Невзоров В.Н., Сугак Е.В. Надежность машин и оборудования. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Îñîáûì âèäîì íåðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðåäåëüíîå ñî-

ñòîÿíèå, ïðè êîòîðîì äàëüíåéøåå ïðèìåíåíèå îáúåêòà ïî íàçíà÷åíèþ èëè

âîññòàíîâëåíèå èñïðàâíîãî (ðàáîòîñïîñîáíîãî) ñîñòîÿíèÿ íåäîïóñòèìî

èëè íåöåëåñîîáðàçíî. Ïîíÿòèå ïðåäåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ äîïóñêàåò ðàçëè÷-

íûå òîëêîâàíèÿ â çàâèñèìîñòè îò âèäà, íàçíà÷åíèÿ è óñëîâèé ýêñïëóàòà-

öèè îáúåêòà. Â îäíèõ ñëó÷àÿõ ïðè÷èíîé ïðåêðàùåíèÿ ýêñïëóàòàöèè (êðè-

òåðèåì ïðåäåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ) ìîæåò áûòü ìîðàëüíûé èçíîñ, â äðóãèõ -

÷ðåçìåðíîå ñíèæåíèå ýôôåêòèâíîñòè, êîòîðîå äåëàåò ýêñïëóàòàöèþ îáú-

åêòà ýêîíîìè÷åñêè íåöåëåñîîáðàçíîé, â òðåòüèõ - ñíèæåíèå ïîêàçàòåëåé

áåçîïàñíîñòè íèæå ïðåäåëüíî äîïóñòèìîãî óðîâíÿ è ò.ä. [9,11].

Êðèòåðèé ïðåäåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ äîëæåí áûòü óñòàíîâëåí â íîðìàòèâíî-òåõíè÷åñ-

êîé è êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè â âèäå ïðèçíàêà èëè ñîâîêóïíîñòè ïðèçíàêîâ, ïî-

ñëå ïîÿâëåíèÿ êîòîðûõ ýêñïëóàòàöèÿ äîëæíà áûòü ïðåêðàùåíà. Òèïè÷íûìè êðèòåðèÿìè

ïðåäåëüíîãî ñîñòîÿíèÿ ÿâëÿþòñÿ îòêàç îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ ýëåìåíòîâ, âîññòàíîâëå-

íèå èëè çàìåíà êîòîðûõ íà ìåñòå ýêñïëóàòàöèè íå ïðåäóñìîòðåíà, èçíîñ îòâåòñòâåííûõ

äåòàëåé èëè ñíèæåíèå õàðàêòåðèñòèê ìàòåðèàëîâ äî ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé,

ïîâûøåíèå èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ âûøå äîïóñòèìîãî óðîâíÿ, ïðåâûøåíèå óñòàíîâëåí-

íîãî óðîâíÿ òåêóùèõ çàòðàò íà òåõíè÷åñêîå îáñëóæèâàíèå è ðåìîíòû è äðóãèå ïðèçíà-

êè, îïðåäåëÿþùèå ýêîíîìè÷åñêóþ öåëåñîîáðàçíîñòü äàëüíåéøåé ýêñïëóàòàöèè îáúåêòà

[9].

Ïåðåõîä îáúåêòà â ïðåäåëüíîå ñîñòîÿíèå âëå÷åò çà ñîáîé âðåìåííîå èëè îêîí÷à-

òåëüíîå ïðåêðàùåíèå åãî ïðèìåíåíèÿ. Äëÿ íåðåìîíòèðóåìûõ îáúåêòîâ âîçìîæíû ïðå-

äåëüíûå ñîñòîÿíèÿ äâóõ âèäîâ. Ïåðâûé èç íèõ ñîâïàäàåò ñ íåðàáîòîñïîñîáíûì ñîñòîÿ-

íèåì. Âòîðîé íàñòóïàåò ðàíüøå âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçà è ñâÿçàí ñ ïîâûøåíèåì îïàñíî-

ñòè èëè âðåäíîñòè äàëüíåéøåãî èñïîëüçîâàíèÿ îáúåêòà. Äëÿ ðåìîíòèðóåìûõ îáúåêòîâ

èíîãäà âûäåëÿþòñÿ òðè âèäà ïðåäåëüíûõ ñîñòîÿíèé. Ïðè ïåðâûõ äâóõ òðåáóåòñÿ ñðåä-

íèé èëè êàïèòàëüíûé ðåìîíò, òðåòèé âèä ïðåäïîëàãàåò îêîí÷àòåëüíîå ïðåêðàùåíèå

ïðèìåíåíèÿ îáúåêòà ïî íàçíà÷åíèþ, ò.å. ñïèñàíèå.

Ïåðåõîä îáúåêòà èç îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå ïðîèñõîäèò âñëåäñòâèå

ïîâðåæäåíèé è îòêàçîâ, âîññòàíîâëåíèÿ è ðåìîíòà (ðèñ.1.2).

Ïîâðåæäåíèå - íàðóøåíèå èñïðàâíîãî ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà ïðè ñîõðàíå-

íèè ðàáîòîñïîñîáíîãî. Ïåðåõîä îáúåêòà èç èñïðàâíîãî ñîñòîÿíèÿ â íåèñ-

ïðàâíîå ïðîèñõîäèò âñëåäñòâèå äåôåêòà.

Îòêàç - íàðóøåíèå ðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà. Êðèòåðèåì

îòêàçà ìîæåò áûòü ïðèçíàê èëè ñîâîêóïíîñòü ïðèçíàêîâ, óñòàíîâëåííûå

â íîðìàòèâíî-òåõíè÷åñêîé è êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè [9]. Êëàññèôè-

êàöèÿ è îñíîâíûå ïðè÷èíû îòêàçîâ ïðèâåäåíû â ðàçä.1.2.

Ðåìîíò - âîññòàíîâëåíèå èñïðàâíîãî èëè ðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ

îáúåêòà. Ðåìîíòû ðàçäåëÿþòñÿ íà òåêóùèé, ñðåäíèé è êàïèòàëüíûé. Òåêó-

ùèé ðåìîíò íàïðàâëåí íà óñòðàíå-

íèå îòêàçîâ è íåèñïðàâíîñòåé, âîç-

íèêàþùèõ ïðè ýêñïëóàòàöèè, ñðåä-

íèé è êàïèòàëüíûé - íà âîññòàíîâ-

ëåíèå ÷àñòè÷íî èëè ïîëíîñòüþ èç-

ðàñõîäîâàííîãî ðåñóðñà îáúåêòà.

Ïåðåõîäû òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ èç

îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå ìîãóò áûòü îá-

ðàòèìûìè è íåîáðàòèìûìè. Ðàçëè÷íûå

ñîñòîÿíèÿ è ïåðåõîäû èç îäíîãî ñîñòîÿ-

íèÿ â äðóãîå ìîãóò áûòü îïèñàíû ñ ïîìî-

ùüþ ãðàôà (ðèñ.1.3 [12]), âåðøèíû êîòî-

ðûõ èçîáðàæàþò ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà, à

ðåáðà - ïåðåõîäû.

1 2

4 3

Ðèñ.1.3. Òèïè÷íûé ãðàô ñîñòîÿíèé îáúåêòà:

1 - ðàáîòîñïîñîáíîå ñîñòîÿíèå îæèäàíèÿ,

2 - èñïîëüçîâàíèå ïî íàçíà÷åíèþ, 3- îòêàç

è îæèäàíèå ðåìîíòà, 4 - ðåìîíò, 5 - ïðå-

äåëüíîå ñ

ñòîÿíèå.

1.1.3. Классификация объектов по надежности

Â îñíîâó êëàññèôèêàöèè òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïî íàäåæíîñòè ìîãóò

áûòü ïîëîæåíû ðàçëè÷íûå êðèòåðèè. Â ñîîòâåòñòâèè ñ ÃÎÑÒ 27.002-89

îáúåêòû ðàçäåëÿþòñÿ íà âîññòàíàâëèâàåìûå è íåâîññòàíàâëèâàåìûå, ðå-

ìîíòèðóåìûå è íåðåìîíòèðóåìûå, îáñëóæèâàåìûå è íåîáñëóæèâàåìûå.

Âîññòàíàâëèâàåìûé îáúåêò - îáúåêò, äëÿ êîòîðîãî ïðîâåäåíèå âîñ-

ñòàíîâëåíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ ïðåäóñìîòðåíî â íîðìàòèâíî-

òåõíè÷åñêîé è êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòàöèè. Äëÿ íåâîññòàíàâëèâàåìî-

ãî îáúåêòà âîññòàíîâëåíèå íå ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ.

Ðåìîíòèðóåìûé îáúåêò - îáúåêò, äëÿ êîòîðîãî ïðîâåäåíèå ðåìîíòîâ

ïðåäóñìîòðåíî â íîðìàòèâíî-òåõíè÷åñêîé è êîíñòðóêòîðñêîé äîêóìåíòà-

öèè. Äëÿ íåðåìîíòèðóåìîãî îáúåêòà ðåìîíòû íå ïðåäóñìàòðèâàþòñÿ.

Îáñëóæèâàåìûé îáúåêò - îáúåêò, äëÿ êîòîðîãî ïðîâåäåíèå òåõíè÷å-

ñêîãî îáñëóæèâàíèÿ ïðåäóñìîòðåíî â íîðìàòèâíî-òåõíè÷åñêîé è êîíñòðóê-

òîðñêîé äîêóìåíòàöèè. Äëÿ íåîáñëóæèâàåìîãî îáúåêòà îáñëóæèâàíèå íå

ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ.

Êëàññèôèêàöèÿ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ ìîæåò îòðàæàòü ñåðüåçíîñòü ïî-

ñëåäñòâèé îòêàçà è, ñîîòâåòñòâåííî, äîïóñêàåìóþ âåðîÿòíîñòü áåçîòêàç-

íîé ðàáîòû (òàáë.1.1). Â ýòîì ñëó÷àå áåçîòêàçíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ ïî íàè-

áîëåå îòâåòñòâåííûì óçëàì è ñèñòåìàì îáúåêòà.

Íàïðèìåð, â ïàññàæèðñêîì ñàìîëåòå ìîæåò îòêàçàòü øàññè, ìîæåò ñíèçèòüñÿ êîýô-

ôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ äâèãàòåëÿ, ìîæåò ñëîìàòüñÿ ïàññàæèðñêîå êðåñëî. Â ïåð-

âîì ñëó÷àå ïîñëåäñòâèÿ ìîãóò áûòü êàòàñòðîôè÷åñêèìè, âî âòîðîì âîçìîæåí ýêîíîìè-

÷åñêèé óùåðá, â òðåòüåì ñåðüåçíûõ ïîñëåäñòâèé ïðàêòè÷åñêè íå áóäåò, è õîòÿ â êàæ-

äîì èç ýòèõ ñëó÷àåâ äîïóñòèìàÿ âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû äîëæíà áûòü ðàçíîé,

â öåëîì ñàìîëåò ïî ïîñëåäñòâèÿì îòêàçîâ äîëæåí áûòü îòíåñåí ê ïåðâîìó êëàññó.

Ïðè êëàññèôèêàöèè îáúåêòîâ ïî äîëãîâå÷íîñòè îöåíèâàåòñÿ èõ ñïî-

ñîáíîñòü ñîõðàíÿòü â òå÷åíèå îïðåäåëåííîãî âðåìåíè èëè íàðàáîòêè çíà-

÷åíèÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ, ïåðå÷åíü êîòîðûõ çàâèñèò îò êàòåãîðèè è íà-

çíà÷åíèÿ îáúåêòà (òàáë.1.2). Ïîòåðÿ èëè ñíèæåíèå îñíîâíûõ ïîêàçàòåëåé

îáúåêòà îïðåäåëÿåò åãî ðåñóðñ äî êàïèòàëüíîãî ðåìîíòà èëè ñïèñàíèÿ (ò.å.

äîëãîâå÷íîñòü) è çàòðàòû íà âîññòàíîâëåíèå ðàáîòîñïîñîáíîñòè.

Òàáëèöà 1.1

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПО ПОСЛЕДСТВИЯМ ОТКАЗА [3,13,14]

Ïîñëåäñòâèÿ îòêàçà

Äîïóñòèìàÿ

âåðîÿòíîñòü

áåçîòêàçíîé

ðàáîòû

Ï ð è ì å ð û

Êàòàñòðîôè÷åñêèå:

àâàðèè, êàòàñòðîôû,

íåâûïîëíåíèå

îòâåòñòâåííîãî çàäàíèÿ.

p(t) ® 1,0

Ëåòàòåëüíûå àïïàðàòû,

ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíûå

ìàøèíû, âîåííàÿ òåõíèêà,

õèìè÷åñêîå è ìåäèöèíñêîå

îáîðóäîâàíèå.

Ýêîíîìè÷åñêèé óùåðá:

ïîâûøåííûå ïðîñòîè,

ðàáîòà íà ïîíèæåííûõ ðåæèìàõ

èëè ñ óõóäøåííûìè ïîêàçàòåëÿìè.

p(t) > 0,9

(ïðè çíà÷èòåëüíîì

óùåðáå

p(t) > 0,99)

Òåõíîëîãè÷åñêîå îáîðóäî-

âàíèå, ñåëüñêîõîçÿéñòâåí-

íûå è áûòîâûå ìàøèíû.

Áåç ñåðüåçíûõ ïîñëåäñòâèé

(ðåìîíòíûå çàòðàòû â ïðåäåëàõ íîðìû)

p(t) < 0,9

Îòäåëüíûå óçëû è ýëåìåíòû

îáîðóäîâàíèÿ.

Òàáëèöà 1.2

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ ПО ДОЛГОВЕЧНОСТИ [3]

Êàòåãîðèè îáîðóäîâàíèÿ Íàçíà÷åíèå

Îñíîâíûå

ïàðàìåòðû

Òåõíîëîãè÷åñêîå:

ñòàíêè, ïðåññû, ñâàðî÷íûå àãðåãàòû,

òåêñòèëüíîå, ïèùåâîå, ïîëèãðàôè÷åñêîå

îáîðóäîâàíèå, ñåëüñêîõîçÿéñòâåííûå

è äîðîæíî-ñòðîèòåëüíûå ìàøèíû

Èçìåíåíèå ôîðìû

è ñâîéñòâ îáúåêòîâ

òðóäà

Êà÷åñòâî ïðîäóê-

öèè,

ïðîèçâîäèòåëüíîñòü

Õèìèêî-òåõíîëîãè÷åñêîå:

ìàøèíû è àïïàðàòû õèìè÷åñêèõ ïðîèçîäñòâ,

ìåòàëëóðãè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå

Ïîëó÷åíèå

íîâûõ âåùåñòâ

è ìàòåðèàëîâ

Êà÷åñòâî ïðîäóêèè,

ïðîèçâîäèòåëü-

íîñòü, áåçîïàñíîñòü

Òðàíñïîðòíîå:

àâòîìîáèëè, ñàìîëåòû, æåëåçíîäîðîæíûé

è âîäíûé òðàíñïîðò,

ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíûå ìàøèíû

Ïåðåìåùåíèå

îáúåêòîâ

Ñêîðîñòü,

áåçîïàñíîñòü,

ãðóçîïîäúåìíîñòü

Ýíåðãåòè÷åñêîå:

ýëåêòðîäâèãàòåëè, äâèãàòåëè âíóòðåííåãî

ñãîðàíèÿ, ðåàêòèâíûå äâèãàòåëè, òóðáèíû

Ïðåîáðàçîâàíèå

ýíåðãèè

Êîýôôèöèåíò

ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ,

ìîùíîñòü

Êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíîå:

èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû, ñîðòèðîâî÷íûå

àâòîìàòû, èñïûòàòåëüíûå ìàøèíû

Êîíòðîëü

ïàðàìåòðîâ îáúåêòà

Òî÷íîñòü èçìåðåíèé

Ñ÷åòíî-ðåøàþùåå:

ýëåêòðîííî-âû÷èñëèòåëüíûå öèôðîâûå

è àíàëîãîâûå ìàøèíû, êîìïüþòåðû,

êàëüêóëÿòîðû

Ðåøåíèå

ìàòåìàòè÷åñêèõ

çàäà÷ è âû÷èñëåíèÿ

Ïðàâèëüíîñòü

è òî÷íîñòü ðåøåíèé

Âîåííîå:

îðóäèÿ, ðàêåòû, òàíêè, âîåííàÿ àâèàöèÿ

Ïîðàæåíèå îáúåêòà

Âûïîëíåíèå

áîåâîãî çàäàíèÿ

Ìåäèöèíñêîå:

èñêóññòâåííûå îðãàíû,

õèðóðãè÷åñêèå àãðåãàòû

Âîññòàíîâëåíèå

çäîðîâüÿ ÷åëîâåêà

Òî÷íîñòü

ôóíêöèîíèðîâàíèÿ,

áåçîòêàçíîñòü

1.2. Классификация и причины возникновения отказов

Îñíîâíûì ÿâëåíèåì, èçó÷àåìûì â òåîðèè íàäåæíîñòè, ÿâëÿåòñÿ îòêàç.

Îòêàç îáúåêòà ìîæíî ïðåäñòàâèòü êàê ïîñòåïåííûé èëè âíåçàïíûé âûõîä

åãî ñîñòîÿíèÿ çà ïðåäåëû îáëàñòè ðàáîòîñïîñîáíîñòè. Ñîñòîÿíèå îáúåêòà

õàðàêòåðèçóåòñÿ ïàðàìåòðàìè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ, îïðåäåëÿþùèìè åãî ðà-

áîòîñïîñîáíîñòü. Òàê êàê îïðåäåëÿþùèå ïàðàìåòðû ÿâëÿþòñÿ ôóíêöèÿìè

âðåìåíè, òî è ðàáîòîñïîñîáíîñòü îáúåêòà òàêæå èçìåíÿåòñÿ âî âðåìåíè.

Ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïîäøèïíèêîâîé îïîðû

îïðåäåëÿåòñÿ äâóìÿ îñíîâíûìè ïàðàìåòðàìè -

ðàäèàëüíûì áèåíèåì âàëà e è óãëîì íàêëîíà

îñè j. Ìíîæåñòâî ðàáîòîñïîñîáíûõ ñîñòîÿ-

íèé ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ïðÿìîóãîëüíîé

îáëàñòè (ïîëÿ äîïóñêà) G, îãðàíè÷åííîé ïðå-

äåëüíî äîïóñòèìûìè çíà÷åíèÿìè ïàðàìåòðîâ

max

è j

max

(ðèñ.1.4). Íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå

õàðàêòåðèçóåòñÿ çíà÷åíèÿìè e

è j

, çàâèñÿ-

ùèìè îò òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ è äîïóñêîâ.

Â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè ïîä âîçäåéñòâèåì

ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ ïàðàìåòðû óçëà èçìåíÿ-

þòñÿ, ÷òî ðàâíîñèëüíî ïåðåìåùåíèþ òî÷êè,

ñîîòâåòñòâóþùåé ñîñòîÿíèþ óçëà, ïî îäíîé

èç âîçìîæíûõ òðàåêòîðèé (íà ðèñ.1.4 ïîêàçà-

íû äâå èç íèõ - ÀÂ è ÀÑ). Âûõîä òðàåêòîðèè

çà ïðåäåëû îáëàñòè G îçíà÷àåò îòêàç îáúåêòà

ïî ïàðàìåòðàì (òî÷êè À è Â).

max

Ðèñ.1.4. Îáëàñòü ðàáîòîñïîñîáíûõ

ñîñòîÿíèé ïîäøèïíèêîâîãî óçëà

1.2.1. Классификация отказов

Õàðàêòåð è ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ îïðåäåëÿþùèõ ïàðàìåòðîâ òåõíè÷åñêî-

ãî îáúåêòà, êàê ïðàâèëî, îïðåäåëÿåòñÿ áîëüøèì êîëè÷åñòâîì âíåøíèõ è

âíóòðåííèõ ôàêòîðîâ (ñì.ãë.2). Ìíîãîîáðàçèå îáúåêòîâ ïî íàçíà÷åíèþ,

êîíñòðóêòèâíûì è òåõíîëîãè÷åñêèì ïàðàìåòðàì, õàðàêòåðó ïðîòåêàþùèõ â

íèõ ïðîöåññîâ, âíåøíèõ è âíóòðåííèõ âîçäåéñòâèé è ò.ä. ïðèâåëî ê íåîá-

õîäèìîñòè êëàññèôèêàöèè îòêàçîâ ïî íåñêîëüêèì ïðèçíàêàì (òàáë.1.3).

Ïî õàðàêòåðó èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ îáúåêòà äî ìîìåíòà âîçíèêíîâå-

íèÿ îòêàçû äåëÿòñÿ íà âíåçàïíûå è ïîñòåïåííûå. Âíåçàïíûå îòêàçû õà-

ðàêòåðèçóþòñÿ ñêà÷êîîáðàçíûì èçìåíåíèåì çíà÷åíèé îäíîãî èëè íåñêîëü-

êèõ ïàðàìåòðîâ, ïîñòåïåííûå - ïîñòåïåííûì èçìåíåíèåì ïàðàìåòðîâ. Ïðè

âíåçàïíûõ îòêàçàõ îáû÷íî îòñóòñòâóþò âèäèìûå ïðèçíàêè èõ ïðèáëèæå-

íèÿ, ìîìåíò æå íàñòóïëåíèÿ ïîñòåïåííîãî îòêàçà ìîæåò ïðîãíîçèðîâàòüñÿ

íà îñíîâå àíàëèçà õàðàêòåðà èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ îáúåêòà èëè åãî ýëå-

ìåíòîâ. Ïîýòîìó âíåçàïíûå îòêàçû ñ÷èòàþòñÿ ñëó÷àéíûìè ñîáûòèÿìè, âû-

çâàííûìè íåêîíòðîëèðóåìûìè èçìåíåíèÿìè ïàðàìåòðîâ ýëåìåíòà. Ïîñòå-

ïåííûå îòêàçû îáû÷íî ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì ïðîöåññîâ èçíîñà è ñòàðåíèÿ

ýëåìåíòîâ. Äåëåíèå îòêàçîâ íà âíåçàïíûå è ïîñòåïåííûå îòíîñèòåëüíî,

ïîñêîëüêó îñíîâàíî íà âîçìîæíîñòÿõ êîíòðîëÿ è èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ è

ïðè áîëåå ïîëíîì èçó÷åíèè ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â ýëåìåíòàõ, è óâå-

ëè÷åíèè ÷èñëà êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ íåêîòîðûå âíåçàïíûå îòêàçû

ìîãóò îêàçàòüñÿ ïîñòåïåííûìè.

Ïî ñòåïåíè èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ îáúåêòà îòêàçû äåëÿòñÿ íà îòêàçû

ôóíêöèîíèðîâàíèÿ è ïàðàìåòðè÷åñêèå îòêàçû. Îòêàçû ôóíêöèîíèðîâà-

íèÿ ïðèâîäÿò ê íåâîçìîæíîñòè âûïîëíåíèÿ îáúåêòîì ñâîèõ ôóíêöèé (íà-

ïðèìåð, íàñîñ íå ïîäàåò òîïëèâî, äâèãàòåëü íå çàïóñêàåòñÿ, ðåäóêòîð íå

ïåðåäàåò äâèæåíèÿ è ò.ä.). Ïàðàìåòðè÷åñêèå îòêàçû ïðèâîäÿò ê âûõîäó

îñíîâíûõ õàðàêòåðèñòèê îáúåêòà çà äîïóñòèìûå ïðåäåëû (íàïðèìåð, ñíè-

æåíèå ïîäà÷è òîïëèâà íàñîñîì, óìåíüøåíèå ìîùíîñòè äâèãàòåëÿ).

Ïî íàëè÷èþ ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííîé âçàèìîñâÿçè ìåæäó îòêàçàìè îòêà-

çû äåëÿòñÿ íà íåçàâèñèìûå è çàâèñèìûå. Íåçàâèñèìûå îòêàçû íå îáó-

ñëîâëåíû îòêàçàìè äðóãèõ îáúåêòîâ èëè ýëåìåíòîâ, çàâèñèìûå ÿâëÿþòñÿ

ñëåäñòâèåì îòêàçîâ äðóãèõ îáúåêòîâ èëè ýëåìåíòîâ. Â áîëåå øèðîêîì

Òàáëèöà 1.3

КЛАССИФИКАЦИЯ ОТКАЗОВ [13,15-19]

Ïðèçíàê äåëåíèÿ Âèäû îòêàçîâ

Õàðàêòåð èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðà âíåçàïíûé, ïîñòåïåííûé

Ñâÿçü ñ äðóãèìè îòêàçàìè íåçàâèñèìûé, çàâèñèìûé

Âîçìîæíîñòü ïîñëåäóþùåãî èñïîëüçîâàíèÿ ïîëíûé, ÷àñòè÷íûé

Õàðàêòåð óñòðàíåíèÿ îòêàçà óñòîé÷èâûé, ñàìîóñòðàíÿþùèéñÿ,

ïåðåìåæàþùèéñÿ, ñáîé

Íàëè÷èå âíåøíèõ ïðîÿâëåíèé î÷åâèäíûé (ÿâíûé), ñêðûòûé (íåÿâíûé)

Ïðè÷èíû âîçíèêíîâåíèÿ êîíñòðóêöèîííûé, òåõíîëîãè÷åñêèé,

ýêñïëóàòàöèîííûé

Ïðîèñõîæäåíèå åñòåñòâåííûé, èñêóññòâåííûé

Âðåìÿ (ïåðèîä) âîçíèêíîâåíèÿ ïðè èñïûòàíèÿõ, ïåðèîäà ïðèðàáîòêè,

ïåðèîäà íîðìàëüíîé ýêñïëóàòàöèè,

ïåðèîäà èçíîñà è ñòàðåíèÿ

ñìûñëå îòêàçû ÿâëÿþòñÿ çàâèñèìûìè, åñëè ïðè ïîÿâëåíèè îäíèõ èç íèõ

âåðîÿòíîñòü ïîÿâëåíèÿ äðóãèõ èçìåíÿåòñÿ, è íåçàâèñèìûìè - åñëè âåðîÿò-

íîñòü èõ ïîÿâëåíèÿ íå çàâèñèò îò äðóãèõ îòêàçîâ. Äëÿ âûäåëåíèÿ îòêàçîâ-

ïðè÷èí è îòêàçîâ-ñëåäñòâèé èíîãäà ïåðâûå íàçûâàþò ïåðâè÷íûìè, à âòî-

ðûå - âòîðè÷íûìè èëè ðåçóëüòèðóþùèìè.

Ïî óñòîé÷èâîñòè íåðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ è âîçìîæíîñòè óñòðà-

íåíèÿ îòêàçû äåëÿòñÿ íà óñòîé÷èâûå (îêîí÷àòåëüíûå) è ñàìîóñòðàíÿþ-

ùèåñÿ. Óñòîé÷èâûé îòêàç óñòðàíÿåòñÿ òîëüêî ïóòåì âîññòàíîâëåíèÿ ðà-

áîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà, ñàìîóñòðàíÿþùèéñÿ ëèêâèäèðóåòñÿ

áåç âíåøíåãî âìåøàòåëüñòâà. Ñáîé - îäíîêðàòíî âîçíèêàþùèé ñàìîóñòðà-

íÿþùèéñÿ îòêàç, ñèñòåìàòè÷åñêèé îòêàç - ìíîãîêðàòíî âîçíèêàþùèé

ñáîé, ïåðåìåæàþùèéñÿ îòêàç - ìíîãîêðàòíî âîçíèêàþùèé ñàìîóñòðà-

íÿþùèéñÿ îòêàç îäíîãî è òîãî æå õàðàêòåðà.

Ïî âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ îáúåêòà ïîñëå âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçà

îòêàçû äåëÿòñÿ íà ïîëíûå è ÷àñòè÷íûå, ïî çíà÷èìîñòè - íà êðèòè÷åñêèå,

ñóùåñòâåííûå è íåñóùåñòâåííûå, ïî õàðàêòåðó îáíàðóæèâàåìîñòè - íà

î÷åâèäíûå (ÿâíûå) è ñêðûòûå (íåÿâíûå), ïî ïðîèñõîæäåíèþ - íà åñòå-

ñòâåííûå è èñêóññòâåííûå, ïî âîçìîæíîñòè âîññòàíîâëåíèÿ - íà óñòðà-

íèìûå è íåóñòðàíèìûå (ñì.òàáë.1.3).

Ïî ïðè÷èíàì âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçû äåëÿòñÿ íà êîíñòðóêöèîííûå (ïðî-

åêòíî-êîíñòðóêöèîííûå), ïðîèçâîäñòâåííûå (ïðîèçâîäñòâåííî-èçãîòîâè-

òåëüíûå), ýêñïëóàòàöèîííûå (ýêñïëóàòàöèîííî-òåõíîëîãè÷åñêèå) è äåãðàäà-

öèîííûå (èçíîñîâûå). Êîíñòðóêöèîííûå îòêàçû âîçíèêàþò â ðåçóëüòàòå

íåñîâåðøåíñòâà èëè íàðóøåíèÿ óñòàíîâëåííûõ ïðàâèë è íîðì êîíñòðóè-

ðîâàíèÿ îáúåêòà, ïðîèçâîäñòâåííûå - â ðåçóëüòàòå íåñîâåðøåíñòâà èëè

íàðóøåíèÿ ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ èëè ðåìîíòà, âûïîëíÿâøåãîñÿ íà ðå-

ìîíòíîì ïðåäïðèÿòèè, ýêñïëóàòàöèîííûå - â ðåçóëüòàòå íàðóøåíèÿ ïðà-

âèë è óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè, äåãðàäàöèîííûå - â ðåçóëüòàòå íåîáðàòèìûõ

ïðîöåññîâ èëè ÿâëåíèé â îáúåêòå.

Êëàññèôèêàöèÿ îòêàçîâ ïî âðåìåíè âîçíèêíîâåíèÿ îñíîâàíà íà àíàëèçå

õàðàêòåðà èçìåíåíèÿ èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ îáúåêòà â ïðîöåññå åãî ýêñ-

ïëóàòàöèè (ðèñ.1.5) è ñîîòâåòñòâóþùåé ìîäåëè èçìåíåíèÿ íàäåæíîñòè ïî

âðåìåíè. Ñîãëàñíî ýòîé ìîäåëè ïåðèîä ôóíêöèîíèðîâàíèÿ îáúåêòà ìîæíî

ðàçäåëèòü íà òðè ÷àñòè

[3,15,17,21-23]: ïåðèîä ïóñêà è

ïðèðàáîòêè, êîãäà â îñíîâíîì

ïðîÿâëÿþòñÿ êîíñòðóêöèîííûå

è ïðîèçâîäñòâåííûå îòêàçû, â

òåõíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ âûõîäÿò

èç ñòðîÿ äåôåêòíûå ýëåìåíòû;

ïåðèîä íîðìàëüíîé ýêñïëóàòà-

öèè, äëÿ êîòîðîãî õàðàêòåðíî

ïîÿâëåíèå âíåçàïíûõ îòêàçîâ ñ

ïðèìåðíî ïîñòîÿííîé (èëè

ñëàáî óâåëè÷èâàþùåéñÿ) èí-

Ðèñ.1.5. Èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ âî

âðåìåíè ïðè íîðìàëüíîì (À) è ïîâûøåííîì (Â)

ðåæèìàõ ýêñïëóàòàöèè [20]:

1- ïåðèîä ïóñêà è ïðèðàáîòêè; 2- ïåðèîä íîðìàëü-

íîé ýêñïëóàòàöèè; 3

ïåðèîä èçíîñà è ñòàð

íèÿ.

òåíñèâíîñòüþ; ïåðèîä èçíîñà è ñòàðåíèÿ ñ ïîñòåïåííî óâåëè÷èâàþùåéñÿ

èíòåíñèâíîñòüþ. Çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè îòêàçîâ â êàæäîì èç ýòèõ ïå-

ðèîäîâ è ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïåðèîäîâ çàâèñÿò îò èíòåíñèâíîñòè íàãðóçîê:

ïðè ïîâûøåííûõ ðåæèìàõ èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ óâåëè÷èâàåòñÿ è ãðàíè-

öû ó÷àñòêîâ ñìåùàþòñÿ â ñòîðîíó ìåíüøèõ çíà÷åíèé íàðàáîòêè (ðèñ.1.5).

Â ñîîòâåòñòâèè ñ õàðàêòåðîì èçìåíåíèÿ çíà÷åíèé èíòåíñèâíîñòè l(t)

îòêàçû äåëÿòñÿ íà ïðèðàáîòî÷íûå, âíåçàïíûå è èçíîñîâûå. Êðîìå òîãî,

äëÿ îáúåêòîâ, êîòîðûå ïðîõîäÿò èñïûòàíèÿ è îáêàòêó íà çàâîäå-

èçãîòîâèòåëå, îòêàçû ïðè èñïûòàíèÿõ èíîãäà âûäåëÿþòñÿ â îòäåëüíóþ

ãðóïïó.

Ïåðèîä íîðìàëüíîé (óñòàíîâèâøåéñÿ) ýêñïëóàòàöèè ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì è íàèáîëåå

ïðîäîëæèòåëüíûì, òàê êàê ïåðèîä ïóñêà è ïðèðàáîòêè îáû÷íî îòíîñèòåëüíî íåâåëèê

(îáû÷íî íå áîëåå 10% îáùåãî ñðîêà ñëóæáû), à â ïåðèîä èçíîñà è ñòàðåíèÿ ðàáîòà

ìíîãèõ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ íåäîïóñòèìà èç-çà óâåëè÷åíèÿ ðàñõîäîâ íà îáñëóæèâàíèå

è ðåìîíò, ñíèæåíèÿ ïîêàçàòåëåé è ò.ä. Ïîýòîìó â òåîðèè íàäåæíîñòè â îñíîâíîì èçó-

÷àþòñÿ âíåçàïíûå îòêàçû â ïåðèîä íîðìàëüíîé ýêñïëóàòàöèè.

Èññëåäîâàíèÿ íàäåæíîñòè ðàçëè÷íûõ ïðîèçâîäñòâåííûõ îáúåêòîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî

â ïåðèîä íîðìàëüíîé ýêñïëóàòàöèè, êîãäà äîëÿ äåãðàäàöèîííûõ îòêàçîâ íåâåëèêà, â

îáùåì ÷èñëå îòêàçîâ íà êîíñòðóêöèîííûå îòêàçû ïðèõîäèòñÿ 40-50%, ïðîèçâîäñòâåí-

íûå - 30-40%, ýêñïëóàòàöèîííûå - 15-25%.

Êîíñòðóêöèîííûå îòêàçû ìîãóò âîçíèêàòü èç-çà íåïîëíîòû èëè íåîïðåäåëåííîñòè

èíôîðìàöèè î ñâîéñòâàõ êîíñòðóêöèîííûõ è îáðàáàòûâàåìûõ ìàòåðèàëîâ èëè î ïðî-

öåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ â îáúåêòå, èç-çà íåñîâåðøåíñòâà èñïîëüçóåìûõ ìåòîäîâ ïðîåêòè-

ðîâàíèÿ è êîíñòðóèðîâàíèÿ, îòñóòñòâèÿ íàó÷íî-îáîñíîâàííûõ òåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé,

íåòî÷íîñòè âûáîðà âåëè÷èíû è õàðàêòåðà äåéñòâóþùèõ íàãðóçîê è ò.ä.

Îñíîâíûå ïðè÷èíû ïðîèçâîäñòâåííûõ îòêàçîâ ìîæíî ðàçäåëèòü íà âíåøíèå (íà-

ãðóçêè, îáóñëîâëåííûå âíåøíèìè âîçäåéñòâóþùèìè ôàêòîðàìè) è âíóòðåííèå (íàãðóç-

êè, îáóñëîâëåííûå ôóíêöèîíèðîâàíèåì ñàìîãî îáúåêòà). Âíåøíèå ôàêòîðû, âûçûâàþ-

ùèå îòêàçû, äîñòàòî÷íî ðàçíîîáðàçíû: ìåõàíè÷åñêèå, êëèìàòè÷åñêèå, áèîëîãè÷åñêèå,

ðàäèàöèîííûå, ýëåêòðîìàãíèòíûå, òåðìè÷åñêèå è ïð. Ê âíóòðåííèì ïðè÷èíàì îòíîñÿò-

ñÿ íàãðóçêè, îáóñëîâëåííûå ëîêàëüíûì íàãðåâîì îòäåëüíûõ ÷àñòåé èëè ýëåìåíòîâ, äå-

ôîðìàöèÿìè, íåðàâíîìåðíûì èçíîñîì è äðóãèìè ôàêòîðàìè.

Èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ è õàðàêòåðèñòèê òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ âî âðå-

ìåíè, îáóñëîâëåííûå ïðîèñõîäÿùèìè â íèõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ïðîöåñ-

ñàìè, ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå îáùåé ïðè÷èíîé îòêàçîâ. Ïðîöåññ âîçíèêíîâå-

íèÿ îòêàçà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé, êàê ïðàâèëî, íåêîòîðûé êèíåòè÷åñêèé

ïðîöåññ, âíóòðåííèé ìåõàíèçì è ñêîðîñòü êîòîðîãî îïðåäåëÿþòñÿ ñòðóêòó-

ðîé è ñâîéñòâàìè ìàòåðèàëà, íàïðÿæåíèÿìè, âûçâàííûìè íàãðóçêîé, òåì-

ïåðàòóðîé, äàâëåíèåì è äðóãèìè ïàðàìåòðàìè. Âñëåäñòâèå ýòîãî êëàññè-

ôèêàöèÿ îòêàçîâ òåõíè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïî èõ ôèçè÷åñêîé ïðèðîäå ìîæåò

ïðåäñòàâëÿòü ñîáîé êëàññèôèêàöèþ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, íåïî-

ñðåäñòâåííî èëè êîñâåííî âëèÿþùèõ íà ðàáîòîñïîñîáíîñòü ýëåìåíòîâ è

âîçíèêíîâåíèå îòêàçîâ, à òàêæå êëàññèôèêàöèþ óñëîâèé ïðîòåêàíèÿ ïðî-

öåññîâ. Òàêàÿ êëàññèôèêàöèÿ ìîæåò áûòü ïðîâåäåíà ïî òèïó (êëàññó) ìà-

òåðèàëà ýëåìåíòà, ïî ìåñòó ïðîòåêàíèÿ ïðîöåññîâ, âëèÿþùèõ íà ðàáîòî-

ñïîñîáíîñòü îáúåêòà, ïî âèäó ýíåðãèè, îïðåäåëÿþùåé õàðàêòåð ïðîöåññà,

ïî òèïó ýêñïëóàòàöèîííîãî âîçäåéñòâèÿ, ïî õàðàêòåðó (âíóòðåííåìó ìåõà-

íèçìó) ïðîöåññà. Áîëåå ïîäðîáíî òàêàÿ êëàññèôèêàöèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ

ïðè àíàëèçå ïðîöåññîâ âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçîâ (ñì.ãë.3).

Äëÿ àíàëèçà è ïðîãíîçèðîâàíèÿ îòêàçîâ íàèáîëåå âàæíûì ÿâëÿåòñÿ

îïðåäåëåíèå êà÷åñòâåííûõ èëè êîëè÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ, ïî êîòîðûì óñ-

òàíàâëèâàåòñÿ ôàêò íàðóøåíèÿ ðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ, ò.å. êðèòå-

ðèåâ îòêàçà. Äëÿ âíåçàïíûõ îòêàçîâ ðîëü êðèòåðèÿ îòêàçà èãðàåò, êàê

ïðàâèëî, îòñóòñòâèå îäíîé èëè íåñêîëüêèõ ôóíêöèé, äëÿ ïîñòåïåííûõ îò-

êàçîâ - âûõîä îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ îñíîâíûõ (îïðåäåëÿþùèõ) ïàðàìåò-

ðîâ çà ïðåäåëû äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé (çà ïðåäåëû ïîëÿ äîïóñêà).

Íàïðèìåð, äëÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, íåêîòîðûõ âèäîâ îáîðóäîâàíèÿ è òåõíî-

ëîãè÷åñêèõ ñõåì êðèòåðèÿìè îòêàçîâ ìîãóò áûòü îòêëîíåíèå çíà÷åíèé ïàðàìåòðîâ òåõ-

íîëîãè÷åñêèõ ðåæèìîâ (äàâëåíèÿ, òåìïåðàòóðû è äð.), ïàðàìåòðîâ ñîñòîÿíèÿ è ñâîéñòâ

òåõíîëîãè÷åñêèõ ïîòîêîâ (ðàñõîäà, âÿçêîñòè, ïëîòíîñòè, ñîñòàâà, êîíöåíòðàöèè è äð.),

èçìåðÿåìûå õàðàêòåðèñòèêè ðàçëè÷íûõ âèäîâ ðàçðóøåíèÿ ìàòåðèàëîâ è êîíñòðóêöèé

(êîððîçèÿ, ýðîçèÿ, êàâèòàöèÿ, çàãðÿçíåíèå, âèáðàöèè, ðåçîíàíñ, ãèäðàâëè÷åñêèé óäàð,

ñèëîâûå íàãðóçêè è ïð.) [17]. Ïðèçíàêàìè ïðîÿâëåíèÿ îòêàçîâ îáúåêòîâ ÿâëÿþòñÿ, íà-

ïðèìåð, âîçíèêíîâåíèå îïðåäåëåííûõ øóìîâ ïðè ðàáîòå îáîðóäîâàíèÿ, óòå÷êà ãàçîâ

èëè æèäêîñòåé, èçìåíåíèÿ óñòàíîâëåííûõ òåõíîëîãè÷åñêèì ðåãëàìåíòîì çíà÷åíèé äàâ-

ëåíèÿ, òåìïåðàòóðû, ðàñõîäà èëè êîíöåíòðàöèè, ðîñò ãèäðàâëè÷åñêîãî èëè òåïëîâîãî

ñîïðîòèâëåíèÿ, ñíèæåíèå âûïóñêà èëè êà÷åñòâà ïðîäóêöèè è ò.ï. [24].

Åñëè îáúåêò è åãî ðà-

áîòîñïîñîáíîñòü è íà-

äåæíîñòü õàðàêòåðèçóþò-

ñÿ íåñêîëüêèìè îñíîâíû-

ìè ïàðàìåòðàìè X

(ò.å.

îïðåäåëÿþùèé ïàðàìåòð

ÿâëÿåòñÿ âåêòîðíîé âåëè-

÷èíîé è èìååò íåñêîëüêî

ñîñòàâëÿþùèõ: X =

,...,X

}), òî àíàëèç

è ðàñ÷åò íàäåæíîñòè

äîëæåí ïðîèçâîäèòüñÿ ïî

âñåì ïàðàìåòðàì. Ðåñóðñ

îáúåêòà ïðè ýòîì áóäåò

îïðåäåëÿòüñÿ íå òîëüêî

çàïàñàìè íàäåæíîñòè ïî âñåì ïàðàìåòðàì, íî è ñêîðîñòüþ èõ èçìåíåíèÿ

âî âðåìåíè. Ïîñêîëüêó äëÿ êàæäîãî èç ïàðàìåòðîâ X

çàêîíû èçìåíåíèÿ âî

âðåìåíè ìîãóò áûòü ðàçëè÷íûìè, òî â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè â êàæäûé

ìîìåíò íàäåæíîñòü ìîæåò ëèìèòèðîâàòüñÿ òî îäíèì, òî äðóãèì èç íèõ

(ðèñ.1.6). Åñëè ââåñòè ïîíÿòèå êîýôôèöèåíòà çàïàñà íàäåæíîñòè ïî êàæ-

äîìó èç ïàðàìåòðîâ (àíàëîãè÷íîãî êîýôôèöèåíòó çàïàñà ïðî÷íîñòè)

(t)=X

imax

(t) (èëè K

(t)=X

(t)/X

imin

, åñëè ïàðàìåòð îãðàíè÷åí ñíèçó),

òî ðåñóðñ ýëåìåíòà T áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ âðåìåíåì äîñòèæåíèÿ ëþáûì

îïðåäåëÿþùèì ïàðàìåòðîì çíà÷åíèÿ, ïðè êîòîðîì K

=1.

1.2.2. Анализ причин возникновения отказов

Â öåëîì íàãðóçêè, èñïûòûâàåìûå òåõíè÷åñêèìè îáúåêòàìè è èõ ñî-

ñòàâíûìè ÷àñòÿìè è ýëåìåíòàìè, ìîæíî ðàçäåëèòü íà ìåõàíè÷åñêèå, ýëåê-

òðè÷åñêèå, ìàãíèòíûå, ýëåêòðîìàãíèòíûå, ðàäèàöèîííûå, àêóñòè÷åñêèå,

ãèäðàâëè÷åñêèå, ïíåâìàòè÷åñêèå, òåïëîâûå, êëèìàòè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå.

È õîòÿ äëÿ êàæäîãî êëàññà îáúåêòîâ òèïè÷íû îïðåäåëåííûå âèäû íàãðóçîê

(äëÿ äåòàëåé ìàøèí - ìåõàíè÷åñêèå è òåïëîâûå, äëÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ýëå-

ìåíòîâ - ýëåêòðè÷åñêèå, ýëåêòðîìàãíèòíûå è òåïëîâûå), êàê ïðàâèëî, ýëå-

ìåíòû òåõíè÷åñêèõ ñèñòåì íàõîäÿòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì íåñêîëüêèõ âèäîâ

íàãðóçîê, òåì áîëåå ÷òî íåêîòîðûå èç íèõ âçàèìîîáóñëîâëåíû (íàïðèìåð,

Ç à ï à ñ í à ä å æ í î ñ ò è

Ðèñ.1.6. Çàïàñ íàäåæíîñòè ýëåìåíòà

ñ íåñêîëüêèìè îïðåäåëÿþùèìè ïàðàìåòðàìè

òåïëîâûå íàãðóçêè ÷àñòî ÿâëÿþòñÿ

ñëåäñòâèåì ýëåêòðè÷åñêèõ èëè ìå-

õàíè÷åñêèõ). Ïîýòîìó äëÿ àíàëèçà

è ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè, ðàçðà-

áîòêè ìåòîäîâ ïðåäîòâðàùåíèÿ èëè

ñíèæåíèÿ ÷èñëà îòêàçîâ ïðîåêòè-

ðóåìîãî è èçãîòàâëèâàåìîãî îáîðó-

äîâàíèÿ, óñòàíîâëåíèÿ îáîñíîâàí-

íîé ñèñòåìû ïëàíîâî-

ïðåäóïðåäèòåëüíûõ ðàáîò è ðåìîí-

òîâ äëÿ êàæäîãî âèäà îòêàçîâ íå-

îáõîäèì ïîäðîáíûé àíàëèç ïðè÷èí

èõ âîçíèêíîâåíèÿ.

Âîçíèêíîâåíèå îòêàçà - êîíå÷-

íûé ðåçóëüòàò ðÿäà ïîñëåäîâàòåëü-

íûõ ýòàïîâ, êîòîðûå íåçàâèñèìî îò

âèäà îòêàçà, èìåþò îáùèå ÷åðòû.

Íà ðèñ.1.7 ïðèâåäåíà áëîê-ñõåìà

âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçà ïðè ïðåâû-

øåíèè óðîâíÿ íàãðóçêè äîïóñòè-

ìûõ çíà÷åíèé (âíåçàïíûå îòêàçû) èëè ïðè âûõîäå îïðåäåëÿþùèõ ïàðàìåò-

ðîâ çà ïðåäåëû äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé (ïàðàìåòðè÷åñêèå îòêàçû). Áîëåå

ïîäðîáíî ïðîöåññû âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçîâ ðàññìîòðåíû â ãë.2.

Àíàëèç îòêàçîâ è ïðè÷èí èõ âîçíèêíîâåíèÿ ïðîâîäèòñÿ ñ öåëüþ îïðå-

äåëåíèÿ èõ ïîñëåäñòâèé, âðåìåíè âîçíèêíîâåíèÿ, âûáîðà ìåòîäîâ îáíàðó-

æåíèÿ, îöåíêè âåðîÿòíîñòè âîçíèêíîâåíèÿ, ðàçðàáîòêè ïðåäóïðåäèòåëü-

íûõ, êîíòðîëüíûõ è çàùèòíûõ ìåðîïðèÿòèé [25]. Â çàâèñèìîñòè îò ñòàäèè

"æèçíåííîãî öèêëà" è ãëóáèíû êîíñòðóêòîðñêîé ïðîðàáîòêè àíàëèç îòêà-

çîâ ïðîâîäèòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ðàçëè÷íûõ èñòî÷íèêîâ èíôîðìàöèè è

ìåòîäîâ.

Â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåòîäèêîé, ïðèíÿòîé äëÿ íåêîòîðûõ âèäîâ òåõíèêè, àíàëèç îòêà-

çîâ ñîñòîèò èç óñòàíîâëåíèÿ ïðè÷èí îòêàçîâ íà ìåñòå èõ îáíàðóæåíèÿ è (ïðè íåîáõî-

äèìîñòè) óòî÷íåííîãî (ëàáîðàòîðíîãî) èññëåäîâàíèÿ [9,26].

Àíàëèç áëîê-ñõåìû âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçîâ (ðèñ.1.7) ïîêàçûâàåò, ÷òî îòêàç òåõíè÷å-

ñêîãî îáúåêòà (ýëåìåíòà èëè ñèñòåìû) ìîæåò áûòü ïðåäîòâðàùåí èëè îòñðî÷åí ïðè

âûïîëíåíèè ñëåäóþùèõ óñëîâèé:

1. Óðîâåíü íàãðóçêè (èëè ýíåðãèè) íå ïðåâîñõîäèò ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèé, ïðè êîòî-

ðûõ âîçíèêàåò îòêàç.

2. Äåéñòâóþùàÿ íàãðóçêà (èëè ýíåðãèÿ) íå ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ íåæåëàòåëü-

íûõ ïðîöåññîâ (â ÷àñòíîñòè ñòàðåíèÿ), êîòîðûå ìîãóò ïðèâåñòè ê îòêàçó.

3. Ïðîòåêàþùèå â îáúåêòå ïðîöåññû íå ïðèâîäÿò ê ïîâðåæäåíèÿì, îïðåäåëÿþùèì

åãî áåçîòêàçíîñòü.

4. Âîçíèêàþùèå ïîâðåæäåíèÿ íå ïðèâîäÿò ê âûõîäó îïðåäåëÿþùèõ çà ïðåäåëû äî-

ïóñòèìûõ çíà÷åíèé.

Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ êàæäîãî èç ýòèõ óñëîâèé ïðèìåíÿåòñÿ øèðîêèé àñ-

ñîðòèìåíò ìåòîäîâ è ñðåäñòâ, íàïðàâëåííûõ íà óñòðàíåíèå èëè çàìåäëå-

íèå íåæåëàòåëüíûõ ïðîöåññîâ è ÿâëåíèé, ïðèâîäÿùèõ ê îòêàçàì. Íåêîòî-

ðûå èç íèõ ïðèâåäåíû â ãë.3.

Нагрузка,

действующая на объект

Достаточен ли уровень нагрузки

для возникновения отказа

Вызывает ли нагрузка

повреждение объекта

Приводит ли повреждение

к изменению выходного параметра

Выходит ли параметр

за границу допустимых значений

Отказ

Да

Нет

Да

Нет

Ðèñ.1.7. Ñõåìà âîçíèêíîâåíèÿ îòêàçà [18]

1.3. Показатели надежности

Ïîêàçàòåëü íàäåæíîñòè - êîëè÷åñòâåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà îäíîãî èëè

íåñêîëüêèõ ñâîéñòâ, ñîñòàâëÿþùèõ íàäåæíîñòü îáúåêòà. Ïîêàçàòåëü íà-

äåæíîñòè êîëè÷åñòâåííî õàðàêòåðèçóåò, â êàêîé ñòåïåíè îáúåêòó ïðèñóùè

îïðåäåëåííûå ñâîéñòâà íàäåæíîñòè.

Óðîâåíü íàäåæíîñòè òåõíè÷åñêîãî îáúåêòà îïðåäåëÿåòñÿ ñîâîêóïíî-

ñòüþ çíà÷åíèé íåñêîëüêèõ õàðàêòåðèñòèê íàäåæíîñòè êàê åãî îòäåëüíûõ

ýëåìåíòîâ (äåòàëåé, óçëîâ, ñèñòåì è ò.ä.), òàê è îáúåêòà â öåëîì. Â çàâè-

ñèìîñòè îò òîãî, ñêîëüêî ñâîéñòâ íàäåæíîñòè õàðàêòåðèçóþò ïîêàçàòåëè,

ðàçëè÷àþòñÿ åäèíè÷íûå è êîìïëåêñíûå ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè: åäèíè÷-

íûå õàðàêòåðèçóþò îäíî èç ñâîéñòâ, êîìïëåêñíûå - íå ìåíåå äâóõ [2].

Ïðè îïðåäåëåíèè íàäåæíîñòè îáúåêòîâ èñïîëüçóþòñÿ äâå ôîðìû ïðåäñòàâëåíèÿ ïî-

êàçàòåëåé - âåðîÿòíîñòíàÿ è ñòàòèñòè÷åñêàÿ. Âåðîÿòíîñòíàÿ ôîðìà óäîáíåå äëÿ àíàëè-

òè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ, ñòàòèñòè÷åñêàÿ - ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ è èñïûòà-

íèÿõ. Êðîìå òîãî, îäíè ïîêàçàòåëè íàäåæíîñòè ëó÷øå èíòåðïðåòèðóþòñÿ â âåðîÿòíîñò-

íûõ òåðìèíàõ, äðóãèå - â ñòàòèñòè÷åñêèõ. Ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ ñ

ðîñòîì ÷èñëà èñïûòûâàåìûõ îáúåêòîâ èëè ÷èñëà èñïûòàíèé ñòàòèñòè÷åñêèå ïîêàçàòåëè

ñõîäÿòñÿ â ïðåäåëå ê âåðîÿòíîñòíûì. Ïîýòîìó äëÿ õàðàêòåðèñòèêè îñíîâíûõ ïîêàçàòå-

ëåé íàäåæíîñòè óäîáíåå ïîëüçîâàòüñÿ âåðîÿòíîñòíûìè ôîðìàìè, à ñòàòèñòè÷åñêèå èñ-

ïîëüçîâàòü äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ ïðè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèÿõ.

Îïðåäåëåíèÿ îñíîâíûõ ïîêàçàòåëåé íàäåæíîñòè ïðèâåäåíû â ÃÎÑÒ

27.002-89 "Íàäåæíîñòü â òåõíèêå. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ".

1.3.1. Показатели безотказности

Ñëîæíîñòü è ÷àñòî íåîïðåäåëåííîñòü ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ â îáú-

åêòå è åãî ýëåìåíòàõ, çàâèñèìîñòü ÿâëåíèé îò áîëüøîãî ÷èñëà ïðè÷èí

(ïåðâîíà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ, îñîáåííîñòåé õðàíåíèÿ, òðàíñïîðòèðîâêè è

ýêñïëóàòàöèè, òåõíè÷åñêîãî îáñëóæèâàíèÿ è ðåìîíòîâ, êâàëèôèêàöèè îá-

ñëóæèâàþùåãî ïåðñîíàëà è äð.) äåëàþò çàäà÷ó òî÷íîãî îïðåäåëåíèÿ ìî-

ìåíòà îòêàçà îáúåêòà ïðàêòè÷åñêè íåðàçðåøèìîé. Ïîýòîìó åãî áåçîòêàç-

íîñòü õàðàêòåðèçóåòñÿ âåðîÿòíîñòüþ òîãî èëè èíîãî ñîñòîÿíèÿ.

Îñíîâíûì ïîêàçàòåëåì áåçîòêàçíîñòè ÿâëÿåòñÿ âåðîÿòíîñòü áåçîò-

êàçíîé ðàáîòû p(t) - âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî â ïðåäåëàõ çàäàííîé íàðàáîò-

êè îòêàç îáúåêòà íå âîçíèêíåò. Â îáùåì ñëó÷àå âåëè÷èíà âåðîÿòíîñòè

áåçîòêàçíîé ðàáîòû çàâèñèò îò íàðàáîòêè îáúåêòà è åå êîíêðåòíîå çíà÷å-

íèå äîëæíî áûòü ïîñòàâëåíî â ñîîòâåòñòâèå ñ îïðåäåëåííîé íàðàáîòêîé

èëè âðåìåíåì ýêñïëóàòàöèè îáúåêòà. Âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû îï-

ðåäåëÿåòñÿ â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè (ïðè íóëå-

âîé íàðàáîòêå) îáúåêò ðàáîòîñïîñîáåí: p(0) = 1. Î÷åâèäíî p(¥) = 0.

Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà âåðîÿòíîñòè áåçîòêàçíîé ðàáîòû ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà â ðå-

çóëüòàòå èñïûòàíèé íà íàäåæíîñòü äîñòàòî÷íî áîëüøèõ âûáîðîê. Ñïîñîá âû÷èñëåíèÿ

çàâèñèò îò ïëàíà èñïûòàíèé (ñì.ãë.6). Äëÿ ïðîñòåéøåãî èñïûòàíèÿ N îáúåêòîâ äî îò-

êàçà ïîñëåäíåãî îáúåêòà áåç çàìåí è âîññòàíîâëåíèé ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà

()

(

)

()

(

)

(

)

()

(

)

()

N nt

= =

= -

, (1.1)

ãäå N(0) è N(t) - ÷èñëî ðàáîòîñïîñîáíûõ îáúåêòîâ ïðè t=0 è â ìîìåíò âðåìåíè èëè

ïðè íàðàáîòêå t, n(t) - ÷èñëî îòêàçàâøèõ îáúåêòîâ çà âðåìÿ èëè íàðàáîòêó t.

Â ðÿäå ñëó÷àåâ áûâàåò íåîáõîäèìî îïðåäåëÿòü âåðîÿòíîñòü áåçîò-

êàçíîé ðàáîòû â èíòåðâàëå âðåìåíè (èëè íàðàáîòêè) îò t

äî t

, ïðåä-

ñòàâëÿþùóþ ñîáîé óñëîâíóþ âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî îáúåêò íå îòêàæåò â

ýòîì èíòåðâàëå, ïðè óñëîâèè ÷òî îí áåçîòêàçíî ïðîðàáîòàë äî åãî íà÷àëà:

p(t

) = p(t

)/p(t

). (1.2)

Ïî àíàëîãèè ñ âûðàæåíèåì (1.1) ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà:

( )

(

)

()

(

)

(

)

()

p tt

N nt

* ,

= =

. (1.3)

Âåðîÿòíîñòü îòêàçà q(t) - âåðîÿòíîñòü òîãî, ÷òî â òå÷åíèå çàäàííîãî

âðåìåíè ðàáîòû èëè çàäàííîé íàðàáîòêè îáúåêò îòêàæåò õîòÿ áû îäèí ðàç.

Îòêàç è ðàáîòîñïîñîáíîå ñîñòîÿíèå - ïðîòèâîïîëîæíûå íåñîâìåñòíûå ñî-

áûòèÿ, îáðàçóþùèå ïîëíóþ ñîâîêóïíîñòü âîçìîæíûõ ñîñòîÿíèé îáúåêòà,

ïîýòîìó â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè èëè ïðè ëþáîé íàðàáîòêå:

p(t) + q(t) = 1. (1.4)

Î÷åâèäíî òàêæå, ÷òî q(0) = 0 è q(¥) = 1.

Âðåìÿ ðàáîòû îáúåêòà äî îòêàçà â òåîðèè íàäåæíîñòè, êàê ïðàâèëî,

ñ÷èòàåòñÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíîé. Âåðîÿòíîñòü îòêàçà ñîâïàäàåò ñ èíòå-

ãðàëüíîé ôóíêöèåé ðàñïðåäåëåíèÿ íàðàáîòêè äî îòêàçà q(t)=F(t).

Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà âåðîÿòíîñòè îòêàçà çà âðåìÿ èëè íàðàáîòêó t

()

(

)

(

)

()

(

)

()

N Nt

0 0

. (1.5)

Âåðîÿòíîñòü áåçîòêàçíîé ðàáîòû è âåðîÿòíîñòü îòêàçà - áåçðàçìåðíûå

âåëè÷èíû, âûðàæàþòñÿ â äîëÿõ åäèíèöû (èíîãäà - â ïðîöåíòàõ).

Íàðàáîòêà äî îòêàçà - íàðàáîòêà îáúåêòà îò íà÷àëà ýêñïëóàòàöèè äî

âîçíèêíîâåíèÿ ïåðâîãî îòêàçà. Íàðàáîòêà äî îòêàçà èñïîëüçóåòñÿ äëÿ õà-

ðàêòåðèñòèêè íàäåæíîñòè êàê âîññòàíàâëèâàåìûõ, òàê è íåâîññòàíàâëè-

âàåìûõ îáúåêòîâ. Ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà äî îòêàçà t

ñð

- ìàòåìàòè÷åñêîå

îæèäàíèå íàðàáîòêè äî îòêàçà:

() ()

[ ]

()

[ ]

()

t Mt qtdt Ftdt ptdt

ñð

= = - = - =

ò ò ò

1 1

. (1.6)

Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà ñðåäíåé íàðàáîòêè äî îòêàçà

()

(

)

ñ i

, (1.7)

ãäå t

- íàðàáîòêà äî îòêàçà i-ãî îáúåêòà.

Íàðàáîòêà ìåæäó îòêàçàìè - íàðàáîòêà îáúåêòà îò îêîí÷àíèÿ âîñ-

ñòàíîâëåíèÿ åãî ðàáîòîñïîñîáíîãî ñîñòîÿíèÿ ïîñëå îòêàçà äî âîçíèêíîâå-

íèÿ ñëåäóþùåãî îòêàçà. Î÷åâèäíî íàðàáîòêà ìåæäó îòêàçàìè õàðàêòåðèçó-

åò íàäåæíîñòü òîëüêî âîññòàíàâëèâàåìûõ îáúåêòîâ.

Ñðåäíÿÿ íàðàáîòêà íà îòêàç t

- îòíîøåíèå íàðàáîòêè âîññòàíàâëè-

âàåìîãî îáúåêòà ê ìàòåìàòè÷åñêîìó îæèäàíèþ ÷èñëà åãî îòêàçîâ â òå÷å-

íèå ýòîé íàðàáîòêè, ò.å. íàðàáîòêà, ïðèõîäÿùàÿ â ñðåäíåì íà îäèí îòêàç,

â ðàññìàòðèâàåìîì èíòåðâàëå íàðàáîòêè èëè îïðåäåëåííîé ïðîäîëæèòåëü-

íîñòè ýêñïëóàòàöèè:

o i

®¥

lim

, (1.8)

ãäå n- ÷èñëî îòêàçîâ, t

- íàðàáîòêà îò îêîí÷àíèÿ (i–1)-ãî âîññòàíîâëåíèÿ äî i-ãî îòêàçà: