🗊Презентация Основні положення теорії надійності. (Лекція 6)

1. Основные положения теории надежности

1. Основные положения теории надежности Надежность – комплексное свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей. Теория надежности – это наука, которая изучает процессы возникновения отказов в технических объектах с целью определения причин их возникновения и разработки соответствующих способов их устранения. Техническими объектами могут быть изделия, системы и их элементы, в частности сооружения, установки, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Основные термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения». Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей. Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций. Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями. Исправность – состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД). Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров, установленных  НТД. Предельное состояние – состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях: при неустранимом нарушении безопасности; при неустранимом отклонении величин заданных параметров; при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов. Объекты  могут быть: невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению (например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п.) восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены. Объекты, состоящие из многих элементов, например, холодильник, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

2. Классификация и характеристики отказов Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа. По типу отказы подразделяются на: отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни); отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка). По своей природе  отказы могут быть: случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.; систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ,  старение, коррозия и т. п.

Основные признаки классификации отказов: характер возникновения; причина возникновения; характер устранения; последствия отказов; дальнейшее использование объекта; легкость обнаружения; время возникновения. Характер возникновения отказов: внезапный отказ – отказ, проявляющийся в резком (мгновенном) изменении характеристик объекта; постепенный отказ – отказ, происходящий в результате медленного, постепенного ухудшения качества объекта. Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (трещины – хрупкое разрушение, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы. Постепенные отказы - связаны с износом деталей и старением материалов.

Основные признаки классификации отказов Причина возникновения отказов: конструкционный отказ , вызванный  недостатками и неудачной конструкцией объекта; производственный отказ, связанный с ошибками при изготовлении объекта по причине несовершенства или нарушения технологии; эксплуатационный отказ, вызванный нарушением правил эксплуатации. Характер устранения отказов: устойчивый отказ; перемежающийся отказ (возникающий/исчезающий). Последствия отказа:  легкий отказ (легкоустранимый); средний отказ (не вызывающий отказы смежных узлов – вторичные отказы); тяжелый отказ (вызывающий вторичные отказы или приводящий к угрозе жизни и здоровью человека).

Основные признаки классификации отказов Дальнейшее использование объекта:  полные отказы, исключающие возможность работы объекта до их устранения; частичные отказы, при которых объект может частично использоваться. Легкость обнаружения: очевидные (явные) отказы; скрытые (неявные) отказы. Время возникновения: приработочные отказы, возникающие в начальный период эксплуатации;   отказы при нормальной эксплуатации;   износовые отказы, вызванные необратимыми процессами износа деталей, старения материалов и пр.

3. Составляющие надежности Надежность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств: безотказность; долговечность; ремонтопригодность; сохраняемость. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторой наработки или в течение некоторого времени.  Наработка – продолжительность или объем работы объекта, измеряемая в любых неубывающих величинах (единица времени, число циклов нагружения, километры пробега и т. п.).

3. Составляющие надежности Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Сохраняемость – свойство объекта непрерывно сохранять требуемые эксплуатационные показатели в течение (и после) срока хранения и транспортирования.

4. Основные показатели надежности Показатель надежности  количественно характеризует, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность. Одни показатели надежности  (например, технический ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными. Технический ресурс может быть регламентирован следующим образом: до среднего, капитального, от капитального до ближайшего среднего ремонта и т. п. Если регламентация отсутствует, то имеется в виду ресурс от начала эксплуатации до достижения предельного состояния после всех видов ремонтов. Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают.

4. Основные показатели надежности Для невосстанавливаемых объектов понятия технического ресурса и наработки до отказа совпадают. Назначенный ресурс – суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния. Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации (в том числе, хранение, ремонт и т. п.) от ее начала до наступления предельного состояния.

Графическая интерпретация основных показателей надежности