Самостоятельная работа по модулю 3 курса по теме: «Схема формирования показателей надежности»

Надежность один из показателей качества технического изделия (объекта); свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, характеризующие его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки. Надежность формируется при проектировании и расчете, обеспечивается при изготовлении (производстве), реализуется и поддерживается в эксплуатации. Она зависит от: конструкции объекта и его элементов, применяемых материалов, методов защиты от вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту и обслуживанию; качества материалов, качества изготовления элементов и сборки объекта, методов контроля над процессом изготовления, возможностей управления технологическими процессами, методов испытаний; методов и условий эксплуатации, принятой системы технического обслуживания и ремонта, режимов работы и других эксплуатационных факторов.

Надежность является комплексным показателем качества и может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.

Безотказность свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние (работоспособность) в течение некоторого времени или наработки (величины пробега, количества циклов и т. п.). вероятность безотказной работы вероятность того, что наработка объекта до отказа окажется не меньше заданной; интенсивность отказов условная плотность распределения вероятности отказов невосстанавливаемых объектов для заданной наработки до отказа t при условии, что до этого момента отказ не наступил; средняя наработка до отказа (между отказами) математическое ожидание наработки объекта до первого отказа (между отказами для установившегося процесса эксплуатации); для периода нормальной эксплуатации интенсивность отказов является постоянной величиной; наработка на отказ отношение наработки восстанавливаемого объекта к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки. параметр потока отказов плотность распределения вероятностей отказа для рассматриваемого момента наработки.

Показатели долговечности. средний ресурс (срок службы) -математическое ожидание ресурса (срока службы); ресурс наработка объекта от определенного момента времени до наступления предельного состояния (не включает время простоя), в отличие от этого срок службы включает время простоя в ремонтах и в резерве; назначенный ресурс (срок службы) суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния; средний межремонтный ресурс (срок службы) средний ресурс (срок службы) между смежными видами ремонта; гамма-процентный ресурс (срок службы) наработка, в течение которой объект не достигает предельного состояния с вероятностью у; средний ресурс (срок службы) до списания средний ресурс (срок службы) от начала эксплуатации до списания;

Показатели сохраняемости. средний срок сохраняемости -математическое ожидание срока сохраняемости; гамма-процентный срок сохраняемости продолжительность хранения, в течение которой объект сохраняет установленные показатели с заданной вероятностью Y. Показатели ремонтопригодности. среднее время простоя или восстановления математическое ожидание времени вынужденного пребывания объекта в неработоспособном состоянии или времени восстановления работоспособности; интенсивность восстановления то же, что и интенсивность отказов; вероятность восстановления вероятность того, что фактическая продолжительность работ по восстановлению работоспособности объекта не превысит заданной.

Надежность может включать все четыре свойства или определенное сочетание этих свойств как изделия в целом, так и его элементов. Если, например, объект не подлежит ремонту, то его надежность оценивают по безотказности и сохраняемости. При оценке надежности объекта различают следующие его состояния: исправное, при котором объект соответствует показателям качества и другим требованиям, установленным нормативно-технической документацией; неисправное, при котором объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической документации; работоспособное, при котором объект способен выполнять заданные функции, сохраняя значения показателей качества в пределах, установленных нормативно-технической документацией; неработоспособное, при котором объект не способен выполнять заданные функции; предельное, при котором дальнейшая эксплуатация объекта недопустима или нецелесообразна. После наступления предельного состояния объект списывают или направляют в капитальный ремонт.

Основным понятием, используемым в теории надежности, является понятие отказа, то есть утраты объектом работоспособности. Событие, состоящее в нарушении исправного состояния объекта при сохранении его работоспособности, называется повреждением. Процесс перевода объекта из неработоспособного в работоспособное состояние называют восстановлением, которое может происходить при текущем или капитальном ремонтах или при замене отказавшего неремонтируемого объекта новым. Классификация отказов:

Конструкционные отказы возникают в результате нарушения установленных норм и (или) правил проектирования. Производственные (технологические) отказы связаны с нарушением установленного процесса технологии изготовления или ремонта объекта; их появление можно предотвратить на основе повышения технологической дисциплины. Эксплуатационные отказы появляются из-за нарушения установленных правил и условий эксплуатации. Отказ функционирования приводит к тому, что объект не может выполнять своих функций. Чаще всего отказ функционирования связан с поломками и заклиниванием отдельных элементов объекта. Параметрический отказ возникает из-за выхода параметров объекта за допустимые пределы, например ухудшение показателей качества (снижение силы тяги, кпд, коэффициента мощности). Все эти отказы не ограничивают возможность дальнейшего использования объекта, однако он становится неработоспособным с точки зрения требований, установленных техническими нормативами.

Постепенные отказы возникают из-за изменения во времени свойств объекта, ухудшающих его начальные параметры и приводящих к накоплению необратимых повреждений в материале. К таким процессам относят изнашивание, коррозию, накопление усталостных повреждений. При таких отказах с ростом наработки происходит медленное изменение величины контролируемого параметра. Постепенный отказ возникнет, если в некоторый момент времени контролируемый параметр превысит свое допустимое значение. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Структурная схема надежности (ССН) условная схема, учитывающая влияние элементов и связей между ними на работоспособность объекта в целом. Она может сильно отличаться от функциональной схемы, учитывающей прохождение сигналов. Возможны два вида соединения элементов: последовательное и параллельное. Параллельное соединение используют в тех случаях, когда объект состоит из элементов, функционально соединенных таким образом, что отказ части из них не приводит к отказу всего объекта. Последовательное соединение элементов имеет место в том случае, когда отказ каждого из них приводит к отказу оборудования.

С помощью ССН можно проектировать объекты с резервированием. Резервирование один из способов повышения надежности объекта путем введения дополнительных средств или возможностей сверх минимально необходимых для выполнения объектом заданных функций. Резервирование может быть выполнено различными способами: структурное резервирование применение избыточных структурных элементов (например, при их параллельном включении); временное использование избыточного времени; информационное использование избыточной информации; функциональное использование способности элементов выполнять дополнительные функции; нагрузочное использование избыточности элемента по его способности к восприятию нагрузок. Для расчета надежности систем с резервированием применяют специальные методы. При этом необходимо учитывать кратность резервирования, то есть отношение числа резервных элементов к числу резервируемых элементов объекта. Если эта кратность равна единице, то резервирование называют однократным, если больше единицы, то многократным.

Субъективные факторы определяются деятельностью обслуживающего персонала. Влияние субъективных факторов на надежность изучено в меньшей степени, хотя оно может быть в ряде случаев более значительным, чем воздействие остальных групп факторов. Квалификация персонала определяется степенью его профессиональной подготовленности, знанием назначения и устройства оборудования, условий и правил эксплуатации, умением поддерживать его в работоспособном состоянии, устранять возникающие отказы и предупреждать появление новых. Хорошо подготовленный персонал обеспечивает эксплуатацию оборудования с меньшими затратами сил и средств. Недостаточная квалификация может быть в некоторой степени компенсирована автоматизацией операций по определению состояния устройств, уменьшением числа регулировок. Объективные факторы определяются временем и условиями эксплуатации и включают: время эксплуатации, климатические условия работы, механические условия работы, биологические условия работы.

Время эксплуатации является одним из основных факторов, который необходимо учитывать на всех этапах эксплуатации технического устройства, сооружения. В начальный период эксплуатации выявляются технологические и конструкционные недостатки, что приводит к возрастанию интенсивности отказов. Длительность этого периода для различного оборудования может колебаться от неск. десятков до сотен часов. Для уменьшения числа отказов в начальный период эксплуатации проводят предварительную тренировку объектов в течение определенного времени, чтобы до ввода в эксплуатацию они прошли приработку и ненадежные узлы были своевременно заменены. После достаточно длительной эксплуатации (несколько тысяч часов работы) на состоянии объектов начинает сказываться старение (износ), причиной которого являются физико-химические процессы, происходящие в элементах оборудования в течение всего времени эксплуатации. Оборудование начинает чаще отказывать.

Биологические факторы воздействуют на объекты посредством живых организмов: грибковых образований (плесени), насекомых, грызунов и т. п. Грибковые образования возникают во влажной атмосфере на деталях из органических материалов и питаются продуктами их разложения. Для исключения их возникновения необходимо регулярно выполнять осмотры, постоянно поддерживать условия эксплуатации, установленные эксплуатационной документацией. Механические факторы обусловлены ударами и вибрациями в процессе эксплуатации, которые могут привести к нарушению целостности паек, контактов, разрушению элементов электроники, крепежных и несущих деталей и т.п.

К климатическим факторам относятся температура окружающей среды, влажность и атмосферные осадки, атмосферное давление, солнечная радиация. Температурное влияние тем больше, чем больше скорость и частота изменения температуры. В наихудших (в этом смысле) условиях находится оборудование, расположенное вне помещений. При низких температурах пластмассы теряют прочность, резиновые изделия становятся хрупкими и растрескиваются, металлы делаются ломкими, нарушается пайка, регулировка зазоров и т. п. Повышенная температура способствует ускорению распада органических изоляционных материалов, перегреву и выходу из строя полупроводниковых элементов. Влажность также является одним из наиболее сильно действующих факторов; ее влияние сказывается на ускоренном разрушении лакокрасочных защитных покрытий, нарушении герметизации и заливок, электрической прочности изоляции и элементов электроники, окислении контактов. Атмосферные осадки способствуют возрастанию влажности со всеми вытекающими последствиями. Атмосферное давление воздействует на оборудование как непосредственно, так и косвенным путем. С изменением давления изменяются значения допустимых пробивных электрических напряжений, искажается форма сигналов. С понижением давления ухудшается отвод тепла от элементов, что может привести к их перегреву. Инфракрасная составляющая солнечного излучения ухудшает условия охлаждения аппаратуры и способствует ее местному или общему перегреву. Воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к активизации процессов старения.

Спасибо за внимание.