Лекции в электронном виде

Лекция 1

11.10.2005

ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ДУ НА ЭТАПЕ КОНСТРУКТОРСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Раздел 1. задачи испытания.

1. оценка вероятности отказа ДУ по результатам натурных огневых испытаний

2. работа конструкции и технологии изготовления с целью устранения выявленных недостатков.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ В ТЗ

1 тип: параметры отказа, такие как P, I_уд, глубина дросселирования.

2 тип: параметры функционирования, такие как p_k, вибрации, расход.

Существенное превышение параметров ведет к разрушению ДУ.

РЕГРЕССИОННАЯ МОДЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ДУ

Регрессионный анализ – это совокупность математических и статистических методов определения по результатам испытаний связей выходных параметров изучаемого объекта с входными при наличии шумов от самого объекта.

Этапы анализа:

1. определение совокупности выходных параметров, называемых откликом или целевыми функциям

2. анализ и выбор внешних и внутренних параметров и уровни их варьирования

3. разработка формализованной схемы математической модели

4. планирование многофакторного эксперимента

5. количественная оценка параметров модели

6. проверка регрессионной модели на адекватность

7. оценка соответствия выходных параметров ДУ требованиям ТЗ.

ТРЕБОВАНИЯ К ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ

1. она должна выражаться количественно

2. быть однозначной в статическом смысле

3. быть эффективной в статическом смысле

4. существовать для всех возможных состоянии объекта

5. описываться зависимостью от входных факторов возможно более низкой степенью.

ТРЕБОВАНИЯ К ВХОДНЫМ ПАРАМЕТРАМ

Фактор – это измеряемая величина, принимающее при экспериментах определенное значение (уровня), характеризующая уровень воздействия на объект.

Фактор могут быть внешние (условия работы) и внутренние (конструктивно-технологические характеристики). Различают количественные и качественные факторы.

Факторное производство – это совокупность всех значений, которые может принимать фактор или совокупность областей определения всех факторов.

1. фактор должен быть существенным, количественным, контролируемым.

2. фактор должен быть управляемым или операционным

3. однозначность

Совокупность факторов должна удовлетворять требованиям:

1. входящие в совокупность факторы должны быть совместимы

2. факторы должны быть независимы

3. совокупность факторов должна быть полной

СТРУКТУРА РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ

Выходные факторы X_i (j = 1..k)

Математическое ожидание M(y) = F (X₁, X₂ … X_k)

ПЛАНИРОВАНИЕ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Оптимальное планирование эксперимента – это определение набора факторов, позволяющих при min числе опытов получить наиболее достоверную модель объекта или явления.

Основной уровень варьирования факторов – это центральная точка области эксперимента, чаще всего номинальное значение фактора, приводящая к номинальному значению целевого параметра.

(X_i)_н – номинальное; (X_i)_max – max

ТРЕБОВАНИЯ К ПЛАНОВОМУ ЭКСПЕРИМЕНТУ

1. минимум числа опытов (чтобы получить представление)

2. композиционность

3. ортогональность – независимость оценок параметров моделей друг от друга

4. ротабельность – независимость точности регрессионной модели от радиуса, проведенного из центра эксперимента к целевой функции.

ПОЛНОФАКТОРНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ

ПФЭ – эксперимент, в котором реализованы все возможные сочетания факторов.

n = p^k, где p – число, k – количество факторов.

N_опыта X₁ X₂

1 -1 -1

2 +1 -1

3 -1 +1

4 +1 +1

ДРОБНОФАКТОРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

n = k+1 для линейной модели

Степень избыточности f = n – (k+1).

Так как для ДБФЭ уменьшается объем факторного производства, то ухудшается способность проведения эксперимента.

КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПЛАН

1. опыт составляется в соответствии с планом ДБФЭ

2. для проверки линейной модели проводят адекватность в центре плана

3. при неудовлетворительной проверки модели квадратного уравнения дополнительно ставится еще 6 опытов.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ

Эта оценка проводится по результатам эксперимента, который был проведен в соответствии с планированием.

а) оценка воспроизводимости и стационарности. Стационарность – неизменность закона распределения целевого параметра. Воспроизводимость – неизменность закона распределения целевого параметра от времени изготовления и испытаний.

б) производимость и расчет коэффициента на значимость

в) расчет коэффициента регрессии модели.

ПРОВЕРКА РЕГРЕССИОННОЙ МОДЕЛИ НА АДЕКВАТНОСТЬ

Соответствие модели экспериментальным данным. Квадрат отклонения = ошибке. Эта проверка возможна, когда количество опытов хотя бы на единицу больше числа экспериментов. f_адекв = n – (k+1) > 0

ДИСПЕРСИОННАЯ АДЕКВАТНОСТЬ

D_адекв = 1/f­_адеквE|(y_i)_эксп ­– (y_i)_теор|

Критерий Фишера:

F_эксп = D_адек/ D_эксп < F_табл(f_адек,f_воспр).

При неадекватной модели возможны варианты решений: 1) уменьшение вариантов варьирования; 2) перенос центра планирования эксперимента; 3) использование моделей более высокого порядка.

ОЦЕНКА СООТВЕСТВИЯ ВЫХОДНЫХ ПАРАМЕТРОВ ДУ ТРЕБОВАНИЯМ ТЗ

Если доверительная зона y_н … y_e ghb x_i укладывается в (y_min … y_max), то требования ТЗ считаются выполненными, иначе требования не выполнены и ДУ является недоработанной.

Лекция 2

18.10.05

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Отработка – комплекс организационно-технических и научных мероприятий по обеспечению экспериментального определения показателей качества изделия и соответствия его характеристик ТЗ во всем диапазоне эксплуатационных условий.

Надежность – свойство двигателя сохранять работоспособность в течение заданного времени при заданных условиях эксплуатации.

ТЗ – описательный образ того, что сделать разработчик (параметры в ТЗ – установленные).

Изделие – продукция, которая поставляется потребителю.

Объект – все то на что направлено действие разработчика.

Образец – изделие, изготовленное промышленным способом в одном или нескольких экземплярах (партия) с целью опытной проверки или контроля конструктивно-технологических свойств или качеств, предусмотренных в ТЗ.

Модель – образ того, что мы хотим получить (заменяет объект при его исследовании).

Все то, что выделяет объект из других – качество (совокупность свойств и меры полезности продукции).

Показатели качества – свойства, которые могут быть определены качественно.

Критерии качества – условия сравнения показателей качества. Наиболее значимые показатели качества для данного изделия – параметры.

Характеристика – связь между параметрами и показателями.

Экспериментальное определение – испытание. Испытание – экспериментальное определение показателей качества и значений параметров изделия в процессе его функционирования или при имитации условий его эксплуатации, а также при воспроизведении действий на продукцию по заданной программе.

Испытание РД – работа РД или воздействие на него специальных нагрузок с целью получения информации о его состоянии или с целью изучения процессов, протекающих в двигателе.

Работа РД – выполнение двигателем операций по созданию тяги или изменению ее значения или направления и обеспечения работы других составных частей, аппарата, предназначенного для перемещения в соответствие с требованием ТЗ.

Эксплуатации РД – процесс или совокупность процессов транспортировки, хранения, подготовки и ожидания применения и применения по назначению.

Техническое состояние изделия – совокупность условий, свойств и параметров, регламентирующих или обеспечивающих протекание процессов, необходимых для работы двигателя и обеспечивающих стойкость к создаваемым при этом нагрузкам.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы или из-за нарушения требований безопасности или неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой или из-за необходимости кап.ремонта.

Работоспособное состояние РД – состояние, при котором он способен создавать тягу установленного значения и направления, выполняя установленные требования по обеспечению установленного I_y и k_m, а также условий работы других частей аппарата, предназначенного для перемещения.

Безотказность – свойство ДУ находиться в работоспособном состоянии по завершению изготовления непрерывно сохранять его при установленных условиях эксплуатации течение рабочего ресурса или установленной контр.работе.

Отказ ДУ – событие при эксплуатации или испытании РД, заключающееся нарушении работоспособного состояния по завершении его изготовления или выявления неработоспособного состояния до начала эксплуатации.

Временные характеристики: ресурс (продолжительность или число циклов включений или число цикло срабатывания).

Срок службы – календарный срок эксплуатации изделия (от нач. до пред. сост.)

Испытание как процесс реализуется в системе отработки, которая включает в себя комплекс средств, объект испытания и исполнителей, действующих целенаправленно в соответствии с программой для создания двигателя, наилучшим образом удовлетворяющим требованиям ТЗ.

Основным техническим средством стенд – сооружение, оборудованное устройствами для установки изделия в определенное положение, подготовки и проведения испытания, и оснащенное средствами для получения и представления информации о его техническом состоянии.

Настройка – комплекс эксплуатационно-теоретических работ по отысканию такого положения элементов ПГС, когда реализуется заданная циклограмма.

Инструментом для получения информации о техническом состоянии контролируемого объекта является система технической диагностики.

Техническая диагностика – процесс определения технического состояния объекта или его составных частей с целью выявления вида, места и причины дефектов.

Измерение и контроль – это связывает техническая диагностика. Измерение может являться составной частью контроля. Под контроль попадают количественные методы и качественные. К количественным методам относятся измерения.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТЕНДОВ

Создание испытательных стендов осуществляется в соответствие с требованиями СНИПIII-3-81 и нормативным техническим документом отрасли. Сосуды, трубопроводы, сооружаются в соответствии с «правилами устройства и безопасного эксплуатирования сосудов и трубопроводов, работающих под давлением» (ГомГорТехнадзор).

Электрические системы и оборудование стендов эксплуатируется в соответствии с правилами технической эксплуатации энергоустановок и правилами эксплуатации (ПТБ).

При проектировании стендов решаются 2 задачи: 1) разработка технического комплекса и оборудование средствами диагностики; 2) проектирование помещений, боксов для размещения оборудования и исполнителей.

Технологический процесс проектирования содержит стадии: 1) подготовительную; 2) проектную (эскизное, техническое, рабочее проектирование); 3) разработка конструкторской документации узлов и агрегатов стенда; 4) сборочно-монтажные работы; 5) пусконаладочные работы, межведомственные испытания, отладочные испытания; 6) паспортизация систем, составных частей стенда и сдача заказчику.

С целью оптимизации процесса проектирования стадии разбиваются на несколько этапов (20-25). Нужно провести анализ существующих стендов, их блоков, чтобы унифицировать процесс проектирования. Исходным документом при проектировании является ТЗ, которое включает в себя:

I. 1) цели и назначение стенда; 2) показатели качества; 3) технико-экономические и социальные требования.

II. Перечень контролируемых параметров объекта испытаний, их физической природы, предел измерений и диапазон измерений.

III. Требования к средствам измерений и оценки контролируемых параметров с учетом норм метрологических служб.

IV. Требования к испытанию объекта (пневно, гидро и др.)

V. Требования по отображению информации (индикация, регистрация, хранение).

VI. Состав эксплуатационных воздействий, подлежащих имитации при испытании и диапазон изменения параметров этих воздействий.