A karbantartási rendszerek tervezésének és ezen belül a vizsgálati ciklusrend alapja a gépjárművek üzem közbeni viselkedése, illetve az előforduló meghibásodások gyakoriságának és okának elemzése. A meghibásodást előidéző okok sokrétűsége miatt a hasonló típusú és hasonló üzemi körülmények között működő gépjárművek a két meghibásodás közötti időtartamra különböző, ezért csak a gyakoriságanalízis alapján lehet összefoglaló következtetéseket levonni.
A meghibásodások elemzéséből megállapítható, hogy az üzemből való kiesés a következő okokra vezethető vissza:
tervezési, gyártási, felújítási és javítási hibákból eredő kiesés,
az élettartammal arányos elhasználódásból eredő (kopás, fáradás stb.) kiesés,
üzemi körülményekből adódó váratlan meghibásodásból eredő véletlenszerű kiesés.
A tervezési, gyártási, felújítási és javítási hibából eredő meghibásodás az idő függvényében csökkenő, az elhasználódásból adódó meghibásodás pedig növekvő tendenciát mutat.
A meghibásodási ráta a meghatározott időre vonatkoztatott meghibásodások százalékos számát jelenti.
0
1 T
,
ahol T0 az n darab vizsgált alkatrész átlagos élettartama:
Egy tetszőleges rendszer megbízhatósági jellemzésére több paraméter szolgálhat:
Rendelkezésre állás (nem javítható rendszereknél: túlélési valószínűség), R(t): a rendszert egy adott időpontban megfigyelve mekkora valószínűséggel lesz az működőképes.
Rendelkezésre nem állás (nem javítható rendszereknél: meghibásodási valószínűség), Q(t): a rendszert egy adott időpontban megfigyelve mekkora valószínűséggel nem lesz működőképes.
Q t 1 R t
4. MŰSZAKI MEGBÍZHATÓSÁG ALKALMAZÁSA … 75
Ezen jellemzők értékei lehetnek időben konstansok és lehetnek időfüggőek, ilyenkor a konkrét időfüggvényen kívül az átlagérték és a maximális érték szolgálhat jellemzésül.
A meghibásodások gyakorisága és a gyakoriság eloszlása mindhárom szakaszban különbözik. A háromféle jelenség leírására más és más matematikai modell szükséges.
Ezért az elemzéskor a felvett adatok alapján először meg kell vizsgálni, hogy az eloszlási függvények közül melyek a legalkalmasabbak a meghibásodások törvényszerűségeinek leírására.
4.1. ábra: A meghibásodási ráta jellege
A véletlenszerű meghibásodás, ahol a = const. az exponenciális eloszlás törvényszerűségeit, a változása a Weibull eloszlást követi. A Weibull-eloszlás c<1 esetén a tervezési, gyártási, felújítási és javítási hibákból adódó meghibásodások, a c=1 a véletlenszerű meghibásodások, c>1 a degresszív növekvő meghibásodások, a c≈2 az arányosan növekvő meghibásodások, illetve a c>2,5 a progresszív növekvő meghibásodások leírására alkalmas. A normál eloszlás a hirtelen bekövetkező meghibásodásokat jellemzi.
Amennyiben a rendelkezésre álló adatokból megállapíthatjuk, hogy konkrét eloszlásuk mely ismert eloszlást közelíti meg a legjobban, meghatározható a gépjármű vagy alkatrészeinek megbízhatósága.
A műszaki megbízhatóság R(t) kifejezi az adott szerkezet vagy alkatrész üzembiztos működésének valószínűségét.
A megbízhatóság, illetve a meghibásodás valószínűsége elemzésének célja:
az új, felújított és javított alkatrészek élettartamából a jellemző meghibásodások, valamint a gépjárművek gyenge pontjainak kimutatása,
λ
76 GÉPJÁRMŰVEK ÜZEME II.
www.tankonyvtar.hu Fülep Tímea, BME
az adott időszakban várható meghibásodások mennyiségének meghatározása (tervezéshez szükséges alapadat, amely alapján megtervezhető a kapacitás-, alkatrész- és anyagszükséglet).
optimális karbantartási ciklusidő meghatározása.
Az 4.1. ábrát figyelembe véve, amikor a meghibásodások gyakorisága az állandósult periódus után ismét növekedni kezd, akkor a gépjármű gyakorlatilag elhasználódott, meghibásodásával bármely pillanatban számolni lehet. Ebből következik, hogy a felújításokat a T2 időpont körül kell elvégezni addig, amíg csak véletlenszerű meghibásodások fordulnak elő. A felújítási ciklusidő ezért az exponenciális eloszlás esetére felírt műszaki megbízhatóságból meghatározható.
e t
e a természetes logaritmus alapja.
A műszaki megbízhatóságból a meghibásodás valószínűsége:
e t meghibásodás valószínűsége és fordítva (4.2. ábra).
4.2. ábra: A műszaki megbízhatóság és a meghibásodás összefüggése
A ciklusrend kialakításakor a meghibásodás következményeitől függő megkívánt műszaki megbízhatóság alapján kell a „t” üzemidőt kiszámítani.
Az alkatrész bármilyen meghibásodása azonnal felfedésre kerül, és megindul a javítás.
(A javítás jelentheti a komponens azonos típusú, hibátlan elemre történő lecserélését is.) A definiált javítási idő elteltével a komponens ismét hibátlanul működik, egészen a következő meghibásodásig.
A rendelkezésre nem állás időfüggvénye:
4. MŰSZAKI MEGBÍZHATÓSÁG ALKALMAZÁSA … 77
ahol a komponens meghibásodási rátája és a javítási idő reciproka.
4.3. ábra: Folyamatosan figyelt, javítható komponens Q(t) függvénye A rendelkezésre nem állás átlagos értéke:
Qm ean
Amennyiben bekapcsoláskori meghibásodási valószínűséggel is számolunk, az alábbi összefüggést kapjuk a rendelkezésre nem állásra:
részt. Látható, hogy a q bekapcsolási meghibásodási valószínűség hatása most nem marad meg tetszőleges ideig, mint az előző típusoknál, hanem a javítási időtől függően, exponenciálisan tart nullához, hiszen ennél a típusnál a bekapcsolási hibát is azonnal detektáljuk.
A rendelkezésre nem állás átlagos értéke ilyenkor is:
Qm ean
Periodikusan tesztelt alkatrész hibái nem a hiba bekövetkezésekor, hanem egy előre definiált időpontban (előre definiált időintervallumonként periodikusan) lefutó tesztelés alkalmával fedődnek fel. A hiba felfedésekor azonnal megkezdődik a javítás, amely után az alkatrész ismét üzemképes lesz.
A periodikusan tesztelt komponens meghibásodási modellje talán a legkomplexebb modell, ezért több, a megadott paraméterek számának megfelelően különböző alesetekre bontottuk a vizsgálatát:
Q(t)
t
78 GÉPJÁRMŰVEK ÜZEME II.
www.tankonyvtar.hu Fülep Tímea, BME
a) Csak a minimálisan megkövetelt paraméterek adottak (, TI)
A legegyszerűbb esetben összesen két paraméter megadása szükséges: a komponens meghibásodási rátája () és a tesztelési időintervallum (TI). Ilyenkor a javítási idő közel nulla hosszúságú (elhanyagolhatóan rövid), ami azt eredményezi, hogy a tesztelés után közvetlenül az alkatrész ismét hibátlan lesz. Ez a modell extrém rövid javítási idők esetén jól használható.
A rendelkezésre nem állás időfüggvénye (4.4. ábra):
Q t 1 e t T i Ti 0,T I,2T I,
4.4. ábra: Periodikusan tesztelt komponens Q(t) függvénye Mivel Q(t) TI szerint periodikus, az átlagértéke:
Periodikusan tesztelt elemeknél gyakran alkalmazott az az eljárás, amikor a bekapcsolás utáni első teszt nem a megadott tesztciklusidő elteltével hajtódik végre, hanem annál jóval rövidebb idő után.
Ha első teszteléssel is számolunk, és a javítási időt már nem lehet elhanyagolni, az alábbi képletekhez jutunk (a képletekben TR a javítási időt, míg TF az első teszt lefutásáig eltelő időt jelenti):
4. MŰSZAKI MEGBÍZHATÓSÁG ALKALMAZÁSA … 79
A rendelkezésre nem állás átlagos értéke:
c) Az alkatrész bekapcsoláskor konstans meghibásodási valószínűséggel (q) rendelkezik Konstans bekapcsolási (tesztelés utáni újbóli üzembe-állítási) meghibásodási valószínűséggel rendelkezik, az alábbi képletek adódnak a rendelkezésre nem állásra:
A rendelkezésre nem állás átlagos értéke:
Meghibásodási ráta ismeretében határozzuk meg egy motorra vonatkozó megbízhatósági és meghibásodási valószínűségeket olyan esetben, ahol a felújítások időpontját az átlagos km-futásnak megfelelően választjuk meg. Egy személyautó motor átlagos üzemeltetési ideje: t = 600000 km-futásnak felel meg. Annak a valószínűsége, hogy a motor az átlagos üzemeltetési ideje alatt nem fog meghibásodni:
%
Az előbbi meghibásodási rátát feltételezve keressük azt az üzemidőt, amelynél a megbíz-hatóság valószínűsége 90%:
Ahhoz, hogy legalább ilyen mértékű megbízhatóságot biztosítsunk, kb. 30.000 km-enként célszerű elvégezni a kötelező átvizsgálásokat.
www.tankonyvtar.hu Horváth Tibor, BME