пользуются тремя видами норм на значения параметров испытательных режимов:

Предельные нормы;

Испытательные нормы;

Эксплуатационные нормы.

Предельные нормы это нормы, на которые рассчитывают изделия, приводятся в техническом отчете, и по ним испытания не проводятся.

Испытательные нормы , характеризуемые степенями жесткости, значения которых зависят от климатического и механического испытания изделия, указываются в ТУ. Испытательные нормы отличаются от предельных на величину производственного допуска. По ним проводятся испытания в процессе производства.

Эксплуатационные нормы ниже испытательных, указываемых в ТУ. В соответствии с эксплуатационными нормами разрешается эксплуатация изделий, и по ним проводятся испытания в процессе эксплуатации.

6. Определение контролируемых параметров испытуемых изделий, их значений и допустимых пределов отклонений осуществляется при различных внешних воздействиях. Одновременно должен быть определен перечень других показателей качества, которые подлежат контролю, а также допустимые пределы отклонения их значений в процессе испытаний. Также должны быть указаны режимы работы испытуемых изделий в процессе испытаний и продолжительность работы в данных режимах. Для контроля состояния ряда изделий необходимо уделять большое внимание визуальному осмотру и осуществлению методов неразрушаемого контроля.

7. Установление продолжительности каждого вида испытаний зависит от назначения (цели) испытаний, а также от определяемых характеристик изделия. При проведении функциональных испытаний продолжительность испытаний обычно задается НТД. Однако необходима разработка методик расчета продолжительности испытаний в зависимости от условий и продолжительности реальной эксплуатации. При испытаниях на надежность в основу разработки должны быть положены вероятностные и статистические методы, позволяющие обеспечить научно обоснованное планирование испытаний и оценку результатов. При этом продолжительность испытаний зависит от времени наработки на отказ для восстанавливаемых изделий и средней наработки на отказ для невосстанавливаемых изделий (в таком случае она может быть определена расчетным путем). Также следует установить, какова должна быть продолжительность испытаний в зависимости от того, планируется ли проведение нормальных, ускоренных или сокращенных испытаний.

8. Выбор последовательности (способа) проведения испытаний является одним из основных элементов программы испытаний - в ряде случаев может предусматриваться в НТД на изделие. В принципе, для обеспечения достоверности испытаний при выборе последовательности их проведения следует исключать сочетания воздействий ВФ, не соответствующих условиям эксплуатации.

9. Оценка общей продолжительности испытаний на все виды воздействия проводится на основании установленных ранее продолжительностях каждого вида испытаний и последовательности их проведения. При этом в случае выбора параллельно-последовательного способа может возникнуть необходимость пересмотра видов испытаний, включенных в параллельные группы для выравнивания общей продолжительности испытаний во всех группах.

10. Определение количества испытуемых изделий, так же как и установление продолжительности каждого вида испытаний, зависит от назначения (цели) испытаний и определяемых характеристик. Только при испытаниях на надежность число испытуемых изделий может быть определено расчетным путем при условии, что заданы вероятность безотказной работы, риск заказчика и поставщика, а также закон распределения отказов. Принято считать, что для восстанавливаемых изделий внезапные и постепенные отказы следуют экспоненциальному закону, а для невосстанавливаемых – биноминальному закону. Установив количество изделий, необходимых для испытаний, следует отобрать их из числа проверенных ОТК и в специальном документе указать номера.

11. Установление периодичности (срока) проведения испытаний изделий зависит от того, к какой группе они принадлежат. Периодичность проведения испытаний изделий низшей группы обычно больше, чем у высшей группы изделий, но в обоих случаях она зависит от вида производства и количества изделий, выпускаемых за контролируемый период. Периодичность испытаний следует указывать в ТУ на изделие; отбор изделий для испытаний осуществляется в порядке, предусмотренном в ТУ, из числа прошедших приемо-сдаточные испытания.

12. Выбор средств испытаний и определение характеристик приспособлений для установки испытуемых изделий в климатические камеры и на столах стендов для механических испытаний, в зависимости от конструкции, габаритных размеров и массы испытуемых изделий, проводится с учетом всех запланированных видов испытаний, а также требований к испытательным режимам и допускам на них. От качества приспособлений существенно зависит достоверность результатов испытаний. Для некоторых изделий приспособления унифицированы, и на них имеются НТД. В принципе необходимо, чтобы для изделий одного типа при испытаниях на различных предприятиях использовались одинаковые приспособления. Это обеспечивает идентичность условий проведения испытаний и повышает достоверность при проведении сравнения результатов испытаний.

13. Выбор средств измерений, используемых для контроля значений параметров изделий с заданными допусками, производимого до испытаний, во время них и после испытаний, завершается оформлением перечня с указанием их типов. Результаты этого контроля являются основными критериями оценки качества испытуемых изделий.

14. Разработка требований автоматизации процесса испытаний, регистрации и обработки результатов испытаний предусматривает применение ЭВМ, позволяющих обеспечить управление процессом испытаний, сбор измерительной информации, обработку сигналов, интерпретацию данных испытаний с представлением результатов в удобной форме, а также динамическое моделирование процессов испытаний. Для реализации перечисленных функций ЭВМ должна быть оснащена соответствующим программным обеспечением. При необходимости возможно совместное применение ЭВМ и средств измерений (например ЭВМ и газоанализатор, ЭВМ и самопишущий вольтметр и т.д.).

15. Метрологическое обеспечение процесса испытаний, реализуемое аттестацией всего испытательного оборудования и проверкой средств измерения значений параметров испытательных режимов и испытуемых изделий. Для осуществления аттестации должны использоваться специально предусмотренные НТД средства измерения, обладающие требуемыми точностными характеристиками. Аттестация должна осуществляться с заданной периодичностью.

Проведение испытаний предусматривает соблюдение правил техники безопасности и производственной санитарии . Наряду с общими требованиями, излагаемыми в соответствующих НТД, для различных видов испытаний должны предусматриваться специальные требования, приводимые в методиках испытаний.

В программе испытаний следует указать организацию, которая должна проводить испытания, и организации, участвующие в испытаниях. Помимо всего, в программе испытаний должно предусматриваться материально-техническое обеспечение испытаний, в том числе перечень и сроки поставок испытуемых изделий.

Кроме того, в программе испытаний указываются:

Состав участников испытаний;

Порядок их доступа к проведению испытаний;

Распределение обязанностей по проведению испытаний и составлению отчетной документации.

В заключение должны приводиться требования к отчетности и формулировка рекомендаций о дальнейшем использовании испытуемых изделий. При этом указываются критерии, которыми следует руководствоваться при решении вопроса об использовании испытуемого изделия после завершения всей программы испытаний (списание и уничтожение, ремонт и техническое обслуживание с последующим применением по прямому назначению с ограничениями или без).

Контрольные

^

Лабораторные

Стендовые

Полигонные на опытных РТК

Эксплуатационные

Ускоренные

Нормальные

Расширенные

По любому виду, в любом месте и интенсификации по решению разработчика.

^

Форсированные

Сокращенные

Сравнительные

Табл.7. Классификация основных видов испытаний

5.14.3. Контрольные испытания ПР.

Параметры ПР проверяемые при контрольных испытаниях условно делятся на шесть групп:

1. 
   Параметры назначения и применения:

• 
  тип ПР;
• 
  выполняемые им операции;
• 
  номенклатура и число единиц обслуживаемого оборудования;
• 
  вид обслуживаемого производства и серийность;
• 
  и т.п.

1. 
   Основные параметры и размеры: характеризующие как ПР так и его составные части:

• 
  номинальная грузоподъемность;
• 
  количество рук и захватов;
• 
  число степеней подвижности;
• 
  величины и скорости перемещений по координатам;
• 
  погрешность позиционирования;
• 
  вид системы координат в которой работает ПР;
• 
  тип привода, системы управления;
• 
  масса и габариты;

1. 
   Параметры безопасной и безаварийной работы:

• 
  сопротивление заземления;
• 
  сопротивление изоляции силовых цепей и цепей систем управления;
• 
  электрическая прочность изоляции силовых цепей;
• 
  отключение ПР при выходе параметров энергопитания за установленные пределы;
• 
  ограничение максимальных перемещений исполнительного устройства;
• 
  наличие блокировок автоматической работы ПР, исключающих проникновение человека в рабочее пространство;
• 
  надежность захватывания и удержания объекта, в том числе при внезапном отключении сети и при нажатии кнопки «аварийный стоп»;
• 
  и т.д.

1. 
   В группу эксплуатационных параметров входят:

• 
  нагрев узлов и компонентов;
• 
  потребляемая мощность;
• 
  расход рабочего тела;
• 
  помехозащищенность;
• 
  климатическая устойчивость;
• 
  виброустойчивость;
• 
  и др.

1. 
   Номенклатура параметров надежности определена по ГОСТ 4.480-87 «Роботы промышленные. Номенклатура основных показателей».
2. 
   Номенклатура технологических параметров зависит от типа ПР. Примерами могут служить для:

• 
  правильность загрузки технологического оборудования и взаимодействия с ним;

• 
  формирование шва;
• 
  глубина проплавления;
• 
  наличие пор и посторонних включений;

• 
  сплошность и толщина покрытий и т.п.

• 
  соответствие правильности сборки и работоспособности сборочного узла требованиям технической эксплуатации;

• 
  точность и время определения требуемого параметра.

Порядок контрольных испытаний включает в себя следующие основные этапы:

• 
  проверка к подготовке проведения испытаний;
• 
  проверка ТД;
• 
  испытание ПР при трех состояниях:

Б. При движении ПР и отсутствии нагрузки на выходных механизмах (проверка ПР на холостых режимах) ;

В. при движении ПР и нагрузках на выходных элементах (испытание ПР под нагрузкой);

• 
  составление протокола по результатам испытаний.

• 
  ГОСТ 15.001-73 «Разработка и постановка продукции на производство. Основные положения;
• 
  ГОСТ 26053-84;
• 
  Методическими документами Росстандарта;
• 
  Отраслевыми нормативными документами, которые регламентируют
• 
  Предприятие, которое проводит испытание;
• 
  Место и сроки проведения испытаний;
• 
  Количество образцов, подвергаемых испытаниям;
• 
  Порядок разработки, согласования и утверждения программ испытания;
• 
  Перечень документов представляемых на испытании;
• 
  Оформление испытаний.

1. 
   Приемосдаточные испытания имеют своей целью контроль качества готовой продукции на соответствие ТУ по результатам принимается решение о ее пригодности эксплуатации.

Испытывается каждое изделие.

Результаты испытаний заносятся в сопроводительную документацию на ПР в виде отметки о приемки ПР.

1. 
   Предварительные испытания ПР проводятся для определения возможности предъявления опытных образцов на приемочные испытания.
2. 
   Приемочные испытания ПР служат для проверки соответствия опытных образцов ТЗ и ТУ, а так же решения вопроса целесообразности постановки ПР на производство.

1. 
   Квалификационные испытания установочной серии проводят в целях оценки готовности производства к выпуску серийной продукции на основе отработанного производственного техпроцесса.
2. 
   Аттестационные испытания осуществляются по ТУ. Рекомендуется совмещать приемочные и аттестационные испытания или периодическими.
3. 
   Периодические испытания ПР проводятся в целях сравнения качества серийной продукции, выпущенной в разное время. Количество испытаний устанавливается в ТУ. Испытания проводятся после ПСИ.
4. 
   Типовые испытания ПР служат для оценки эффективности изменений, внесенных в серийное изделие. Объем и необходимость устанавливается по согласованию изготовителя с разработчиком.

Требования к условиям проведения контрольных испытаний.

На месте испытаний должна быть полная имитация реальных условий эксплуатации проверяемого образца ПР, включая:

• 
  состояние окружающей среды (запыленность, загазованность, влажность, температура и т.п.);
• 
  показатели энергопитания;
• 
  уровень вибраций и помех;
• 
  наличие объектов манипулирования согласно эксплуатационным условиям (размеры, температура, масло на поверхности, шероховатость и т.д.)

• 
  должен быть огражден, установлены соответствующие предупредительные надписи и знаки и запрещен вход посторонним лицам;
• 
  в рабочем пространстве не должно находиться посторонних предметов;
• 
  оборудование и приборы испытания должны быть заземлены;
• 
  должно быть обеспечено условие визуального контроля;
• 
  обслуживание и наладка должна проводится лицами, прошедшими обучение и имеющими соответствующую квалификацию и инструктаж по ТБ;
• 
  при работе в автоматическом режиме у пульта должен находится оператор;
• 
  при первых же признаках неполадок и сбоев ПР должен быть отключен;

На испытание ПР должен передаваться в пригодном для эксплуатации состоянии и комплектности и прошедший контроль ОТК, с соответствующей сопроводительной документацией.

Испытываемые образцы должны быть заполнены соответствующими жидкостями, подсоединены к электрической сети и пневмосети, отрегулированы в соответствии с инструкцией по эксплуатации и обкатаны до той степени, которая бы исключила возможность изменения свойств при испытании.

При проведении приемочных испытаний ПР должен испытываться в комплекте с технологическим оборудованием или имитационным стендом. ПР устанавливается в помещении с соответствующей его эксплуатации среде.

Требования к средствам измерения.

Средства измерений выбираются в соответствии с функциональными назначениями ПР, объемом испытаний, точностью определения отдельных параметров и указываются в МУ испытаний.

Средства измерения должны быть проверены, аттестованы, опломбированы и иметь соответствующий паспорт.

При замерах в показаниях должны быть внесены погрешности измерений приборов в соответствии с указаниями в паспортах.

Жесткость стендов, стоек и т.п. приспособлений для измерений и точность приборов должна быть на порядок выше замеряемых параметров.

^ Методика определения параметров и осуществления проверок специфичных для ПР устанавливается для каждого в отдельности этапа испытаний и определяется его назначением, условиями эксплуатации, требованиями к точности позиционирования и манипулирования.

Методики разрабатываются на следующие виды проверок. Должны быть проверены по методикам:

• 
  возможность работы механизма ПР на холостом ходу;
• 
  действие блокировок, обеспечивающих безотказную и безаварийную работу ПР;
• 
  совместная работа ПР с системой управления;
• 
  проверка номинальной грузоподъемности;
• 
  время перемещения;
• 
  максимальные скорости перемещений;
• 
  погрешность позиционирования;
• 
  усилие захватывания и удержания объекта;
• 
  испытание ПР при работе под нагрузкой на безотказность и надежность;
• 
  и т.п.

5.15. Ресурсные испытания ПР.

5.15.1. Особенности ресурсных испытаний - комплексные испытания, позволяющие провести прямую оценку как надежности (безотказности, ремонтопригодности, долговечности), так и основных характеристик (динамических свойств, контролепригодности, степени диагностирования и стойкости к внешним воздействиям ПР) в течение длительного периода времени. Ресурсные испытания проводятся на заводе-изготовителе.

Цель – определение фактических показателей надежности (безотказность, ремонтопригодность, долговечность) и разработка рекомендаций по их повышению.

Цель достигается оценкой показателей с помощью испытаний и сравнение их с показателями ТУ по выборкам (образцам) ПР.

В соответствии с правилами задания показателей надежности в документации устанавливается, к какому классу систем, типу режимов эксплуатации, группе надежности и принципу ограничения длительности использования относится испытуемая выборка (образец) ПР.

На основании установленной классификации выбираются показатели надежности , по которым проводится оценка выборок, прошедшей ресурсные испытания.

В качестве основного показателя безотказности целесообразно использовать среднюю наработку на отказ (между отказами).

ремонтопригодности целесообразно использовать среднее значение:

• 
  время восстановления;

• 
  оперативной трудоемкости среднего ремонта;
• 
  оперативной трудоемкости капитального ремонта.

• 
  ресурса;
• 
  ресурса до капитального ремонта;
• 
  срока службы;
• 
  срока службы до капитального ремонта.

Конролепригодность проверяется по ГОСТ26656-8.

5.15.2. Условия проведения ресурсных испытаний (РИ).

Подразделяются на:

• 
  испытания в нормативном режиме (НР);
• 
  ускоренном режиме (УР).

Составные части РИ . К ним обносится – предварительная, основная и заключительная части РИ.

Предварительная часть включает функциональный и расчетно-конструкторский анализ.

^ Функциональный анализ проводится разработчиком и сводится к определению, к какой из функциональных групп относится ПР и в зависимости от этого выбирается критерий работоспособности и назначаются соответственно режим и нагрузочное воздействие при последующих испытаниях.

^ Расчетно-конструкторский анализ проводится после функционального и здесь определяется, прогнозируется наиболее слабые элементы, которые могут в значительной степени повлиять на ресурс ПР в целом.

^ Основная часть ресурсных испытаний состоит из испытаний в нормальном (НР) и ускоренном режиме (УР), включающих контрольно-определительные испытания (КОИ) и испытания слабых элементов (ИСЭ).

КОИ – проводятся в целях подтверждения правильности выбора слабых элементов, а также определения конструктивных и технологических дефектов изготовления, которые проявляются в 1,5-2 мес. КОИ. Этому способствуют ускоренные испытания. В результате КОИ определяют узлы, влияющие на функционирование.

ИСЭ – проводят ускоренными методами и подразделяют на испытание на функционирование, изнашивание, усталость и оценку внезапно проявляющихся отказов, долговечность.

ИСЭ на функционирование с целью получения статистических данных проводится во всех случаях, когда к ПР предъявляются высокие требования по точности позиционирования.

Объем выборок для РИ в НР и УР – минимальный в три выборки.

Порядок подготовки ПР к РИ должен соответствовать ТУ и ПИ (программа испытаний).

^ 5.15.3. Программы ресурсных испытаний.

Все РИ начинаются с проверки технических характеристик и конструктивных параметров требованиям ТУ в объеме ПСИ.

Составные части программы РИ в НР :

• 
  программа1, представляющая КОИ с воздействием на ПР различных факторов;
• 
  программа2, представляющая ИСЭ с воздействием на ПР различных факторов.

• 
  этап 1 – испытания по определению фактических показателей надежности ПР в нормальных условиях в соответствии с ТУ; Продолжит. 500ч + t ПСИ
• 
  этап 2 – испытания по определению фактических показателей надежности ПР при различных комбинациях значений, воздействующих на ПР внешних факторов. Выбор комбинаций, воздействующих факторов каждый раз определяется на основании имеющейся информации математической модели влияния факторов на ПР и его показатели надежности. Продолжит. 3000 – 3200 ч.

• 
  скорость руки манипулятора;
• 
  перемещение руки манипулятора;
• 
  грузоподъемность;
• 
  число изменений режимов работы;
• 
  температуру окружающей среды;
• 
  и т.д.

• 
  температуру окружающей среды;
• 
  запыленность, загазованность;
• 
  напряжение эл.сети;
• 
  вибро нагрузки;
• 
  давление в сети пневмо-гидро.

^ Программа 2 состоит из следующих этапов РИ :

• 
  этап 3 – испытания по определению фактических показателей надежности ПР при различных комбинациях, воздействующих на ПР внешних факторов. При суммарной наработке 5000 – 6000ч. проводится частичная дефектация с целью определения необходимости капитального (среднего) ремонта. Продолжит. этапа 1150 –1350ч.
• 
  этап 4 – испытания по определению фактических показателей надежности ПР при различных комбинациях значений, воздействующих на ПР внешних факторов. Режимы аналогичны 2,3 этапам. Продолжительность 4500 – 5000 ч.

^ Составные части программы испытаний ПР в ускоренном режиме.

Программа 1 – ускорение КОИ с форсированием воздействия различных факторов на ПР;

Программа 2 – ускорение ИСЭ с форсированием воздействия различных факторов на ПР.

^ Программа 1 включает следующие этапы:

Этап 1 – определение фактических показателей надежности в НР в соответствии с ТУ на ПР коэффициент ускорения оценки ресурса К=1. Суммарная наработка Т= 350 + Т ПСИ (200-300)ч.

• 
  этап 2 – определение фактических показателей надежности при различных наиболее неблагоприятных комбинациях форсированных значений, воздействующих внешних факторов. Режим испытаний ускоренный для 50% общего времени испытаний.

^ Программа 2 состоит из следующих этапов:

• 
  этап 3 – испытание ПР в ускоренном режиме при различных комбинациях максимального(min) допустимых по ТУ значений, воздействующих внешних факторов. Для 50% общего времени испытаний К≥4,2. При этом реализуются режимы 1÷12. Общая продолжительность режимов 40÷60 часов. Нижний предел режима 400 часов, верхний 500 часов. Для остального времени К≥3,15.
• 
  этап 4 – испытания в УР при значениях, воздействующих внешних факторов, превышающих допустимые по ТУ.

• 
  этап 5 – испытания в УР до предельного состояния (до разрушения) при наиболее неблагоприятных комбинациях, воздействующих внешних факторов, превышающие предельно-допустимые по ТУ в 2 раза. Продолжительность этапа 300÷400 часов. Для 50% общего времени испытаний К≥3,15, для остального - К≥33,5.

^ 5.15.4.Методика проведения ресурсных испытаний.

Последовательность РИ :

• 
  проверка соответствия технических характеристик и конструктивных параметров ПР требованиям ТУ в объеме ПСИ или объеме, обеспечивающем проверку правильности функционирования ПР в нормальных условиях по ТУ на ПР;
• 
  проведение КОИ по программе 1;
• 
  проведение ИСЭ по программе 2. Разрешается по согласованию с разработчиком и по программе 1 РИ проводятся в 2 смены (16 час.).

РИ проводятся с восстановлением работоспособности, отказавших ПР. Разрешается замена устройства программного управления с последующим увеличением срока испытания.

^ Методика проведения КОИ включает :

• 
  выявление в процессе наработки слабых элементов, а также определение конструкторских и технологических дефектов изготовления;
• 
  определение числа отказов на 1000 ч. наработки;
• 
  сбор данных для определения среднего времени восстановления;
• 
  сбор данных для определения среднего ресурса;
• 
  сбор данных для оценки законов распределения показателей безотказности, ремонтопригодности, долговечности;
• 
  сбор данных для оценки динамических свойств;
• 
  сбор данных для оценки соответствия ПР паспортным характеристикам по ТУ;
• 
  сбор данных по оценке стабильности работы испытываемых ПР;
• 
  сбор данных по оценке конролепригодности и диагностируемости ПР;
• 
  сбор данных по оценке виброустойчивости и вибропрочности ПР.

Все методики как КОИ так и ИСЭ разрабатываются и составляются в соответствии с методическими указаниями Госстандарта.

^ 5.15.5. Межремонтное обслуживание и ремонт.

Табельное межремонтное обслуживание – профилактическое обслуживание является составной частью технического обслуживания и проводится на основании руководств и инструкций по эксплуатации для ПР в целом, манипулятора, СУ и привода.

На выполнение работ по ремонту при РИ составляется калькуляция, сводная ведомость трудозатрат и карты ремонта.

По любым видам испытаний ремонта во время испытаний делается вывод о корректировке КД и ТД или изменении режимов.

В последние годы вопрос о приемочных испытаниях стоит очень остро. Многие считают, что стандарты в нашей стране используются на добровольной основе, а Технический регламент не дает прямых указаний на необходимость приемочных испытаний. Встречаются и такие суждения: зачем вкладывать лишние средства, если все равно нужно оформлять сертификат. Или: разрешение на применение можно не получать, приемочные испытания тоже лишняя процедура, и т. д.

Попробуем разобраться.

Технический регламент

С середины февраля 2013 года вступил в силу документ, который долго ждали: "О безопасности машин и оборудования" ТР ТС 010/2011. В нем прописаны прямые указания по гарантии безопасности при проектных работах и последующем изготовлении. То есть разговор идет о том, что необходимо определить и установить допустимый для машины и/или оборудования риск. При этом уровень безопасности должен быть обеспечен:

• комплексом расчетов и испытаний, которые основаны на проверенных методических разработках;
• полнотой опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ;
• изготовление машины и/или оборудования должно сопровождаться испытаниями, прописанными в прилагаемой конструкторской (проектной) документации.

То есть понятно, что и проектная организация, и производитель обязаны произвести испытания объекта. Они предусматриваются проектной документацией, их необходимо осуществить до сертификации (процедуры, подтверждающей соответствие). Очевиден факт декларирования - наличия документа о собственных испытаниях, проведенных до процедуры подтверждения. Но непонятно, какие испытания имеются в виду.

Понятие «испытание»

Оно означает техническое действие, которое дает возможность проверить инженерные характеристики объекта (изделия), определить степень износа, качество и пригодность к длительному использованию. Испытывать опытный образец разрешено как по отдельным элементам, так и в комплексе.

Этапы испытаний

Выделяют ведомственные, межведомственные и государственные приемочные испытания. ГОСТ 34.601-90 устанавливает следующие их виды:

• предварительные;
• опытные;
• приемочные.

Любой из них требует соблюдения определенной процедуры, для которой разрабатываются специальный документ - программа приемочных испытаний. Ее должен утвердить заказчик. В программе прописывается объем испытаний, причем как необходимый, так и достаточный, обеспечивающий назначенную полноту получаемых результатов и их достоверность.

Предварительные испытания должны проводиться после тестирования и предварительной отладки оборудования.

Опытные испытания проходят с целью определения готовности оборудования (машины, системы) к постоянной эксплуатации. Без этих испытаний запрещено проводить приемочные тесты.

Завершающий этап

Это приемочные испытания. От них зависит путевка в жизнь разрабатываемого оборудования (машины, системы). Этот этап дает ответы на вопросы, поставленные перед проектировщиками. В первую очередь, это соответствие заданному назначению, производительности и технико-экономической эффективности, то, будет ли она соответствовать современным требованиям техники безопасности и способствовать улучшению труда рабочих.

Еще в ходе приемочных испытаний проверяют:

• оценку успешности пройденных опытных испытаний;
• принятие решения о возможности запуска оборудования (машины, системы) в промышленную эксплуатацию.

Проводятся приемочные испытания на объекте заказчика (причем уже действующем). Для этого издается приказ или распоряжение об исполнении необходимых работ.

Оба этих документа пишутся по действующим положениям и стандартам, разработанным для отдельных видов объектов. Утверждаются они министерствами, курирующими проектирующие организации.

В программе подробно прописываются:

• цель предстоящих работ и их объем;
• критерии приемки как объекта в целом, так и его частей;
• перечень объектов, подлежащих испытаниям, а также список требований, которым объект должен соответствовать (обязательно с указаниями на пункты технического задания);
• условия прохождения испытаний и сроки;
• материальное и метрологическое обеспечение предстоящих работ;
• средства проведения испытаний: технические и организационные;
• методика проведения приемочных испытаний и обработки полученных результатов;
• фамилии лиц, назначенных ответственными за проведение испытательных работ;
• перечень необходимой документации;
• проверка ее качества (в основном эксплуатационной и конструкторской).

В зависимости от технических и прочих характеристик объекта исследования, документ может содержать указанные разделы, но при необходимости они могут быть сокращены или введены новые.

Пакет документов для разработки Программы и методики

Требования к оформлению и содержанию этих документов регламентируются ГОСТ 13.301-79.

Перечень документов для создания Программы и методики не является постоянным. Он изменяется в зависимости от отношения тестируемого объекта к тому или министерству или организации. Но в общем случае потребуются следующие документы:

• руководство по эксплуатации;
• нормативно - техническая документация: технические условия, стандарты и пр.;
• паспорт принимаемого объекта;
• документы о пройденной регистрации от предприятия-изготовителя;
• чертежи и описания;
• протоколы заводских испытаний (для иностранных производителей).

Составленные и заверенные Программа и методика испытательных работ заказчиком и специалистами Ростехнадзора регистрируется в Федеральном Агентстве.

Комиссия

Для приемочных испытаний она формируется соответствующим указом по предприятию. В комиссию должны входить представители поставщика комплектующих частей, заказчика, проектной организации, разработчика, органов технадзора и организаций, занимающихся монтажными и Утверждается комиссия профильным министерством.

В своей работе комиссия использует следующие документы:

• техническое задание на создание оборудования (машины, системы);
• протокол предварительных испытаний;
• исполнительную документацию по проведению монтажа;
• программу приемочных испытаний;
• акты (при необходимости);
• рабочие журналы с опытных тестов;
• акты приемки с них и завершения;
• техническую документацию на оборудование (машину, систему).

Перед приемочными испытаниями системную документацию и техническую дорабатывают согласно замечаниям протокола проведения предварительных испытаний и акта о завершении опытных тестов.

Предприятие-производитель и проектирующая организация должны предоставить приемочной комиссии:

• материалы проведенных предварительных испытаний;
• опытные объекты, удачно прошедшие предварительные испытания;
• рецензии, заключения экспертов, патенты, авторские свидетельства, оформленные в процессе приемочных испытаний на образец разработки;
• прочие материалы, утвержденные методиками испытаний для определенных видов объектов и типовыми программами.

Проверка

Это один из главных пунктов приемочных испытаний. Они не должны дублировать предыдущие этапы, а сроки их проведения сжаты.

Приемочные испытания включают в себя проверку:

• качества и полноты реализации функций оборудования (машины, системы) в соответствии с техническим заданием;
• работы обслуживающего персонала в диалоговом режиме;
• исполнения любого требования, относящегося к оборудованию (машине, системе);
• комплектности эксплуатационной и сопроводительной документации, и их качества;
• методов и средств, необходимых для восстановления работоспособности объекта после возможных отказов.

Если испытываются два и более объекта, обладающих сходными характеристиками, то для испытаний создаются одинаковые условия.

На протяжении приемочных испытаний не проводятся исследования на долговечность и надежность, но полученные по ходу тестов показатели должны заноситься в соответствующие акты.

Окончание испытаний

Приемочные испытания завершаются технической экспертизой. То есть, объект разбирается, и устанавливаются техническое состояние его элементов (узлов), а также трудоемкость разборки и сборки всего объекта исследования.

По окончании работ комиссия разрабатывает и составляет протокол проведённых испытаний. На его основе далее будет приемки. В случае необходимости комиссия определяет объем доработки оборудования (машины, системы) и/или технической документации, а также дает рекомендации по запуску тестируемого объекта в серийное производство.

Если это невозможно, то акт проведения приемочных испытаний дополняется предложениями по совершенствованию изделия, повторному приемочному испытанию или требованием по прекращению работ над объектом.

Акты и результаты

Акты о приемке объекта утверждает руководство предприятия, назначившее комиссию для проведения испытаний.

Методика приемочных испытаний рекомендует в случае необходимости рассмотреть результаты проведенных испытаний на научно-техническом совете профильного министерства или предприятия, разрабатывающего объект совместно с заказчиком (то есть еще до утверждения акта приемки).

Решение о запуске испытанных объектов в серию принимается на основании материалов и рекомендаций приемочной комиссии и/или научно-технического совета приказом по министерству. В нем обязательно указывается объем производства, и даются рекомендации по внедрению.

Акт приемочных испытаний

Четыре года назад были отменены унифицированные формы первичных документов. Это дало организациям право разрабатывать собственные шаблоны любого документа. Главное, при этом соблюдать следующие требования:

• Подписывается документ всеми лицами, его составившими. Если одно из них действует по доверенности, это необходимо отразить в акте.
• На законность акта не влияет, оформлен он на обычном листе писчей бумаги или на фирменном бланке. Как, кстати, и то, от руки написан документ или набран на компьютере (главное - «живые» подписи).
• Штампы и печати ставятся на документ, если это прописано в уставе и/или учетной политике организации.
• Логически акт имеет три части: начало (так называемую шапку - дата, название, место составления), основную часть и заключение.

Количество экземпляров документов равно количеству подписавших его сторон. Каждый из них имеет одинаковый правовой статус и идентичный текст. Информация об акте заносится в специализированный журнал учета документации организации.

Ошибок и описок в документе о проведении приемочных испытаний быть не должно. Потому как он может быть не только основанием для постановки объекта на баланс организации или его списания, но и основным подтверждающим документом при обращении с исковым заявлением в судебную инстанцию.

По центру страницы пишется название документа, ниже - место составления (город, поселок и т. д.) и дата.

Основная часть акта содержит следующую информацию:

• Состав комиссии . Указывается предприятие (организация, министерство), представители, которых будут подписывать документ, далее их должности и полные фамилия, имя и отчество.
• Наименование объекта и реальный адрес его монтажа.
• Подробно расписанный перечень испытательных работ (оформляется в виде списка или таблицы) с информацией об условиях прохождения испытаний.
• В случае обнаружения недостатков их, как и предложения по устранению, вносят либо ниже, либо оформляют приложение к акту.
• Акт приемочных испытаний (образец приведен ниже) заканчивается выводами комиссии о дееспособности или недееспособности испытуемого объекта.

Мнение какого-либо члена комиссии, отличное от остальных, обязательно прописывается либо в самом акте (отдельным пунктом), либо в приложении к нему. Все сопровождающие акт бумаги тоже перечисляются в нем.

И только после этого все участники составления документа ставят свои подписи и расшифровывают их.

Завершение работ

Подписанный акт входит в комплект объект, который проходит испытания. Хранится акт либо в соответствии с действующим законодательством, либо в порядке, установленном нормативными актами организации.

Для преодоления проблемы малых вероятностей разработаны методы ускоренных испытаний . В рамках ускоренных испытаний можно выделить два подхода.

Первый подход предполагает испытания в условиях, когда используются факторы, ускоряющие процесс возникновения отказов, сбоев, ошибок, напримерповышение температуры, влажности, увеличение вибрации и т.п. При этом предварительно должны быть получены зависимости изменения показателей безопасности от изменения ускоряющего фактора в нормальных и форсированных режимах, что является задачей не меньшей сложности, чем обычные испытания. Эти зависимости часто имеют характер корреляционных связей, а это означает, что с их помощью можно установить не строго определенное значение показателя надежности, а область его возможных значений. Испытания в форсированных условиях могут привести к разрушению изделия, при котором возникают физико-химические процессы, не характерные для нормальных условий функционирования. Кроме того, использование ускоряющих факторов может не дать значительного ускоряющего эффекта. Поэтому целесообразен второй подход.

Второй подход предполагает использование методов понижения дисперсии, и в частности метода существенной выборки . Данный метод, как и другие методы понижения дисперсии, заключаются в искусственном повышении вероятностей ошибок и сбоев путем их генерации и последующего пересчета на реальный режим функционирования. Методы понижения дисперсии получили значительное распространение в имитационном моделировании систем, когда аналитические расчеты либо затруднительны, либо просто невозможны вследствие сложности анализируемых систем.

Как известно, моделирование есть средство изучения системы путем замены ее более удобной для экспериментального исследования системой (моделью), сохраняющей существенные черты оригинала, и испытания модели методом проб. Модель воспроизводит описание системы с большими или меньшими упрощениями. При этом должен достигаться разумный компромисс между точностью воспроизведения и сложностью необходимых для этого средств.

Методы программной имитации случайных процессов реализуют имитационное моделирование систем. При этом случайные воздействия искусственно воспроизводятся программными или физическими датчиками, включенными в общую схему моделирования.

Традиционный способ программной имитации случайных функций любой сложности сводится к генерации некоторых стандартных (базовых) процессов. Наиболее часто применяемым базовым воздействием при цифровом моделировании является последовательность чисел v 0 , ..., v n , представляющих собой реализацию независимых равномерно распределенных в интервале (0, 1) случайных событий. Фактически в силу ряда причин используется псевдослучайная последовательность равномерно распределенных чисел, так как она имеет циклический характер. На основе данной последовательности путем некоторых преобразований может быть получена квазислучайная последовательность случайных чисел (дискретных и непрерывных), имеющих любое распределение вероятностей. Так, для генерации непрерывных случайных воздействий наиболее распространенным методом является метод обратной функции, в соответствии с которым случайная величина w, имеющая распределение вероятностей с монотонной функцией F, генерируется из равномерно распределенной случайной величины v по формуле iv = F _1 (v). Например, случайная величина с экспоненциальным распределением имитируется по формуле w = -A _1 ln(v/A.), где X - интенсивность отказов.

Существуют и другие методы генерации случайных воздействий: метод исключения, метод композиции и т.п. Для некоторых распределений (например,для нормального распределения вероятностей и др.), используются специальные методы, ориентированные только на данный класс распределений. Так, при генерации нормально распределенных случайных чисел с математическим ожиданием т и среднеквадратическим отклонением а используется свойство сходимости сумм независимых случайных величин к нормальному распределению, т.е.

где п - количество реализаций равномерно распределенных в интервале (0, 1) случайных чисел, необходимое для получения одного нормально распределенного числа.

Таким образом, при имитационном моделировании генерируются случайные воздействия на модель системы с заданными законами распределения, в результате действия которых определяются значения случайного выходного параметра или параметров анализируемой системы.

ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

РАЗРАБОТАНЫ Государственным комитетом СССР по стандартам ИСПОЛНИТЕЛИ

В.Ф. Курочкин, А.И. Кубарев, Е.И. Бурдасов, И.З. Аронов, Ж.Н. Буденная, К.А. Криштоф, Н.А. Сачкова, Т.Н. Дельнова, А.И. Кусков, Р.В. Кугель, В.П. Важдаев, К.И. Кузьмин, Л.Я. Подольский, Л.П. Лозицкий, А.Н. Ветров, В.Ф. Лопшов, В.Н. Любушкина, В.К. Медвежникова

Утверждены Постановлением Госстандарта от 10 октября 1983 г. № 4903, срок введения установлен с 1 января 1985 г.

Настоящие методические указания распространяются на изделия машиностроения и приборостроения и устанавливают основные принципы ускорения испытаний на надежность, которые рекомендуется применять при разработке нормативно-методической (программы и методики) и технической (испытательное оборудование) основ системы государственных испытаний продукции по ГОСТ 25051.0-81.

Основные понятия в области ускоренных испытаний на надежность и их определения приведены в справочном приложении.

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Принцип или сочетание принципов ускорения испытаний на надежность устанавливают в типовых программах и методиках головные организации по государственным испытаниям для закрепленных за ними видов изделий или по их поручению разработчик продукции.

1.2. Установленные по п. 1.1 принципы ускорения должны применяться при разработке методов испытаний на надежность для включения в конструкторские (ПМ, ТУ) и нормативно-технические (стандарты вида ОТУ, ТУ, методов испытаний) документы на конкретные виды изделий.

1.3. Выбор принципа или сочетания принципов ускорения испытаний на надежность должен обеспечить максимальное возможное сокращение продолжительности испытаний с воспроизведением отказов при их наличии в последовательности и номенклатуре, характерных для нормальных условий испытаний.

сокращения перерывов в работе;

исключения холостых ходов;

устранения простоев;

сокращения времени на вспомогательные работы;

исключения нерабочих климатических периодов и т.п.

Коэффициент пересчета показателей надежности, выраженных через календарную продолжительность, определяют по методу равных вероятностей (черт. 1), который заключается в следующем. На стадии предварительных исследований берут две случайные выборки из одной и той же партии изделий. Одна из них испытывается в нормальных условиях, другая - в режиме ускоренных испытаний. В процессе испытаний фиксируются моменты отказа изделий. По полученным экспериментальным данным находится функция K 1,p (см. черт. 1 ) как геометрическое место точек, соответствующих равным квантилям р. Чтобы убедиться, что функция K 1,p , будет инвариантом производства, необходимо повторить эксперимент на нескольких партиях. При наличии функции K 1,p результаты ускоренных испытаний любой другой выборки приводятся к нормальным условиям.

Если же показатель надежности подсчитывают по наработке, то коэффициент пересчета равен единице.

Пересчет показателей надежности по методу равных вероятностей

С и С* - срок службы при нормальных и ускоренных испытаниях, соответственно; Р - вероятность недостижения предельного состояния; K 1,p - функция пересчета

2.2.2. Экстраполяцию по наработке осуществляют на основе модели отказов, параметры которой оценивают по результатам усеченных испытаний.

Различают модели отказов, основанные на изучении закономерности изменения выходных параметров и статистики отказов изделия.

2.2.2.1. Параметрическая модель (вариант) представлена на черт. 2 . Здесь вероятность отказа F (t ) определяется характером изменения выходного параметра X . В начальный момент (t= 0) для выборки изделий объемом N имеет место рассеивание выходного параметра f (X 0) относительно среднего значения X 0 . По мере увеличения наработки выходной параметр изменяется в соответствии с протеканием деградационных процессов. В общем случае существенное изменение параметра X может начаться после некоторой наработки t в и протекать со случайной скоростью, изменяющейся во времени, v x = dx/d t. Измеряя выходной параметр изделий в момент усечения испытаний t y , можно получить плотность распределения значений выходного параметра f (x,t ), которая определяет вероятность выхода параметра X за границу Х max , т.е. вероятность отказа F (t ) = 1 - P (t ).

2.2.2.2. Цензурированная модель основана на регистрации моментов отказов до усечения испытаний, что приводит к получению выборки, представляющей собой наработки всех N объектов испытаний как отказавших, так и оставшихся работоспособными.

Различают цензурирование двух типов:

тип I - прекращение испытаний при заданной наработке;

тип II - при заданном количестве отказов.

Параметрическая модель (вариант)

X - ?(t ) - выходной параметр изделия; Х max - предельное допустимое значение выходного параметра; f (X 0) - плотность распределения выходного параметра в начале испытаний; t в - начало старения, износа и т.д.; f (t ) - плотность распределения наработок до отказа; F (t ) = 1 - P (t ) - вероятность отказа; f (x,t ) - плотность распределения выходного параметра; f (v x) - плотность распределения скорости изменения выходного параметра; t - наработка; t у - момент усечения испытаний

2.2.2.3. Коэффициент ускорения испытаний при экстраполяции по наработке

где C N,N - продолжительность испытаний, соответствующая наработке t N,N - последнего образца в упорядоченной выборке объема N ;

C r,N - то же, для r -го образца;

С у - то же, для момента усечения;

М - оператор математического ожидания.

Коэффициент пересчета показателей надежности, выраженных через наработку, равен единице. Если показатель надежности подсчитывают по календарной продолжительности, то коэффициент пересчета определяют по методу равных вероятностей (см. черт. 1 ).

2.3. Ускорения испытаний в форсированном режиме достигают интенсификацией деградационных процессов. Различают две группы принципов форсирования испытаний, отличающиеся способом пересчета их результатов на нормальные условия;

требующие предварительного определения коэффициента пересчета;

позволяющие оценивать результаты испытаний без предварительного определения коэффициента пересчета.

2.3.1. К группе принципов, требующих предварительного определения коэффициента пересчета, относят:

усечение спектра нагрузок;

повышение скорости приложения нагрузок;

принцип сравнения.

2.3.1.1. Усечение спектра нагрузок заключается в исключении части нагрузок, не оказывающих заметного повреждающего действия (в чем следует предварительно убедиться) на объект испытаний, что приводит к повышению среднего уровня нагрузок и, следовательно, более быстрому исчерпанию ресурса.

Частным случаем усечения спектра нагрузок является исключение установившейся части рабочего цикла (режим «пуск-остановка», «разгон-торможение» и т.п.), т.е. работа в неустановившемся режиме.

2.3.1.2. Повышение скорости приложения нагрузок осуществляется на основе увеличения частоты циклического нагружения или скорости движения под нагрузкой. Предварительно убеждаются, что увеличение частоты нагружения (усталость) или скорости скольжения (износ) не искажают природу отказов.

2.3.1.3. Принцип сравнения основан на использовании данных об аналогичных изделиях. В зависимости от имеющейся информации оценка надежности изделий производится следующими способами:

сравнением показателей надежности двух видов изделий по результатам только форсированных испытаний;

сравнением показателей надежности изделия в форсированном режиме с результатами испытаний в этом и нормальном режимах изделия-аналога;

пересчетом результатов испытаний изделия в форсированном режиме к нормальному режиму по имеющейся зависимости показателей надежности от уровня нагрузки.

2.3.2. К группе принципов, не требующих предварительного определения коэффициента пересчета, относят:

экстраполяцию по нагрузке;

принцип «доламывания»;

принцип запросов.

2.3.2.1. Примерами принципа экстраполяции по нагрузке служат методы оценки предела выносливости (методы Шварева, Штромейера, Муратова, Про, Нэдэшана и т.д.). При использовании методов экстраполяции необходимо уделять серьезное внимание достоверности определения параметров зависимостей, правомерности выбора их вида, оценке допустимых пределов экстраполяции и выбору интервала варьирования переменных в эксперименте.

2.3.2.2. Принцип «доламывания» заключается в следующем. Изделия, имеющие различную наработку в нормальном режиме, доводят до отказа (предельного состояния) в форсированном режиме. В форсированном же режиме определяют показатели надежности новых изделий (не имеющих наработки в нормальном режиме). На основании этих сведений определяют показатели надежности в нормальном режиме, используя подходящую теорию накопления повреждений. Возможна и другая последовательность нагружения - сначала в форсированном, затем - в нормальном режимах.

2.3.2.3. Принцип запросов применяется в случаях, когда возможно измерение выходного параметра, выход которого за допустимые пределы означает отказ. В ходе испытаний нормальные и форсированные режимы нагружения чередуются.

2.3.3. Коэффициент ускорения испытаний подсчитывается по формуле (1 ), где C N,N * означает продолжительность форсированных испытании.

Коэффициенты пересчета показателей надежности определяют по методу равных вероятностей.

Для элементов изделия, испытываемого в нескольких различных нормальных и форсированных режимах (например, для обеспечения «синхронности» накопления повреждений), коэффициент пересчета показателей надежности (типа «средний») определяется по формуле

(3)

где? i , ? j - доли наработки в i -м нормальном и j -м форсированном режимах, соответственно;

K ji = 1 / K ij - коэффициент пересчета от j -го форсированного режима к i -му нормальному;

K i - коэффициент пересчета от комплексного форсированного режима к i -му нормальному;

K j - коэффициент пересчета от j -го форсированного к комплексному нормальному.

Из (3 ) вытекают два часто применяемых частных случая:

когда нормальный режим один, а форсированных несколько, и

,

когда нормальных режимов несколько, а форсированный только один.

2.4. Перечисленные принципы ускорения испытаний могут быть использованы как индивидуально, так и в любом сочетании. Если взаимное влияние принципов отсутствует, то коэффициент ускорения при их совместном применении

где K q - коэффициент ускорения испытаний при использовании q- го принципа;

Количество использованных принципов.

3 . ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСКОРЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Контрольные испытания, целью которых является подтверждение нормированных показателей надежности, осуществляют по методам:

доверительных интервалов (одно- или двусторонних);

сравнения тотечных оценок и дисперсий показателей надежности;

статистического приемочного контроля.

3.2. Для двух первых методов используют принципы ускорения и коэффициенты ускорения и пересчета, изложенные в разд. 2 .

3.3. При статистическом приемочном контроле используют принципы ускорения, изложенные в разд. 2 . Коэффициент ускорения испытаний

где С н - продолжительность нормальных испытаний;

С у - продолжительность ускоренных испытаний.

4 . ТРЕБОВАНИЯ К РАЗРАБОТКЕ МЕТОДОВ УСКОРЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Ускорение испытаний, как правило, основано на использовании априорных сведений о надежности объекта испытаний. Для получения этих сведений необходимо провести предварительные исследования, включающие в общем случае следующие этапы:

исследование условий работы изделия;

исследование эксплуатационной нагруженности изделия;

исследование надежности в эксплуатации;

изучение характера и причин отказов;

выбор принципа ускорения, условий и режимов испытаний;

выбор, а при необходимости, разработка и создание испытательного оборудования;

проведение ускоренных испытаний на надежность;

анализ результатов предварительных исследований, установление их адекватности, сопоставление с результатами эксплуатационных наблюдений, разработка модели отказов и определение функции пересчета на нормальные условия.

4.2. Исследование условий работы изделия заключается в рассмотрении существующих вариантов использования изделия с целью выбора типичных условий его эксплуатации и установления их статистических характеристик.

4.3. Исследование эксплуатационной нагруженности элементов изделия следует проводить как в типичных, так и экстремальных условиях эксплуатации по ГОСТ 23603-79, ГОСТ 23604-79 и ГОСТ 23605-79.

4.4. Результаты исследования надежности в эксплуатации должны быть увязаны с результатами работ по пп. 4.2 и 4.3 общностью условий эксплуатации.

4.5. На основании совместного анализа нагруженности элементов изделия, характера и причин их отказов выбирается один или сочетание нескольких принципов ускорения испытаний.

4.6. Объектами предварительных исследований выбирают изделия серийного производства, а результатом разработки является методика, распространяющаяся на группу однородных изделий, в которую входят упомянутые серийные изделия. Приемлемость методики для изделий других типов, в том числе и новых, должна быть подтверждена анализом различий объектов или условий их эксплуатации. При этом возможна корректировка ранее разработанной методики.

4.7. Количество объектов для предварительных исследований должно быть выбрано из условия получения коэффициента пересчета на нормальные условия, обеспечивающего выполнение требований п. 1.4 .

ПРИЛОЖЕНИЕ

Справочное

ТЕРМИНЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЯХ, И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Ускоренные испытания изделий машиностроения на надежность. Вып. 2. - М: Изд-во стандартов, 1969.

Проников А.С., Дунин-Барковский И.В. Классификация методов испытаний машин на надежность. - Надежность и контроль качества, 1969, № 1, с 10 - 24.

Перроте А.И., Карташов Г.Д., Цветаев К.Н. Основы ускоренных испытаний радиоэлементов на надежность. - М.: Советское радио, 1968.

Методические вопросы исследований прочности деталей тракторов и других самоходных машин. / Труды НАТИ, вып. 195. М., НАТИ 1968.

Ускоренные испытания на надежность. Стендовые испытания траншейных экскаваторов / Труды ВНИИНМАШ, вып. 10. - М.: Изд-во стандартов, 1974.

Бурдасов Е.И., Кисиль В.В. Метод оценки эксплуатационной долговечности амортизаторов подвески силового агрегата автомобиля. - Каучук и резина. 1974. № 7, с. 29 - 31.

Яценко Н.Н., Шалдыкин В.П. Оптимальное планирование испытаний на автополигоне. - Автомобильная промышленность, 1974, № 7, с. 14 - 17.

Анилович В.Я., Сычев И.П. К определению коэффициента перехода от результатов стендовых испытаний к результатам испытаний в эксплуатационных условиях. - Вестник машиностроения, 1969, № 6, с. 28 - 30.

Величкин И.Н., Кугель Р.В., Дмитриченко С.С., Дьяков И.Я. Ускоренные испытания надежности, тракторов, их агрегатов и узлов. - Тракторы и сельхозмашины, 1975, № 11, с. 31 - 33.

Майоров А.В., Потюков Н.П. Планирование и проведение ускоренных испытаний на надежность устройств электронной автоматики. - М.: Радио и связь, 1982.

Выбор методов и средств сравнительных испытаний на надежность изделий машиностроения при аттестации. Методы ускоренных испытаний. MP 37-82. - М., ВНИИНМАШ, 1982.