Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности - ABCD42.RU

Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности

Реферат: Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности

Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения».

1. Основные понятия

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.
Объект– техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Объектами могут быть различные системы и их элементы.
Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.
Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.
Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.
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.
Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.
Понятие исправностьшире, чем понятиеработоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.
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.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.
В связи с этим, объекты могут быть:

· невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

· восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.
В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.
Отказ– событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

2. Классификация и характеристики отказов

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:

· дальнейшее использование объекта;

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

характер возникновения: · 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.

причина возникновения: · 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: · 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).
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 – 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.).
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.
В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

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.
Рассмотрим показатели составляющей надежности — долговечность.
Технический ресурс– наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, 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.
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.
На рис. приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

t0 = 0 – начало эксплуатации;
t1, t5 – моменты отключения по технологическим причинам;
t2, t4, t6, t8 – моменты включения объекта;
t3, t7 – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и капитальный;
t9 – момент прекращения эксплуатации;
t10 – момент отказа объекта.


Технический ресурс (наработка до отказа)

ТР = t1+ (t3 – t2 ) + (t5 – t4) + (t7 – t6) + (t10 – t8).

Назначенный ресурс
ТН = t1 + (t3 –t2 ) + (t5 – t4 ) + (t7 –t6 ) + (t9 –t8 ).
Срок службы объекта

ТС = t10 .
Для большинства объектов электромеханики в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НАДЕЖНОСТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ. СОСТАВЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТИ

Лекция 1

1 Основные понятия

2 Классификация и характеристики отказов

3 Составляющие надежности

4 Основные показатели надежности

Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения».

1.1 Основные понятия

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Объект– техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.

Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.

Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.

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.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправность шире, чем понятиеработоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

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.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

· невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

Читайте также  Ревматизм. Теория происхождения ревматизма

· восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Отказ– событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

1.2 Классификация и характеристики отказов

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:

· дальнейшее использование объекта;

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

характер возникновения: · 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.

причина возникновения: · 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: · 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).
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.

1.3 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.).

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.

В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

1.4 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.

Рассмотрим показатели составляющей надежности – долговечность.

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, 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.

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.

На рисунке 1.1 приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

t = 0 – начало эксплуатации;

t1, t5 – моменты отключения по технологическим причинам;

t2, t4, t6, t8 – моменты включения объекта;

t3, t7 – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и капитальный;

t9 – момент прекращения эксплуатации;

t10 – момент отказа объекта.

Технический ресурс (наработка до отказа)

. (1.1)

. (1.2)

Срок службы объекта

. (1.3)

Для большинства объектов транспортной техники в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.

Контрольные вопросы:

1. В чем заключается понятие надежности как свойства объекта?

2. Перечислите и дайте определения основных состояний и событий, которыми характеризуется надежность?

3. В чем общность и отличия состояний «исправность» и «работоспособность» объекта?

4. При каких условиях наступает предельное состояние объекта?

5. Какими могут быть объекты по способности к восстановлению работоспособного состояния?

6. Какими могут быть отказы по типу и природе происхождения?

7. Перечислите основные признаки классификации отказов?

8. Перечислите и дайте определение свойств (составляющих) надежности?

9. Дайте определение показателя надежности?

10. Перечислите и поясните показатели долговечности?

Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности

1. Основные понятия теории надежности

1.1 Значение, методы и основные понятия теории надежности

Надежность является одним из признаков качества объектов машиностроения, электроники, радиотехники др. Надежность определяется как свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для объекта, так и для его частей.

Обычно говорят, что теория надежности является обратной связью от потребителя-эксплуатационника оборудования к его конструктору. Считается, что на стадии конструирования и проектирования объекта разработчик должен заложить или прогнозировать соответствующие показатели надежности; на стадии изготовления оборудования инженерная служба должна обеспечить заложенную в проекте надежность; на стадии эксплуатации надежность должна поддерживаться за счет проведения соответствующего технического обслуживания и ремонтных работ. Очевидно, что службы надежности на этих трех этапах тесно связаны друг с другом.

Длительный опыт промышленной эксплуатации различного оборудования показал [1, 2], что между уровнем показателя надежности и затратами на создание данного объекта имеет место четкая зависимость. По оси абсцисс — уровень качества изделия, ординат — величина, пропорциональная уровню затрат на создание изделия. Кривая А показывает качественное снижение эксплуатационных затрат на изделия (главным образом ремонт) при выполнении данного изделия с более высоким уровнем надежности. Кривая В показывает, что затраты на выполнение более надежного изделия требуют возрастающих затрат. Кривая С отвечает сумме капитальных и эксплуатационных затрат. Кривая показывает, что имеется некоторая оптимальная надежность X0 , которая соответствует минимальным затратам. Следовательно не всегда надо стремиться к созданию такого изделия, которое имело бы наивысшую надежность. Достижение наивысшей эффективности изделия соответствует условию минимизации суммарных затрат.

Рис. 1. Зависимость между показателем надежности и затратами

Рассмотрим тенденцию изменения основных затрат на содержание оборудования во времени (рис.2). В системе координат время-затраты показана кривая Е — возрастание затрат на ремонт объекта; кривая D — уменьшение амортизационных отчислений в зависимости от времени. Суммарные затраты изображаются кривой F. Данная кривая иллюстрирует наличие минимума суммарных затрат, которые соответствуют некоторому оптимальному времени T0. Это демонстрирует важные свойства функционирующих объектов — наличие оптимального уровня надежности и наличие оптимального срока его эксплуатации. Эти два аспекта исследуются теорией надежности.

Рис. 2. Изменение затрат по времени эксплуатации изделия

Рассмотрим тенденцию изменения основных затрат на содержание оборудования во времени (рис.2). В системе координат время-затраты показана кривая Е — возрастание затрат на ремонт объекта; кривая D — уменьшение амортизационных отчислений в зависимости от времени. Суммарные затраты изображаются кривой F. Данная кривая иллюстрирует наличие минимума суммарных затрат, которые соответствуют некоторому оптимальному времени T0. Это демонстрирует важные свойства функционирующих объектов — наличие оптимального уровня надежности и наличие оптимального срока его эксплуатации. Эти два аспекта исследуются теорией надежности.

В теории надежности разрабатываются методы оценки надежности изделий и ее количественные характеристики, служба надежности собирает и анализирует эксплуатационную информацию, разрабатывает и осуществляет возможные виды испытаний изделий на надежность, разрабатывает конструктивные пути повышения показателей надежности, методы расчета и прогнозирования надежности, методы рациональной эксплуатации и ремонта изделий, разрабатываются организационные, экономические проблемы надежности, влияние субъективных особенностей оператора и среды на надежность функционирования изделий.

Рассмотрим некоторые основные понятия, используемые стандартом теории надежности.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени и наработки.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.

Читайте также  Портреты Сумарокова кисти А. Лосенко и Ф. Рокотова

Сохраняемость — свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и транспортирования.

Исправное состояние — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена или из-за неустранимого нарушения техники безопасности, или из-за неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы, или из-за неустранимого снижения эффективности эксплуатации ниже допустимой, или из-за необходимости проведения ремонта.

Повреждение — нарушение исправности объекта вследствие влияния внешних воздействий, превышающее допустимые.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Ремонтируемый (неремонтируемый ) объект — исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит (не подлежит) восстановлению.

Показатель надежности — количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Наработка — продолжительность или объем работы объекта.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала (или возобновления после ремонта) до предельного состояния.

Необходимо отметить, что понятие «исправность» шире чем понятие «работоспособность». Работоспособный объект может быть неисправным. Кроме того, «наработка» может измеряться в единицах времени, длины, площади и т.д. Различают «суточную наработку», «месячную наработку», «наработку до первого отказа», «наработку между отказами» (наработку на отказ), «заданную наработку» и т.д. Под объектом в теории надежности понимается как целые системы, так и их элементы.

1.6. Надёжность оборудования

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Надёжность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. В теории надёжности различают:

  • техническую надёжность, оценка которой проводится по результатам испытаний в заводских или стендовых условиях;
  • эксплуатационную надёжность, определяемую в реальных условиях использования изделия.

Понятие надёжности включает в себя:

  • безотказность;
  • долговечность;
  • ремонтопригодность;
  • сохраняемость.

Терминология теории надёжности регламентируется ГОСТ 27003-90 [7].

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Определяющей особенностью безотказности является непрерывное сохранение работоспособности в течение заданного времени.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Классификация отказов приведена на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 – Классификация отказов

Классификация отказов

В соответствии с ГОСТ 27.002-83 отказы подразделяются на восемь видов:

  1. Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением одного или нескольких параметров объекта.
  2. Постепенный отказ характеризуется постепенным изменением значений одного или нескольких параметров объекта, то есть закономерным изменением параметра за время, предшествующее отказу (износовые отказы).
  3. Независимый отказ объекта не обусловлен отказом другого объекта.
  4. Зависимый отказ обусловлен отказом другого объекта.
  5. Перемежающийся отказ – многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера.
  6. Конструкционный отказ возникает в результате несовершенства или нарушения правил и норм конструирования.
  7. Производственный отказ возникает в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления объекта, выполняющегося на машиностроительном предприятии.
  8. Эксплуатационный отказ возникает в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации объекта.

ГОСТ 24.010.05-78 дополнительно регламентирует наличие внешних проявлений:

  • очевидный (явный) отказ;
  • скрытый (неявный) отказ.

Степень возможности последующего использования изделия:

  • сбой;
  • частичный отказ;
  • систематический отказ;
  • полный отказ.

Время возникновения отказа:

  • при испытаниях;
  • в период приработки;
  • в период нормальной эксплуатации;
  • в последний период эксплуатации.

Работоспособное состояние определяется выполнением всех заданных функций процесса в границах заданных параметров.

Неработоспособное состояние наступает при невыполнении одной из заданных функций или при выходе параметров процесса за заданные границы.

Исправное состояние характеризуется соответствием объекта всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией.

Если объект не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической документации – состояние характеризуется как неисправное.

Дополнительно, для электро-механических систем, определяют понятие правильности функционирования – способность объекта выполнять в текущий момент времени предписанные алгоритмы функционирования со значениями параметров, соответствующими установленным требованиям.

  • повреждения – нарушения исправного состояния в процессе эксплуатации при сохранении работоспособного состояния;
  • нарушение функционирования – нарушение алгоритма изготовления или эксплуатации;
  • дефект – нарушение качества изготовления или монтажа элементов объекта.

Если объект переходит в неисправное, но работоспособное состояние, то это событие называют повреждением; если объект переходит в неработоспособное состояние – отказом.

Предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению или восстановление недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Все объекты подразделяются на ремонтируемые и неремонтируемые:

  • ремонтируемый объект – объект, ремонт которого возможен и предусмотрен нормативно-технической и конструкторской документацией;
  • неремонтируемый объект – объект, ремонт которого невозможен и не предусмотрен.

Ремонтируемые объекты можно разделить на восстанавливаемые и невосстанавливаемые:

  • восстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния предусмотрено в нормативно-технической документации;
  • невосстанавливаемый объект – объект, для которого в рассматриваемой ситуации проведение восстановления работоспособного состояния не предусмотрено.

Безотказность исчисляется временем или наработкой. Наработка – продолжительность или объём работы объекта. Выражается во времени функционирования или в единицах объёма выполненной работы за промежуток времени (ч, сут., циклы нагружения, т).

Для количественной характеристики безотказности металлургических машин применяют следующие показатели:

Реферат: Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности

Основные понятия надежности. классификация отказов. Составляющие надежности
Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения».

1. Основные понятия

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.
Объект– техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Объектами могут быть различные системы и их элементы.
Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.
Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.
Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.
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.
Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.
Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.
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.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.
В связи с этим, объекты могут быть:

невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.
В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.
Отказ– событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

2. Классификация и характеристики отказов

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:

дальнейшее использование объекта;

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

характер возникновения:

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.

причина возникновения:

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:

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).

дальнейшее использование объекта:

Читайте также  Кровь. Плазма. Форменные элементы крови

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.).
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.
В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

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.
Рассмотрим показатели составляющей надежности — долговечность.
Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, 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.
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.
На рис. приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

t0 = 0 – начало эксплуатации;
t1, t5 – моменты отключения по технологическим причинам;
t2, t4, t6, t8 – моменты включения объекта;
t3, t7 – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и капитальный;
t9 – момент прекращения эксплуатации;
t10 – момент отказа объекта.

/>
Технический ресурс (наработка до отказа)

ТР = t1+ (t3 – t2 ) + (t5 – t4) + (t7 – t6) + (t10 – t8).

Назначенный ресурс
ТН = t1 + (t3 –t2 ) + (t5 – t4 ) + (t7 –t6 ) + (t9 –t8 ).
Срок службы объекта

ТС = t10 .
Для большинства объектов электромеханики в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.

Лекция 1 основные понятия надежности. Классификация отказов. Составляющие надежности

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НАДЕЖНОСТИ. КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ. СОСТАВЛЯЮЩИЕ НАДЕЖНОСТИ.

Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения».

1. Основные понятия

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Объект – техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.

Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.

Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.

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.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

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.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

  • невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;
  • восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Критерий отказа – отличительный признак или совокупность признаков, согласно которым устанавливается факт возникновения отказа.

2. Классификация и характеристики отказов

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.

Рассмотрим подробнее каждый из классификационных признаков:

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.

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.).

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.

В зависимости от объекта надежность может определяться всеми перечисленными свойствами или частью их. Например, надежность колеса зубчатой передачи, подшипников определяется их долговечностью, а станка – долговечностью, безотказностью и ремонтопригодностью.

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.

Рассмотрим показатели составляющей надежности — долговечность.

Технический ресурс – наработка объекта от начала его эксплуатации или возобновления эксплуатации после ремонта до наступления предельного состояния. Строго говоря, 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.

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.

На рис. приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

t = 0 – начало эксплуатации;

t1, t5 – моменты отключения по технологическим причинам;

t3, t7 – моменты вывода объекта в ремонт, соответственно, средний и капитальный;

t9 – момент прекращения эксплуатации;

t10 – момент отказа объекта.

Технический ресурс (наработка до отказа)

Срок службы объекта ТС = t10 .

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: