Введение. Эксплуатационные испытания выполняются  с целью определения  показателей надёжности машин для планирования производственной деятельности, а также для оценки соответствия  установленных значений нормативным требованиям . Обоснованная методика сбора и обработки информации позволяет получить достоверные сведения о режимах и условиях работы изделий, причинах отказов и их физической сущности . Испытания на надёжность в условиях эксплуатации связаны с организационными трудностями и требуют продолжительных наблюдений, в тоже время при ограниченном объёме выборки сложно обеспечить статистическую однородность партии изделий . Планирование испытаний предусматривает выбор типа плана испытаний, определение числа объектов испытаний и условий их проведения. При определении показателей надежности применяют параметрические методы оценки, при которых сначала оценивают параметры закона распределения, а затем определяют показатель надежности как функцию от оцененных параметров. Исходными данными для расчета объема испытаний являются план испытаний, предельная относительная ошибка, доверительная вероятность, вид закона распределения случайной величины, коэффициент вариации, объем совокупности. При усечении по времени испытания ведут до появления достаточной доли отказавших объектов из общего числа поставленных на испытание. Случайность возникновения неисправностей приводит к тому, что оценка достоверности этого события имеет также вероятностный характер . Погрешности при определении показателей надёжности объектов результате эксплуатационных наблюдений возникают вследствие ограниченности объёма выборки (статистическая погрешность) и потери части информации об отказах (систематическая погрешность). Точность результатов характеризуется их близостью к действительным значениям в конкретных условиях испытания.

Методика. Ранее проведёнными исследованиями были определены показатели безотказности 39 тракторных дизелей Д-240 . За период наблюдения выявлено суммарно 257 отказов. Показатели безотказности определялись по установленным методикам, а их закономерности регрессионным и корреляционным анализом. Используя полученные данные для решения поставленной задачи, анализируем 5 методов испытания техники:

1. План испытаний NUT- одно­временно испытывают N объектов до наработки Т, отказав­шие элементы не заменяют.
2. План испытаний NRT- одно­временно испытывают N объектов до наработки Т, отказав­шие элементы заменяют.
3. План испытаний NUr — одно­временно испытывают N объектов до заданного числа отказов r, отказав­шие элементы не заменяют.
4. План испытаний NRr — одно­временно испытывают N объектов до заданного числа отказов r, отказав­шие элементы заменяют.
5. План испытаний NUN — одно­временно испытывают N объектов до ресурсного отказа, отказав­шие объекты не заменяют.

Результаты. Для двигателей Д-240 нормируется 2,5 отказа за 1000 моточасов, эти значения принимаем в качестве граничных условий планов испытаний. По составленной таким образом исходной информации установлены закономерности изменения безотказности объектов наблюдения (рис. 1).

Рисунок 1. Вероятность безотказной работы двигателей при планах испытаний: 1 — NUT, 2 — NUr, 3 — NRr, 4 — NRT и 5 — NUN

Зависимости имеют экспоненциальное распределение, поскольку значительная часть неисправностей (более 50%) проявляется в начальный период работы двигателей. Для планов NUT и NUr графики совпадают, так как первые отказы у всех двигателей происходят до 1000 моточасов. Далее была выполнена оценка погрешности полученных зависимостей (рис. 2).

Рисунок 2. Зависимость относительной ошибки аппроксимации функции P(t) от планов испытаний

Как следует из графика, предельная ошибка опытов достигается при плане NRT, а достаточно высокая при плане NUN. Одним из основных показателей безотказности является наработка на отказ, которая показывает продолжительность периодов работоспособности изделия. Динамика этого процесса за первую тысячу моточасов показана на рис. 3.

Рисунок 3.  Изменение наработки на отказ двигателей при планах испытаний: 1 — NUT, 2 — NUr, 3 — NRr, 4 — NRT и 5 — NUN

Интенсивность отказов высокая с начала эксплуатации двигателей, а затем постепенно стабилизируется, что свидетельствует о значительной дефектности их ремонта. Наработка на отказ также возрастает экспоненциально, а изменение его среднего значения и точности определения приведены на рис. 4.

Рисунок 4. Зависимость средней наработки на отказ и относительной ошибки её оценки от планов испытаний

Заключение. При полных испытаниях показатель соответствует нормативу, а при других планах он ниже более чем на 20%, т.е. в этом случае может быть принято ошибочное решение о годности двигателей. Это связано с тем, что по планам NUT, NUr, NRr и NRT наработка на отказ рассчитывается за первую тысячу моточасов, а по последнему — за несколько и это является более объективной оценкой. В данном случае отклонение от действительного значения ещё больше при планах с сокращённым периодом наблюдения. Таким образом, для получения объективных оценок показателей надёжности технических устройств целесообразно проводить полные испытания, а также возможно применение плана NRT при ожидаемой ошибке до 20%.