Второй этап. Последовательное установление причин отказа на месте его обнаружения

Первый этап. Оценка внешнего состояния объекта без его разборки.

В первый этап входят общий осмотр объекта с целью выявления имеющихся разрушений и повреждений, изучение обстоятельств отказа и внешних признаков, которыми он сопровождался. Этот этап включает ознакомление с документацией, опрос обслуживающего персонала и анализ повреждённого объекта. Цель этого этапа – определить те детали, узлы и агрегаты, с которых началось повреждение. Как правило, на первом этапе причины отказа можно установить только предположительно. Последовательность действий на первом этапе показана на рис.1.3.

Первый этап. Оценка внешнего состояния объекта (системы,

элементов системы) без разборки

↓

Общий осмотр объекта анализа

↓

Анализ обстоятельств отказа и внешних признаков,

которыми он сопровождался

↓

Выявление первоначально разрушившегося

элемента (детали, узла)

↓

Изучение условий эксплуатации отказавшего

объекта (системы)

↓

Установление предположительных причин отказа

Рис.1.3. Установление причин отказа на месте его обнаружения.

Первый этап.

На втором этапе установления причин отказов на месте их обнаружения проводят последовательный анализ возможных причин отказа, определение повреждённых деталей и, если это возможно, то и причин их повреждения. Последовательность действий на втором этапе показана на рис.1.4.

Второй этап. Оценка внешнего состояния деталей после разборки

объекта (системы, элементов системы)

↓

Наружный осмотр → Проверка установки (крепления) узлов

↓

Разборка на узлы и осмотр ← Проверка регулировок систем

↓

Проверка узлов→ →→→→Разборка узлов и осмотр

↓

Отбор повреждённых деталей ← Проверка деталей

↓

Оформление документации → Отправка деталей на уточнён-

ное исследование

(если это необходимо)

Рис.1.4. Установление причин отказа на месте его обнаружения.

Второй этап.

1.3.3.Схема уточнённого исследования отказов.

Если на втором этапе не установлена причина отказа, то проводят уточнённое исследование отказов в соответствии с той последовательностью, которая представлена на рис.1.5.

В отдельных случаях необходимость в проведении некоторых работ, указанных на рисунках, может отпасть, так как характер и объём исследований зависят от цели исследования, возможности выполнения работ, конструкции отказавшей системы, результатов выполнения начальных этапов.

При определении факторов, вызвавших отказ, целесообразно руководствоваться следующим. Оценка эксплуатационных отказов производится в тех случаях, когда отказ может быть связан с эксплуатационными нарушениями и отклонениями. Основными проверяемыми факторами при этом являются: проверка правильности установки и расположения узлов и деталей, регулировок, характера износа поверхностей трения, истирания сопряжённых поверхностей, проверка затяжки резьбовых соединений, проверка выполнения регламентных работ.

Оценка конструктивных факторов необходима, когда отказы происходят, как правило, при определённой наработке или имеются другие признаки недостатков конструкции.

Если не обнаружены явные признаки эксплуатационных нарушений и дефектов конструкции, то проводится анализ возможных производственно-технических факторов – качества сборки, изготовления деталей, качества материалов.

Если причина отказа точно не определена, то после доработки по предполагаемым причинам отказа необходимы последующие испытания.

Объект исследования

↓

Определение предположи- ← Предварительное → Изучение документаль-

тельных причин отказа и ознакомление ных данных

составление плана

исследования

↓

Анализ внешнего состояния → Анализ материалов

ранее проводивших-

ся исследований по-

добных отказов

↓——————————↓——————————↓

Анализ возникших повреж- Определение факторов, Подбор и анализ ста-

дений и определение их вызвавших отказ тистических данных

последовательности

↓

↓—————————————↓———————————↓

Конструктивных Производственных Эксплуатационных

↓ ↓ ↓

Анализ конструктивного Оценка соответствия Оценка нарушений,

выполнения узла требованиям техни - возникших в резуль-

(детали) ческой документации тате эксплуатации

↓ ↓ ↓

Анализ принятых методов Анализ технологии Анализ действующей

расчёта, проверочные изготовления эксплуатационной

расчёты документации

↓ ↓ ↓

Составление заключения Обобщение результатов Разработка рекоменда-

о причинах отказа исследования ций по предупрежде-

нию отказов

Рис.1.5. Последовательность уточнённого исследования отказов

1.4 Составляющие надёжности

Как отмечалось выше под надежностью машины или системы понимают ее способность безотказно работать с неизменными техническими характеристиками в течение заданного промежутка времени и при определенных условиях применения.

В технической литературе можно найти еще одно определение: под надёжностью понимают 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 транспортировки.

В соответствии с ГОСТ Р 53480-2009 надежность - это с войство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания (второй термин используют только для общего неколичественного опи­сания надежности).

Готовность – это способность иэделия выполнить требуемую функцию при данных условиях в предположении, что необходимые внешние ресурсы обеспечены. Эта способность зависит от сочетания свойств безотказности, ремонтопригодности и под­держки технического обслуживания. Необходимо учитывать, что «данные условия» могут включать климатические, технические или зкономические обстоя­тельства, а «необходимые внешние ресурсы», кроме ресурсов технического обслуживвния, не влияют на свойство готовности.

Таким образом:

1. Надёжность - свойство изделия сохранять во времени способность выполнять требуемые функции. Например: для электродвигателя - обеспечивать требуемые момент на валу и скорость; для системы электроснабжения - обеспечивать электроприемники энергией требуемого качества.

2. Выполнение требуемых функций должно происходить при значениях параметров в установленных пределах. Например: для электродвигателя - обеспечивать требуемые момент и скорость при температуре двигателя, не превышающей определенного предела, отсутствии выделения источника взрыва, пожара и т.д.

3. Способность выполнять требуемые функции должна сохраняться в заданных режимах (например, в повторно-кратковременном режиме работы); в заданных условиях (например, в условиях запыленности, вибрации и т.д.).

4. Изделие должно обладать свойством сохранять способность выполнять требуемые функции в различные фазы его жизни: при рабочей эксплуатации, техническом обслуживании, ремонте, хранении и транспортировке.

Надёжность - важный показатель качества изделия (объекта). Его нельзя ни противопоставлять, ни смешивать с другими показателями качества. Явно недостаточной, например, будет информация о качестве установки очистки, если известно только то, что она обладает определенной производительностью и некоторым коэффициентом очистки, но неизвестно, насколько устойчиво сохраняются эти характеристики при ее работе. Бесполезна также информация о том, что установка устойчиво сохраняет присущие ей характеристики, но неизвестны значения этих характеристик. Вот почему в определение понятия надёжности входит выполнение заданных функций и сохранение этого свойства при использовании изделия по назначению.

Надёжность является комплексным свойством, включающим в себя в зависимости от назначения объекта или условий его эксплуатации ряд простых свойств:

- безотказность;

- долговечность;

- ремонтопригодность;

- сохраняемость.

Безотказность - способность изделия выполнить требуемую функцию в заданном интервале времени при данных условиях. Обычно предполагают, что в начале интервала времени изделие в состоянии выполнить требуемую функцию.

Долговечность - способность изделия выполнять требуемую функцию до достижения предельного состояния при данных условиях использования и технического обслуживания.

Ремонтопригодность - способность изделия при данных условиях использования и технического обслуживания к поддержанию или восстановлению состояния, в котором оно можот выполнить требуемую функцию.

В определениях безотказности, долговечности и ремонтопригодности «данные условия» могут включать климатические, технические или эко­номические обстоятельства.

Сохраняемость - способность изделия выполнять требуемую функцию в течение и после хранения и (или) транспортирования.

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

1.5 Основные показатели надёжности

Показатель надёжности количественно характеризует, в какой степени данному изделию присущи определенные свойства, обусловливающие надёжность. Одни показатели надёжности (например, ресурс, срок службы) могут иметь размерность, ряд других (например, вероятность безотказной работы, коэффициент готовности) являются безразмерными.

Рассмотрим показатели составляющей надёжности - долговечности.

В п.1.1 представлены определения основных показателей долговечности:ресурс, технический ресурс, остаточный ресурс, срок службы.

Напомним, что:

- ресурс -это суммарная наработка изделия в течение срока службы;

- технический ресурс - это наработка объекта от начала его эксплуатации до достижения предельного состояния;

- остаточный ресурс – это ресурс, исчисляемый от значения наработки в текущий момент времени;

- срок службы – это продолжительность эксплуатации изделия или ее возобновле­ния после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

На рис.1.6 приведена графическая интерпретация перечисленных показателей, при этом:

Рис. 1.6 Графическая интерпретация показателей надежности

t₀ = 0 – начало эксплуатации;

t₁, t₅ – моменты отключения по технологическим причинам;

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

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

t₉ – момент прекращения эксплуатации;

t₁₀ – момент отказа изделия.

Для большинства изделий машиностроения, электромеханики в качестве критерия долговечности чаще всего используется технический ресурс.

Технический ресурс (наработка до отказа)

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

Срок службы изделия ТС = t₁₀.

Величины и показатели безотказности, долговечности и сохраняемости

Наработка до отказа - наработка, накопленная от первого использования изде­лия или от его восстановления до отказа. Для режимов хранения и транспортировки может применяться аналогично определяемый термин «вероятность возникновения отказа».

Наработка до первого отказа - наработка, накопленная от первого использова­ния изделия до его отказа. Наработка до первого отказа является частным случаем наработки до отказа.

Время между отказами - интервал времени между двумя последовательными отказами восстанавливаемого изделия. Это время включает в себя продолжительность работоспособного состояния изделия и продолжительность неработоспособного состояния изделия.

Наработка между отказами - суммарная наработка восстанавливаемого изде­лия между двумя последовательными отказами.

Время до восстановления - интервал времени от момента отказа изделия да момента его восстановления. Когда момент отказа не определен, то предполагают, что интервал вре­мени начинается после обнаружения отказа.

Период приработки - начальный период в жизни изделия. если он существует, в течение которого параметр потока отказов восстанавливаемого изделия или интен­сивность отказов невосстанавливаемого изделия уменьшаются со временем до относительно постоянного значения.

Период постоянного параметра потока отказов - период в жизни восстанав­ливаемого изделия, если он существует, в течение которого его параметр потока отказов является приблизительно постоянным.

Период постоянной интенсивности отказов - период в жизни невосстанавли­ваемого изделия, если он существует, во время которого его интенсивность отказов является приблизительно постоянной.

Период износовых отказов - период в жизни изделия, если он существует, в течение которого параметр потока отказов восстанавливаемого изделия или интен­сивность отказов невосстанавливаемого изделия увеличиваются со временем.

Вероятность безотказной работы R (t_1, t₂) - вероятность выполнить требуе­мую функцию при данных условиях в интервале времени (t₁ - t₂).

Обычно предполагают, что в начале интервала времени изделие находится в работоспособном состоянии. При t₁=0 и t₂=t R(0.t) обозначают как R(t)

Мгновенная интенсивность отказов λ(t) – предел, если он существует, отношения условной вероятности, что момент отказа неремонтируемого изделия произойдет в интервале времени (t, t+Δt) к длине этого интервала Δt, стремящейся к нулю, при условии, что в начале этого интервала изделие находилось в работоспособном состоянии.

Средняя интенсивность отказов λ(t_1, t₂) – среднее значение мгновенной интенсивности отказов в интервале времени (t₁ - t₂ ).

Мгновенный параметр потока отказов z(t) - предел, если он существует, отношения среднего числа отказов ремонтируемого изделия в интервале времени (t, t+Δt) к длине этого интервала Δt, стремящейся к нулю.

Средний параметр потока отказов ž ( t_1, t₂) -среднее значение мгновенного параметра потокаотказов в интервале времени (t₁ -t₂).

Асимптотический параметр потока отказов z(∞) -предел, если он существует, мгновенного параметра потока отказов z(t), когда время стремится к бесконечности.

Средняя наработка до первого отказа – математическое ожидание наработки до первого отказа.

Средняя наработка до отказа - математическое ожидание наработки между отказами.

Средняя наработка между отказами – математическое ожидание наработки между отказами.

Обычно этот показатель относится к установившемуся процессу эксплуатации.

В принципе средняя наработка между отказами изделий, состоящих из стареющих во времени элементов, зависит от номера предыдущего отказа. Однако с ростом номера отказа (т.е. с увеличением длительности эксплуатации) эта величина стремится к некоторой постоянной, или, как говорят, к своему стационарному значению.

Гамма-процентная наработка до отказа - наработка, в течение которой отказ не возникнет с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Гамма-процентный срок службы - срок службы, в течение которого изделие не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Средний ресурс - математическое ожидание ресурса.

Гамма-процентный ресурс - ресурс, в течение которого изделие не достигнет предельного состояния с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Средний ресурс - математическое ожидание ресурса.

Остаточный срок службы - срок службы, исчисляемый от текущего момента времени.

Остаточный ресурс - ресурс, исчисляемый от значения наработки в текущий момент времени.

Средний (гамма-процентный) остаточный срок службы определяют ана­логично среднему ресурсу (гамма-процентному ресурсу) срокуслужбы. Средний (гамма-процентный) остаточный ресурс определяют аналогично среднему сроку службы (гамма-процентному сроку службы) ресурсу.

Га м ма-процентный срок сохраняемости - календарная продолжительность хранения изделия, в течение и после которой изделие способно выполнять требуе­мую функцию с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Средний срок сохраняемости - математическое ожидание срока сохраняе­мости.

Показатели готовности

Коэффициент готовности (в области надежности в технике) - вероятность того, что изделие в данный момент времени находится в работоспособном состоянии, определенная в соответствии с проектом при заданных условиях функционирования и технического обслуживания.

Коэффициент готовности может быть определен как отношение времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, к общей длительности рассматриваемого периода. Предполагается, что рассматривается установившийся процесс эксплуатации, математической моделью которого является стационарный случайный процесс.

Эксплуатационный коэффициент готовности - вероятность того, что изде­лие в данный момент времени находится в работоспособном состоянии, определенная из опыта при фактических условиях функционирования и технического обслуживания.

Мгновенный коэффициент готовности A(t) - вероятность того, что изделие в данный момент времени находится в работоспособном состоянии.

Мгновенный коэффициент неготовности U (t) - вероятность того, что изде­лие в данный момент времени находится в неработоспособном состоянии при усло­вии, что необходимые внешние ресурсы предоставлены.

Средний коэффициент готовности Ā (t_1, t₂) - среднее значение мгновенного коэффициента готовности на интервале времени (t_1, t₂).

Средний коэффициент готовности вычисляют по формуле

Ā (t_1, t₂) = (1.1)

Средний коэффициент неготовности Ū (t_1, t₂) - среднее значение мгновенного коэффициента неготовности на интервале времени (t_1, t₂).

Средний коэффициент неготовности вычисляют по формуле

Ū(t_1, t₂) = (1.2)

Стационарный коэффициент готовности A - предел, если он существует, мгновенной готовности, когда время стремится к бесконечности.

При определенных условиях стационарный коэффициент готовности может быть выражен как отношение средней продолжительности (t_1, t₂) работоспособного состоя­ния к сумме средней продолжительности работоспособного состояния и средней продолжи­тельности неработоспособного состояния по внутренней причине.

Другими словами: стационарный коэффициент готовности - это вероятность того, что восстанавливаемый объект окажется работоспособным в произвольно выбранный момент времени в установившемся процессе эксплуатации.

Часто используются показатели, характеризующие простой объект, так называемые коэффициенты простоя соответствующего типа. Каждому коэффициенту готовности можно поставить в соответствие определенный коэффициент простоя, численно равный дополнению соответствующего коэффициента готовности до единицы. В соответствующих определениях работоспособность следует заменить на неработоспособность.

Стационарный коэффициент неготовности U - предел, если он существует, мгновенной неготовности, когда время стремится к бесконечности.

Средняя продолжительность работоспособного состояния - математическое ожидание продолжительности работоспособного состояния.

Средняя продолжительность неработоспособного состояния - математическое ожидание продолжительности неработоспособного состояния.

Коэффициент оперативной готовности - вероятность того, что изделие в данный момент времени находится в работоспособном состоянии и, начиная с это­го момента, выполнит требуемую функцию при данных условиях, в интервале (t_1, t₂).

Коэффициент оперативной готовности при определенных условиях представляет собой произведение коэффициента готовности и вероятности безотказной ра­боты.

Предполагается, что рассматривается установившийся процесс эксплуатации, которому соответствуют в качестве математической модели стационарный случайный процесс.

Коэффициент технического использования (в области надежности в техни­ке) - доля времени нахождения изделия в работоспособном состоянии относитель­но общей продолжительности эксплуатации в заданном интервале времени, включая все виды технического обслуживания.

Коэффициент сохранения эффективности - отношение значения показате­ля эффективности применения изделия за определенный период эксплуатации к номинальному значению этого показателя, вычисленном при условии, что отказы изделия в течение этого периода не произойдут. Этот показатель, характеризует влияние степени надежности к максимально возможному значению этого показателя (т. е. соответствующему состоянию полной работоспособности всех элементов объекта).

Показатели ремонтопригодности и поддержки технического обслуживания.

Вероятность выполнения технического обслуживания M (t_1, t₂) - вероят­ность выполнения задания технического обслуживания изделия, эксплуатируемого в данных условиях в установленный интервал времени (t_1, t₂) с применением штат­ных методов и средств.

Продолжительность технического обслуживания (в области надежности в технике) - время технического обслуживания, включая время выполнения необхо­димых действий, а также любые технические задержки, включая материально-тех­ническое обеспечение, кроме административных задержек и времени обнаружения неисправности.

В некоторых случаях техническое обслуживание может выполняться при функционировании изделия.

Трудоемкость технического обслуживания - суммарные продолжительнос­ти индивидуальных времен технического обслуживания, выраженные в часах, затра­ченные всем персоналом при выполнении действий технического обслуживания.

Время обнаружения неисправности - часть оперативной продолжительнос­ти корректирующего технического обслуживания, потраченная на обнаружение неисправности.

Продолжительность ремонта - часть оперативной продолжительности кор­ректирующего технического обслуживания, потраченная на ремонт.

Интенсивность восстановления μ(t) - предел, если он существует, отноше­ния условной вероятности окончания корректирующего ремонта в интервале време­ни (t_, t + Δt) к длине этого интервала Δt, стремящейся к нулю, при условии, что ремонт был начат во время t = 0 и не был закончен до времени t.

Средняя продолжительность ремонта - математическое ожидание продол­жительности ремонта.

Среднее значение оперативной продолжительности корректирующего техн и ческого обслуживания - математическое ожидание оперативной продолжительности корректирующего технического обслуживания.

Среднее время до восстановления - математическое ожидание времени до восстановления.

Полнота обнаружения неисправностей - доля неисправностей, которые могут быть диагностированы в данных условиях.

Гамма -процентное время до восстановления – время, в течение которого восстановление будет осуществлено с вероятностью γ, выраженной в процентах.

Понятия, относящиеся к анализу и разработке.

В соответствии с ГОСТ Р 53480-2009 определены основные понятия, относящиеся к анализу и разработке вопросов надежности.

Нормирование надежности - это установление количественных и качественных требований к надежности.

Нормирование надежности включает в себя выбор номенклатуры пока­зателей надежности, обоснование численных значений показателей надежности изделия и его составных частей, формулирование критериев отказов и предельных состояний, задание требований к методам контроля надежности, выработку качественных требовании к конструк­ции изделия, техническому обслуживанию, действиям персонала, направленных на обеспе­чение надежности.

Под распределением требований понимают процедуру, применяемую в процессе проектирования изделия, посредством которой требования к надежности изделия распреде­ляют на его составные части по определенным правилам.

Резервирование – это наличие в изделии больше одного средства, необходимого для выполнения требуемой функции.

Различают: - нагруженное резервирование – это резервирование, при котором все средства, способные выполнять требуемую функцию, работают одновременно;

- резервирование замещением – это резервирование, при котором часть средств, способных выполнять требуемую функцию, предназначена для работы, а остальная часть средств не работает до момента появления необходимости в ней;

- резервирование m из n – это резервирование, при котором т изделий из общего n их количества должны функционировать для выполнения требуемой функции;

- смешанное резервирование – это резервирование, обеспечивающее выполненис требуемой функции несколькими различными средствами и (или) способами.

Запас по нагрузкам –это применение элементов при значениях нагрузок ниже номинальных значений в целях повышения безотказности.

Отказобезопасность - свойства изделия, ориентированные на сохранение безопасности в случае отказа.

Устойчивость к неисправности - способность изделия продолжать функционирование при определенных видах неисправности.

Самопроверка - обнаружение ошибок непосредственно при выполнении тре- self-checking буемой функции.

Самотестирование - оценка собственного состояния непосредственно при выполнении требуемой функции.

Прогнозирование - вычислительный процесс, направленный на предсказа­ние значений количественных характеристик.

Модель безотказности - математическая модель, используемая для прогно­зирования или оценки показателей безотказности.

Анализ видов и последствий отказов - качественный метод анализа, осно­ванный на исследовании возможных видов отказов и неисправностей составных частей и их влияния на изделие.

Анализ видов, последствий и критичности отказов - количественный или качественный метод анализа, основанный на анализе видов и последствий отказов вместе с рассмотрением вероятности возникновения видов отказов и серьезности последствий.

Анализ дерева неисправностей - анализ, основанный на логической диаграмме, отражающей неисправности составных частей, внешних событий или их комбинаций, приводящих к определенному нежелательному событию.

Анализ дерева событий - индуктивная процедура моделирования возможных результатов, которые могут последовать от данного инициирующего события и состава предусматриваемых контрмер.

Блок-схема безотказности - графическое представление изделия в виде блоков, показывающих как неисправности составных частей и их комбинации влияют на состояние изделия.

Дерево неисправностей - логическая диаграмма, отражающая неисправнос­ти составных частей, внешних событий или их комбинаций, приводящих к определенному нежелательному событию.

Диаграмма состояний-переходов - диаграмма, показывающая совокупность возможных состояний изделия и возможных пошаговых переходов между состояни­ями.

Идентификация опасности - процесс распознавания опасностей, которые могут произойти, определение их причин и характеристик.

Анализ риска - систематическое использование информации для определения источников и количественной оценки риска.

Анализ риска обеспечивает базу для оценивания риска, мероприятий по снижению риска и принятия риска. Информация может включать в себя исторические данные, результаты теоретического аналига, информированное мнение и касаться причастнык сторон.

1.6 Нормирование надёжности

Дата добавления: 2014-01-04