Изделие. Вероятность безотказной работы. наработка на отказ

изделие - единица продукции, выпускаемая данным предприятием, цехом и т. д. (например, подшипник, ремень, станок, автомобиль, самолет);

Уровень надежности конкретных изделий характеризуется количественными показателями, среди которых наиболее часто используется вероятность безотказной работы P(t) т. е. вероятность того, что в заданном интервале времени tи в пределах заданной нработки не возникнет отказ изделия. Этот показатель можно применять как к изделию в целом, так и к отдельным его элементам. Однако более целесообразно его применять при оценке надежности изделия в целом.

Применительно к отдельным узлам и элементам изделий удобнее использовать количественный показатель - наработку на отказ, который характеризует величину средней ожидаемой наработки в часах на один отказ данного узла или элемента. В отличие от показателя вероятности безотказной работы изделия в целом наработка на отказ характеризует уровень надежности составляющих его частей. При этом для многих изделий, особенно для сложных, при отказе отдельных узлов или элементов работоспособность изделия в целом может сохраниться.

Наработка на отказ — для восстанавливаемых объектов: - отношение наработки объекта к мат.ожиданию числа его отказов в течении этой наработки.

Для не восстанавливаемых — применяется показатель средней наработки до отказа.

2. Физическая надежность отдельного элемента, узла или простого изделия характеризуется его способностью безотказно работать в заданных условиях в течение заданного времени. Она обуславливается физическими и химическими свойствами материалов элементов, условиями работы и действующими нагрузками, а также соответствием этих факторов заданным или расчетным требованиям На уровень физической надежности большое влияние оказывает стабильность характеристик материалов и производственных процессов

Схемная надежность сложного изделия или системы характеризуется их способностью выполнять заданные функции в заданных условиях в течение заданного времени при наличии отказов отдельных элементов, агрегатов или узлов. Она обусловливается уровнем физической надежности отдельных элементов и агрегатов, схемами их включения, взаимосвязями в общей функциональной схеме сложного изделия или системы. Таким образом, фактический уровень надежности сложного изделия зависит от уровня физической надежности его отдельных элементов и их рационального включения в конструктивные схемы узлов и систем изделия, Иными словами, надежность сложного изделия обусловлена сочетанием физической и схемной надежности его элементов и узлов.

Таким образом, при оценке и анализе уровня надежности сложного изделия необходимо различать схемную надежность собственно изделия и физическую надежность отдельных его элементов. Уровень схемной надежности изделия при известном уровне физической надежности отдельных его элементов для данной конструктивной схемы изделия определяется расчетными методами и, в конечном счете, обеспечивается конструктором. Уровень физической надежности элементов, как правило, определяется по результатам испытаний или эксплуатации большого числа экземпляров элементов и мало зависит от конструктора изделия.

3. Применительно к авиационным изделиям следует различать три характерные группы промежутков времени, определяющие требования, предъявляемые к уровню надежности изделия, и количественные показатели отдельных свойств надежности.

Наиболее характерным и ответственным следует считать самый короткий промежуток времени - продолжительность одного полета, в течение которого должна быть непрерывно обеспечена безотказная работа всех систем и устройств летательного аппарата в том числе и установленных на нем авиационных двигателей.

Следующий важный отрезок времени, в течение которого оценивается уровень надежности летательного аппарата и его систем, -это межрегламентный срок, т. е. период службы изделия от момента окончания текущих до начала последующих профилактических работ, регламентируемых в технической документации по данному объекту. В течение этого срока летательный аппарат может выполнить несколько полетов, в промежутках между которыми возможно выявление отдельных неисправностей, как в полетах, так и при межполетных осмотрах на земле. Выявленные неисправности должны быть полностью устранены в процессе подготовки летательного аппарата к очередному полету.

Самый длинный промежуток времени называется межремонтным сроком службы, т. е. сроком службы между смежными ремонтами изделия. В течение этого срока, как правило, выполняются работы регламентные и по техническому обслуживанию, необходимые для поддержания заданного уровня надежности самолета, двигателя и их систем. При этом обычно производится замена узлов и агрегатов, отказавших или оказавшихся недостаточно надежными, или выработавших ресурс.

4. Важнейшим свойством, характеризующим надежность любого объекта, изделия, агрегата и элемента, следует считать безотказность, т. е. свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Определяющей особенностью свойства безотказности является условие непрерывного сохранения работоспособности в течение тайного времени, а применительно к авиационным изделиям - сохранять работоспособность в течение полета.

С целью более полного понимания свойства безотказности рассмотрим входящие в его определение термины работоспособность и наработка.

работоспособностью называется состояние изделия, при котором оно способно нормально выполнять заданные функции (с параметрами, установленными в технической документации).

Наработкой называется продолжительность или объем работы объекта. Наработка может измеряться в часах, километрах, циклах или других единицах. В процессе эксплуатации или испытаний можно различать суточную, месячную, квартальную или годовую наработку, наработку между отказами, наработку до предельного состояния и т. п.

5. Долговечность: предельное состояние, причины прекращения эксплуатации.

Долговечность - свойство объекта сохранять свою работоспособность до наступления предельного состояния или состояния, при установленной системе ТоиР.

Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть преращена:

-неустранимого нарушения требуемой безопасности.

-неустранимого ухода заданных параметров за установленные пределы

-неустранимое снижение эффективности эксплуатации ниже допущенной

-необходимости проведения среднего или капитального ремонта.

6. Работоспособностью называется состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Работоспособность не касается требований, непосредственно не влияющих на эксплуатационные показатели, например, повреждение окраски и т. д.

Исправностью называется состояние изделия, при котором оно удовлетворяет всем - не только основным, но и вспомогательным требованиям. Исправное изделие обязательно работоспособно.

Неисправностью называется состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности и их сочетания, приводящие к отказам.

Отказом называется событие, заключающееся: в полной или частичной утрате работоспособности. Отказы делят на отказы функционирования, при которых выполнение функций рассматриваемым элементом или объектом прекращается (например, поломка зубьев шестерни), и отказы параметрические, при которых некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах. Причины отказов делятся на случайные и систематические.

7. Случайные причины - это непредусмотренные перегрузки, дефекты материала и погрешности изготовления, не обнаруженные контролем, ошибки обслуживающего персонала или сбои системы управления. Случайные факторы вызывают отказы преимущественно в неблагоприятных условиях.

Систематические причины - это закономерные явления, вызывающие постепенное накопление повреждений: влияние среды, времени, температуры, облучения, коррозия, старение, износ, усталость, ползучесть; функциональные воздействия (засорения, залипания, утечки).

8. В соответствии с этими причинами отказов и характером развития и проявления отказы бывают:

· внезапные (поломки от перегрузок, заедания);

· постепенные по развитию и внезапные по проявлению (усталостные разрушения, перегорание ламп, короткие замыкания из-за старения изоляции);

· постепенные (износ, старение, коррозия, залипание).

Внезапные отказы вследствие своей неожиданности более опасны, чем постепенные. Постепенные отказы проявляются в виде выхода параметров за границы допуска в процессе эксплуатации или хранения.

9.По причинам возникновения отказы делятся на:

o конструкционные, вызванные недостатками конструкции;

o технологические, вызванные несовершенством или нарушением технологии;

o эксплуатационные, вызванные неправильной эксплуатацией.

Отказы могут возникать по следующим причинам:

а) вследствие разрушения деталей или их поверхностей (поломки, выкрашивание, износ, коррозия, старение),

б) вызваны засорением каналов подачи топлива, смазки, рабочей жидкости в гидроприводах, ослаблением соединений, загрязнением или ослаблением электроконтактов.

В зависимости от этого для устранения отказов проводят: замену деталей; регулирование; очистку.

10. По своим последствиям отказы могут быть:

· легкими; легкоустранимыми;

· средними, не вызывающими разрушений других узлов;

· тяжелыми, вызывающими тяжелые вторичные разрушения, а иногда и человеческие жертвы.

По возможности дальнейшего использования изделия, отказы разделяют на:

полные, исключающие возможность работы изделия до устранения причин отказов;

частичные, при которых изделие может частично использоваться, например, с неполной мощностью или на пониженной скорости.

По сложности устранения отказов различают:

в порядке технического обслуживания;

в порядке среднего или капитального ремонта.

По месту устранения различают отказы, устранимые

а) в эксплуатационных условиях;

б) в стационарных условиях, что особенно существенно для транспортных машин, в частности, для авиационной техники.

По времени возникновения делят отказы на

а) приработочные, возникающие в первый период эксплуатации, связанные с отсутствием приработки и попаданием на сборку дефектных элементов, не отбракованных контролем;

б) возникающие, при нормальной эксплуатации (за период до проявления износных отказов); в) износовые.

11. Для оценки качества продукции в ГОСТ 17102-71 введен также термин дефект.

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией.

Этот термин применим ко всем видам промышленной и непромышленной продукции. Применительно к промышленной продукции дефекты могут быть конструктивные и производственные; в первом случае это означает несоответствие требованиям технического задания на разработку, во втором - несоответствие требованиям нормативной документации на изготовление или поставку.

Повреждением называется событие, заключающееся в нарушении исправности объекта или его составных частей вследствие влияния внешних воздействий, превышающих уровни, установленные в нормативно технической документации на объект.

Повреждение может быть: существенным и являться причиной нарушения работоспособности; несущественным, при котором работоспособность объекта сохраняется.

Термин дефект применяется также при контроле качества продукции на стадии ее изготовления, а также при ее ремонте, например, по результатам контрольных испытаний вновь изготовленного или отремонтированного изделия или при осмотре изделия, подлежащего ремонту, составляется дефектная ведомость.

12. В соответствии с ГОСТ 13377-75 для количественной оценки надежности применяются единичные и комплексные показатели надежности.

Единичный показатель количественно характеризует только одно свойство надежности изделий. Например, наработка на отказ характеризует свойство безотказности, назначенный ресурс - долговечность, среднее время восстановления -- ремонтопригодность, гамма-процентный срок сохраняемости – сохраняемость.

Комплексный показатель количественно характеризует одновременно два или несколько различных свойств изделия. Например, такой комплексный показатель, как коэффициент готовности.

13. Вероятность безотказной работы предполагает, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает; применяться количественный критерий надежности может для восстанавливаемых и невосстанавливаемых изделий. Это безразмерный показатель, он всегда меньше единицы, однако при его назначении или определении необходимо указывать время или наработку, в течение которых его значение должно быть не ниже указываемой величины. Например, для самолета может быть задана вероятность безотказной работы не ниже 0,98 за один полет продолжительностью 4 ч; для невосстанавливаемого агрегата может быть определена вероятность безотказной работы не ниже 0,90 при наработке 250 ч. Вероятность безотказной работы Р изделия связана с интенсивностью отказов λ или наработкой ТО, приходящейся на один отказ, и временем работы.

Этот показатель применяется при оценке уровня надежности самолета или авиационного комплекса, в частности, по результатам летных испытаний или по данным эксплуатации. При этом используются данные:

· выполнения самолетом полета или полетного задания;

· вылета самолета по расписанию;

· безотказной работы материальной части (систем или оборудования) самолета в полете.

Многие функциональные системы имеют резервированные агрегаты и узлы, поэтому при определении вероятности безотказной работы сложных изделий необходимо вначале оценивать вероятность безотказной работы отдельных функциональных систем, затем формулировать понятие отказа самолета в целом, и вычислять вероятность безотказного полета.

14. Наработка на отказ восстанавливаемого и наработка до отказа невосстанавливаемого изделия являются одними из основных критериев, позволяющих количественно оценить уровень надежности авиационных изделий, в том числе самолетов, двигателей, их систем и агрегатов. Эти показатели очень удобны для инженерного понимания уровня надежности и применяются как при расчетном анализе, так и при оценке надежности по результатам испытаний и эксплуатации изделий.

Для восстанавливаемых объектов наработка на отказ определяется как отношение наработки объекта к математическому ожиданию числа его отказов в течение этой наработки.

Для невосстанавливаемых объектов применяется показатель средней наработки до отказа, который определяется как математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. Наработка на отказ самолетов и двигателей обычно оценивается в часах налета самолета. Это означает, что в течение этого времени вероятно появление одного отказа, приводящего к нарушению работоспособности самолета или двигателя. Наработка на отказ для большинства систем, агрегатов и приборов также оценивается в часах налета, а для агрегатов и узлов с прерывистыми циклами работы - количеством включений (выключений) или циклов, приходящихся на один отказ.

15.Интенсивностью отказов называется условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.

Параметром потока отказов называется плотность вероятности возникновения отказов восстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени.

В теории и практике надежности для вычисления этих показателей применяются точные и приблизительные формулы.

Точная формула для вычисления интенсивности отказов:

Интенсивность отказов в момент времени t равна части изделий, которые отказывают в единицу времени после момента t, причем эта часть относится к числу изделий, которые были исправны в момент времени t

Параметр потока отказов ω(t) является важнейшей характеристикой потока отказов Н(t) и его точное значение определяется по формуле

16. Отказы как случайные явления с позиций применения аппарата теории вероятностей по характеру проявления делятся на следующие категории: постепенные и внезапные; совместные и несовместные; зависимые и независимые.

К постепенным относятся отказы, развивающиеся во времени, связанные со старением, износом, усталостной прочностью или другими факторами изменения свойств материала; а к внезапным - отказы, на вероятность появления которых не влияет время предыдущей работы изделия. Внезапные отказы трудно поддаются существующим в эксплуатации методам их диагностики.

Совместными называются отказы отдельных элементов или узлов изделия, способные одновременно появиться при его работе в количестве двух и более.

Несовместными называются такие отказы, которые ни при каких условиях (два и более) не могут появиться вместе.

Независимыми называются отказы, вероятности появления которых не зависят друг от друга.

Если же вероятность появления одного отказа связана с вероятностью появления другого, то такие отказы называются зависимыми.

17. По месту проявления (или выявления): на земле (при подготовке к полету); в полете (в воздухе).

По последствиям; без последствий; приводит к невыполнению полетного задания (рейса); приводит к летному происшествию.

По причинам: конструктивно-производственные ошибки (недостатки); ошибки технического состава; ошибки летного состава; внешние или случайные причины.

По способу устранения: восстановление работоспособности непосредственно на месте эксплуатации; требуется частичный ремонт в ремонтных организациях; необходим капитальный ремонт изделия; изделие списывается

Дата добавления: 2015-04-30