Свойства надежности и их основные показатели
 Скачать 81 Kb.
|
|
вариант 3 Свойства надежности и их основные показатели. Содержание Введение 3 1.Основные понятия 4 2.Составляющие надежности 7 2.1.Показатели долговечности и сохраняемости 9 2.2.Показатели ремонтопригодности 10 3.Комплексные показатели надежности 11 3.1.Коэффициент готовности 11 3.2.Коэффициент оперативной готовности 12 3.3.Коэффициент технического использования 13 4.Факторы, влияющие на надежность 14 Заключение 17 Список литературы 18 Введение Современный человек не мыслит своего существования без различных механизмов, которые упрощают жизнь и делают ее намного безопаснее. Любая используемая техника в первую очередь ценится за свою безопас-ность. Это качество во многом вытекает из другого свойства – надежности. Интуитивно надежность объектов связывают с недопустимостью отказов в работе. Это есть понимание надёжности в «узком» смысле — свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Иначе говоря, надёжность объекта заключается в отсутствии непредви-денных недопустимых изменений его качества в процессе эксплуатации и хранения. Надёжность тесно связана с различными сторонами процесса эксплуатации. Надёжность в «широком» смысле — комплексное свойство, которое, в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонто-пригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств. 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. 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. 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. 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. Безотказность и долговечность отражают две стороны события - отказ: первая - то, что он не произойдет в течение заданного времени, вторая - время, в течение которого он не произойдет. Поскольку отказ является случайным событием, то оба эти свойства характеризуются случайными величинами. Всякое изделие с наработкой в большей или меньшей степени утрачивает безотказность. Вместе с тем есть изделия, продолжительность эксплуатации которых по разным причинам ограничена, в некоторых случаях изделия используются один раз. В случаях, когда продолжительность эксплуатации ограничена, безотказность его становится важнейшей составляющей надежности Показателями безотказности являются: 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. Для восстанавливаемых изделий, кроме того, вводят два дополнительных показателя безотказности; ведущая функция потока отказов (функция восстановления) — математическое ожидание числа потока отказов восстанавливаемого изделия за заданную наработку; параметр потока отказов — плотность распределения вероятностей отказа для рассматриваемого момента наработки. Показатели долговечности и сохраняемости 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; 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. Комплексные показатели надежности Коэффициент готовности Коэффициент готовности выражает вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается Представляет собой отношение времени исправной работы к сумме времен исправной работы и вынужденных простоев объекта, взятых за один и тот же календарный срок. Кg = tw/(tw+tp) где tw – суммарное время исправной работы объекта; tp – суммарное время вынужденного простоя Для перехода к вероятностной трактовке величины tw и tp заменяются математическими ожиданиями времени между соседними отказами и времени восстановления соответственно Кg = tср/(tср+tВ) Где tср –наработка на отказ, tВ- среднее время восстановления Коэффициент оперативной готовности Коэффициент оперативной готовности это вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени. Коэффициент оперативной готовности характеризует надежность объектов, необходимость применения которых возникает в произвольный момент времени, после которого требуется определенная безотказная работа. До этого момента такие объекты могут находиться как в режиме дежурства, так и в режиме применения – для выполнения других рабочих функций. В обоих режимах возможно возникновение отказов и восстановление работоспособности объекта. Коэффициент технического использования Коэффициент технического использования — отношение математического ожидания интервалов времени, пребывания объекта в работоспособном состоянии за некоторый период эксплуатации к сумме математических ожиданий интервалов времени пребывания объекта в работоспособном состоянии, простоев, обусловленных техническим обслуживанием (ТО), и ремонтов за тот же период эксплуатации. Kти=Тработа/( Тработа + Тремонт + Тто), где Тработа - время нахождения объекта в работоспособном состоянии за наблюдаемый интервал (обычно год, месяц); Тремонт - время нахождения объекта в плановом и неплановом ремонте; Тто - время нахождения объекта в плановом и неплановом техническом обслуживании. Факторы, влияющие на надежность Факторы, влияющие на надежность, можно подразделить на две большие группы: субъективные и объективные. Субъективные факторы определяются деятельностью обслуживающего персонала. Объективные факторы определяются временем и условиями эксплуатации и включают: время эксплуатации, климатические, механические и биологические условия работы объекта. 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 нескольких 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. Например, у переменных резисторов и щеток электрических машин со временем изменяется сопротивление проводящего слоя; электропроводка приходит в негодность из-за высыхания и растрескивания изоляции проводов. Механические и электромеханические элементы и узлы больше подвержены износу, чем старению (редукторы, сельсины, реле, подшипники и т. п.). Скорость износа и старения определяется режимами работы и интенсивностью воздействия других факторов (температуры, влажности). С целью замедления процесса старения широко применяют герметизацию элементов или целых узлов. Износ механических элементов замедляется своевременным проведением профилактических мероприятий. В несущих элементах и конструкциях накапливаются усталостные повреждения, что может привести к появлению трещин. К климатическим факторам относятся температура окружающей среды, влажность и атмосферные осадки, атмосферное давление, солнечная радиация. Устройства ж.-д. транспорта эксплуатируются при различных температурных условиях. 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. 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. Заключение Надежность системы или отдельных ее элементов — свойство элементов выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в необходимых пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Система или ЭВМ может находиться в одном из двух состояний: исправном и неисправном. Если система соответствует всем требованиям нормативно-технической документации (в том числе и второстепенным, характеризующим внешний вид и удобство эксплуатации), то она исправна, при несоответствии хотя бы одному требованию — неисправна. Состояние системы, при котором она способна выполнять заданные функции, сохраняя требуемые значения определенных параметров, называется работоспособным. Система находится в неработоспособном состоянии, если хотя бы один параметр, характеризующий способность системы выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации. Событие, состоящее в частичной или полной утрате работоспособности ЭВМ и приводящее к невыполнению или неправильному выполнению тестов или задач, называется отказом. Временная утрата работоспособности ЭВМ или системы, характеризующаяся возникновением ошибки при выполнении тестов или задач, определяется как сбой. Различают объекты невосстанавливаемые и восстанавливаемые. К невосстанавливаемым относятся комплектующие электрорадиоэлементы и некоторые специализированные ЭВМ, к восстанавливаемым — ЭВМ общего назначения и большинство специализированных. Для невосстанавливаемых объектов случайной величиной является наработка до первого отказа, а для восстанавливаемых — время работы между отказами и время восстановления работоспособности. Для восстановления работоспособности ЭВМ при отказе требуется проведение ремонта или регулировки устройств, а при сбое — повторное решение теста или задач или повторных их загрузок для решения. Список литературы Галимов, Э.Р. Материаловедение для транспортного машиностроения [Электронный ре-сурс] : учебное пособие / Э.Р. Галимов, Л.В. Тарасенко, М.В. Унчикова, А.Л. Абдуллин. — Электрон. дан. — Санкт-Петербург : Лань, 2013. — 448 с. Иовлев, Г. А. Методы и формы эксплуатации ТТМ на разных периодах их использова-ния [Электронный ресурс] : методические рекомендации по выполнению практической работы / Г. А. Иовлев ; ФГОУ ВО Уральский ГАУ, Кафедра сервиса транспортных и технологических машин и оборудования в АПК. - Екатеринбург : [б. и.], 2016. - 21 с. Техническое обслуживание и диагностика технического состояния МТП [Текст] / сост. Б.Л. Охотников. - Екатеринбург : УрГАУ, 2016. - 133,[1] с. : ил. - Библиогр.: с. 133. Техническое обслуживание и ремонт машин в сельском хозяйстве [Текст] : учеб. пособие по спец. 311900 "Технология обслуж. и ремонт машин в АПК / ГОСНИТИ, ЧГАУ; Под ред. В. И. Черноиванова. - (2- изд., перераб. и доп. - М. : [б. и.], 2003. - 987 с. Тихомиров, В. П. Трибология: методы моделирования процессов : учебник и практикум для академического бакалавриата / В. П. Тихомиров, О. А. Горленко, В. В. Порошин. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Издательство Юрайт, 2018. — 239 с. |