Теория надежности. Учебное пособие для студентов

• Название: Учебное пособие для студентов
• Анкор: Теория надежности.doc
• Дата: 07.05.2017
• Размер: 3.48 Mb.
• Имя файла: Теория надежности.doc
• Тип: Учебное пособие; #7212
• страница: 2 из 23

1.Введение

Пособие предназначено для дистанционного, заочного, и очного обучения студентов специальностей 201300 - техническая эксплуатация транспортного радиооборудования и 2008000 - проектирование и технология радиоэлектронных средств. Возможно применение пособия для изучения вопросов надёжности РЭС студентами других специальностей радиотехнического профиля.

По сравнению с известными нам книгами по надёжности пособие отличается тем, что термины и определения в нём соответствуют не устаревшим стандартам, а действующему ГОСТу 27.002-89 Надёжность в технике. Основные понятия. Термины и определения [14]. Кроме того, отечественных учебников по надёжности не издают уже более десяти лет. За это время вышло несколько новых межгосударственных стандартов, учитывающих не только отечественные, но и новые зарубежные работы по бурно развивающимся разделам теории надёжности: по моделированию и по прогнозированию безотказности и ремонтопригодности [16, 34, 35]. Материалы и указания этих стандартов использованы при написании пособия. Большее внимание уделено широко используемым при создании диагностических моделей законам распределения времени безотказной работы в период увеличения отказов РЭС, возникающих в результате старения и износа. Много внимания уделено вопросам обеспечения надёжности РЭС не только на этапе её производства, но и на этапе её эксплуатации. Рассмотрены вопросы и приведены примеры использования при граничных испытаниях для оценки запаса параметрической надёжности РЭС математических моделей компьютерной системы схемотехнического моделирования MicroCap 6.0 [33]. Из-за ограниченного объёма пособия, справочные таблицы, необходимые для решения приведённых в нём примеров решения задач, не настолько подробны, как таблицы, приведённые в фундаментальных изданиях [1, 4, 5, 8, 22, 32]. В пособии имеется приложение, в котором приведены справочные данные для расчёта надёжности РЭС в курсовых и дипломных проектах. К сожалению, из-за ограниченного объёма пособия многие сложные задачи теории надёжности РЭС не вошли в него. При написании пособия использованы не только материалы литературных источников центральных издательств, но и работы по надёжности и по испытаниям РЭС бывших сотрудников кафедры КИПР ТУСУРа доцентов Серафиновича Л.П., Андерман Д.И., Воробьёва Б.А. [7, 10, 19, 31].

Автор будет благодарен за советы и замечания по пособию, которые следует отправлять по адресу: Томск 634050, ТУСУР, кафедра КИПР.

2.Основные понятия и определения теории надёжности

2.1.Свойства, характеризующие надёжность

Пригодность любого изделия к использованию по назначению определяется качеством изделия, которое оценивается совокупностью свойств, присущих изделию. Одним из таких свойств является надёжность. Во избежание разных толкований, имеющихся в литературе по надёжности, изданной до 1990 года, мы будем руководствоваться действующим ГОСТом 27.002- 89 [14], где регламентируются основные понятия и определения теории надёжности.

Надёжность - это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования.

Надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость или опре­деленные сочетания этих свойств.

Безотказностью называют свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечностью называют свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслу­живания и ремонта.

Ремонтопригодностью называют свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемостью называют свойство объекта сохранять в заданных пре­делах значения параметров, характеризующих способности объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транс­портирования.

2.2.Состояния объекта и их характеристики

Уровень надёжности зависит от того, в каком состоянии находится объект. Исправное состояние (исправность) – это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неисправное состояние (неисправность) - это состояние объекта, при котором он не соот­ветствует хотя бы одному из требований норма­тивно-технической и (пли) конструкторской (про­ектной) документации.

Работоспособное состояние (работоспособность) - это состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Неработоспособное состояние (неработоспособность) - это состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способ­ность выполнять заданные функции, не соответ­ствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документа­ции. Для сложных объектов воз­можно деление их неработоспособных состояний. При этом из множества неработоспособных со­стояний выделяют частично неработоспособные состояния, при которых объект способен частич­но выполнять требуемые функции.

Неработоспособному состоянию может предшествовать предельное состояние, то есть состояние объекта, при котором его дальней­шая эксплуатация недопустима или нецелесооб­разна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Критерии предельного состояния - это признак или совокупность признаков предель­ного состояния объекта, установленные норма­тивно-технической и (или) конструкторской (проектной) документацией. В зависимости от условий эксплуатации для одного и того же объекта мо­гут быть установлены два и более критериев предельного состояния.

Изменение состояния РЭС происходит непрерывно под действием процессов старения, а также при появлении дефектов, повреждений и отказов.

Дефект - это каждое отдельное несоответствие изделия или его элемента установленным требованиям. Термин «дефект» связан с термином «неисправность», но не является его синонимом, так как в состоянии неисправности изделие может иметь множество дефектов [3].

Повреждение – это событие, заключающееся в нарушении исправ­ного состояния объекта при сохранении работо­способного состояния.

Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работо­способного состояния объекта. Критерии отказа - это признаки или совокупность признаков наруше­ния работоспособного состояния объекта, уста­новленные в нормативно-технической и (или) кон­структорской (проектной) документации. Причина отказа - это явления, процессы, события и состояния, выз­вавшие возникновение отказа объекта. Последствия отказа - это явления, процессы, события и состояния, обус­ловленные возникновением отказа объекта. Под критичностью отказа понимают совокупность признаков, характеризующих по­следствия отказа. Классификация отказов по критичности (например, по уровню прямых и кос­венных потерь, связанных с наступлением отка­за, или по трудоемкости восстановления после отказа) устанавливается нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) докумен­тацией по согласованию с заказчиком на осно­вании технико-экономических соображений и со­ображений безопасности.

В зависимости от характерных особенностей отказы подразделяют на несколько типов.

Ресурсный отказ - это отказ, в результате которого объект достигает предельного состояния.

Независимый отказ - это отказ, не обусловленный другими отказами, а зависимый отказ обусловлен другими отказами.

Внезапный отказ - это отказ, характеризующийся скачкообразным из­менением значений одного или нескольких пара­метров объекта. Внезапные отказы являются результатом скрытых недостатков технологии производства или скрытых изменений параметров, накапливающихся во время эксплуатации. Они могут происходить и из-за неправильных действий обслуживающего персонала.

Постепенный отказ - это отказ, возникающий в результате постепенно­го изменения значений одного или нескольких параметров объекта. Постепенные отказы характеризуют зависимостью сравнительно медленно­го изменения этих параметров, в результате старения или изнашивания элементов. Такие изменения часто можно зарегистрировать с помощью измерительных приборов.


Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет. Внезапные отказы часто являются результатом скрытых изменений параметров элементов, например изнашивания механических узлов, когда факт их поломки воспринимается как внезапное событие. На рисунке 2.1 показано отличие во внешнем проявлении внезапных и постепенных отказов.

Сбой - это самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешатель­ством оператора.

Перемежающийся отказ - это многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Явный отказ - это отказ, обнаруживаемый визуально или штат­ными методами и средствами контроля и диагно­стирования при подготовке объекта к примене­нию или в процессе его применения по назна­чению.

Скрытый отказ - это отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведе­нии технического обслуживания или специальны­ми методами диагностики.

Конструктивный отказ - это отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конст­руирования.

Производственный отказ - это отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняе­мого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный от­каз - это отказ, возникший по причине, связанной с на­рушением установленных правил и (или) усло­вий эксплуатации.

Деградационный от­каз - это отказ, обусловленный естественными процес­сами старения, изнашивания, коррозии и устало­сти при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

В зависимости от возможности или невозможности использования РЭО после отказа различают полные и частичные отказы.

Полный отказ - это событие, после которого невозможно использовать аппаратуру по назначению до тех пор, пока не будет устранена причина от­каза.

Частичный отказ - обычно связан с ухудшением какой-либо одной из характеристик аппаратуры, причём некоторое время (до устранения причины отказа) она иногда может использоваться.

Для расчёта необходимого числа запасных элементов необходимо иметь данные, какие отказы устраняются без замены элементов (например, путём регулировки), а какие с заменой элементов. Отказы, связанные с заме­ной элементов, при анализе объединяют в отдельную группу.