ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

1.1. Основы теории надежности

а) Надежность и решение задач ускорения научно-технического прогресса.

По мере усложнения техники, расширения областей ее использования, повышения уровня автоматизации, увеличения нагрузок и скоростей роль вопросов надежности возрастает. Их решение – один из основных источников повышения эффективности техники, экономии материальных, трудовых и энергетических затрат.

Пример 1. Затраты на 10 % увеличения ресурса автомобильных шин составляют 0,2 % их стоимости. Повышение надежности шин ведет к соответствующему уменьшению потребности в них. В результате стоимость производства шин, обеспечивающих решение определенной транспортной задачи, составляет 0,898 их первоначальной стоимости.

В связи с усложнением техники существенно возросла цена возникающих при ее эксплуатации неисправностей.

Пример 2. Экскаватор Э–652 заменяет работу 150 землекопов. Один час его простоя ведет к существенным материальным потерям.

Недостаточно, высокий уровень надежности является одной из основных причин неоправданно высоких затрат на техническое обслуживание, ремонт техники и производство запасных частей.

Пример 3. Для поддержания в рабочем состоянии тракторов на ремонт и техническое обслуживание в течении срока эксплуатации затрачивается вдвое больше средств, чем на покупку нового.

б) Основные понятия надежности.

Надежность – свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Надежность – сложное комплексное, но тем не менее четко (на уровне ГОСТа) регламентируемое свойство системы.

Рассмотрим последовательно, в соответствии с причинно-следственными отношениями, основные понятия, используемые при описании надежности.

Надежность как комплексное свойство системы определяется совокупностью четырех белее простых свойств, а именно: безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью. Причем в зависимости от особенностей конструкции и функционирования системы то или иное свойство (или свойства) в состав надежности может не входить. Например, если подшипник качения не подлежит ремонту, то ремонтопригодность не включается в свойство надежности. Классификация свойств надежности приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1.

Безотказность – свойство системы непрерывно сохранять работоспособное состояние при функционировании в течение некоторого (заданного) времени или некоторой (заданной) наработки.

Долговечность – свойство системы функционировать до предельного состояния при установленном порядке технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению предотказных состояний, отказов и повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство системы сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортировки.

При определении свойств надежности использовались понятия, определяющие различные состояния системы. Классификация их привидена на рис. 1.2.

Рис. 1.2.

Исправное – состояние системы, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям, установленным как в отношении основных параметров, характеризующих функционирование системы, так и в отношении второстепенных параметров, характеризующих удобства эксплуатации, внешний вид и т.п.

Неисправное – состояние системы, при котором она в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, установленных как в отношении основных, так и второстепенных параметров.

Работоспособное – состояние системы, при котором она в данный момент времени соответствует всем требованиям установленным в отношении основных параметров.

Неработоспособное – состояние системы, при котором она в данный момент времени не соответствует хотя бы одному из требований, установленных в отношении основных параметров.

Предельное – состояние системы, при котором она временно или окончательно не может эксплуатироваться. Критерии предельного состояния для различных систем различны и устанавливаются в нормативно–технической конструкторской или эксплуатационной документации.

Из приведенных определений следует, что неисправная система может быть работоспособной (например, автомобиль с поврежденной окраской кузова), а неработоспособная система является и неисправной.

Переход системы из одного состояния в другое происходит в результате события. Классификация событий приведена на рис. 1.3., а граф, поясняющий ее на рис. 1.4.

Рис. 1.3.

Рис. 1.4.

Повреждение – событие, в результате которого система перестает отвечать требованиям в отношении второстепенных параметров.

Отказ – событие, в результате которого система перестает отвечать требованиям в отношении основных пои основных и второстепенных параметров, т.е. полная или частичная утрата работоспособности.

Сбой – отказ с самовосстановлением.

Исчерпание ресурса – событие, в результате которого система переходит в предельное состояние. Из перечисленных событий важнейшим является отказ, который классифицируют:

А. По значимости (критический, существенный, несущественный).

Б. По характеру возникновения (внезапный, постепенный).

В. По характеру обнаруживаемости (явный, скрытый).

Г. По причине возникновения (конструктивный, производственный, эксплуатационный, деградационный).