Свойства надежности и их показатели

Теория надежности изучает процессы старения машин, механизмов, оборудования, т.е. изменение их качества во времени.

Надежность - это свойство машины выполнять заданные функции, сохраняя во времени установленные эксплуатационные показатели в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям: использования, текущего обслуживания и ремонта, хранения и транспортирования.

Изменение показателей эксплуатационных свойств машин, приданных им при проектировании и изготовлении, обусловлено их взаимодействием с факторами, характеризующими эксплуатационные условия -нагрузочные, скоростные, климатические и др.

Поскольку качество машин неодинаково, а число эксплуатационных факторов большое и их действие на машину в каждый данный момент может быть неодинаково, то в аналитической форме это взаимодействие отразить весьма сложно и, как правило, невозможно.

Поэтому для определения количественных характеристик надежности применяют статический метод, а в качестве математического аппарата теорию вероятности.

Основным понятием теории надежности является отказ.

 

 

 

Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности машины, т.е. такое состояние, при котором машина не способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями.т ехниче ской документации (стандартами, ТУ и пр.).

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным внезапным изменением одного или нескольких заданных параметров, определяющих работоспособность машины.

К таким отказам относятся поломки (поломка листов рессор) и разрывы конструкционных материалов. Появление таких отказов объясняется возникновением таких нагрузок, на которые конструкция не рассчитана.

Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров машины. Эти отказы возникают из-за износа и старения конструкционных материалов.

Например, постепенное падение мощности двигателя из-за износа поршневых колец гильз цилиндра, потеря прогиба рессоры из-за старения металла её листов.

Независимый отказ не обусловлен отказами других элементов машины.

Зависимый отказ возникает из-за повреждений или отказов других элементов машины.

Например, отказы клапанов газораспределительного механизма двигателя могут возникать из-за дефектности самих клапанов (независимый отказ), но они возникают также из-за нарушения зазора между клапаном и толкателем (зависимый отказ).

Конструкторский отказ - отказ в результате нарушения установленных правил и норм конструирования.

Производственный отказ – в результате нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта.

Эксплуатационный отказ – в результате нарушения установленных правил и условий эксплуатации машины.

Методы устранения (замена элементов, восстановление регулировочных параметров) зависят от видов отказов. Они могут возникать, во-первых, из-за выхода из строя деталей, сборочных единиц, агрегатов, т.е. элементов конструкции, и, во-вторых, из-за разрушения взаимосвязи между работоспособными элементами, что исключает нормальное выполнение функций данной системой или механизмом.

В связи с различными причинами нарушения работоспособности безотказность машин следует рассматривать с позиций элементной и функциональной надёжности схем. К первой из них относят отказы, при устранении которых необходимо заменять элементы конструкций, а ко второй – отказы, устраняемые регулировочными, очистительными и другими аналогичными работами.

Частота появления отказов отражает свойство безотказности машины.

Устранение отказов связано с простоем машины, т.е. с исключением ее из процесса эксплуатации на некоторое время (на ремонт), а, следовательно, и с трудовыми и материальными затратами.

Простой и затраты зависят от свойства ремонтопригодности машин.

Отказ применительно к детали определяет ее ресурс в часах работы до предельного состояния. Это понятие относится к свойству долговечности.

Отказ детали не определяет, как правило, долговечность машины в целом. Однако увеличение числа отказов приводит к необходимости изъятия этой машины из эксплуатации, что и определяет ее долговечность.

Таким образом, надежность машины обуславливается свойствами безотказности, ремонтопригодности и долговечности.

Для количественной характеристики этих свойств применяют показатели надежности. Они могут быть единичными или комплексными. Единичные показатели надежности относятся к одному из свойств, а комплексные - к нескольким.

Свойство безотказности оценивают: вероятностью безотказной работы, средней наработкой на отказ, интенсивностью отказов, параметром потока отказов.

Наработка - это продолжительность или объем работы машины.

Свойство долговечности оценивают: техническим ресурсом, гамма-процентным ресурсом, средним ресурсом, назначенным ресурсом, средним ресурсом между капитальными ремонтами, средним ресурсом до списания.

Одновременно применяют показатели, отражающие сроки службы.

Срок службы - это календарная продолжительность эксплуатации машины от ее начала или возобновления эксплуатации после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Предельное состояние - это такое состояние машины, при котором ее дальнейшая эксплуатация становится невозможной по соображениям техники безопасности, невозможности выполнения своих функций, снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой, необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

Признаки (критерии) предельного состояния устанавливают документацией на данную модель машины.

Свойство ремонтопригодности оценивают вероятностью восстановления в заданное время и средним временем восстановления.

Комплексные показатели надежности - коэффициент готовности и коэффициент готовности и коэффициент технического использования, а также показатели трудоемкости и стоимости выполнения работ.

Коэффициенты готовности и технического использования оценивают простои машин при текущем обслуживании и ремонте.