Нормирование требований к надежности

Под нормированием требований к надежности понимаются задания в нормативно-технической и (или) технической документации количест­венных значений показателей надежности и (или) комплекса требований к конструкции, технологии изготовления и правилам эксплуатации, выполнение которых обязательно для обеспечения требуемого уровня надежности. Задание таких качественных требований широко практикуется в отечественной и зарубежной практике. Наибольшее распространение они получают применительно к изделиям с высоким уровнем безотказности и долговечности, когда подтверждение и проверка количественных зна­чений показателей надежности при контрольных испытаниях становится практически невозможной из-за большой длительности испытаний, стоимости и низкой достоверности получаемых оценок показателей надежности. В то же время контроль и проверка выполнения качественных требований не представляет трудностей и может производиться в ритме технологичес­кого процесса изготовления.

К конструктивным способам обеспечения надежности могут предъяв­ляться следующие требования:

к кратности резервирования;

к равнопрочности (по надежности) составных частей;

к качеству и надежности комплектующих изделий;

к свойствам конструкционных и смазочных материалов;

к блочности, доступности к местам смазки, легкости замены при отказе отдельных блоков или составных частей изделия;

к аппаратуре встроенного контроля технического состояния изделия и индикации отказов;

к способам самовосстановления отказов и т. п.

К производственно-технологическим способам обеспечения надежности могут предъявляться следующие требования:

к способам и продолжительности обкатки, технологического прогона, электротермотренировки;

к промышленной чистоте;

к способам и методам контроля параметров технологических процес­сов, лимитирующих надежность изделий;

к надежности технологических систем;

к способам упрочнения деталей машин и элементов конструкции;

к периодичности и объемам контрольных испытаний на надежность серийной продукции;

к технологии изготовления, технологическому оборудованию и средст­вам контроля и т. п.

К эксплуатационным методам обеспечения надежности могут предъявляться следующие требования:

к данным о режимах и условиях эксплуатации; к квалификации обслуживающего персонала;

к периодичности и объемам работ при техническом обслуживании и ремонте;

к составу ЗИП;

к сбору и обработке информации о надежности в процессе эксплуа­тации;

к правилам консервации, хранения и транспортирования и т. д.

Состав качественных требований должен конкретизироваться для каж­дого вида изделий, их состав должен отвечать требованиям необходимости и достаточности, т. е. чтобы выполнение регламентированных требований обеспечивало требуемый уровень надежности и в то же время он не должен быть избыточным. Количественные значения показателей надежности в зарубежных стандартах ИСО и рекомендациях МЭК, как правило, не регла­ментируются. Однако их анализ показывает, что хотя в зарубежной прак­тике не регламентируется фактически достигнутый уровень надежности, в них нередко устанавливаются требования по безотказности и долговеч­ности, которые носят характер норм типа „изделие должно быть работо­способным в течение... часов", например, в DIN 32633-т. 6-84 (стан­дарт ФРГ) „Выключатели мгновенного действия типа К для техники свя­зи" указано:,,... стандарт распространяется на выключатели со сроком службы 10 X 10⁶ коммутационных циклов... "; в DIN 43237-85 „Пере­ключатели поворотные кулачковые для железных дорог и транспортных средств" записано, что „... срок службы — 10⁶ коммутационных цик­лов"; в DIN 32954—86,,Системы приемо-передающие поисковые для об­наружения людей, засыпанных лавиной" регламентировано: „... продол­жительность работы с одним комплектом батарей должна быть не менее 200 ч при режиме передачи и температуре + 10°С".

В таком же виде задаются требования к надежности во многих ката­логах, проспектах и других технических материалах. Например, в ката­логе ВАТ 82 „Вентили, клапаны, лопатки" (швейцарская фирма, выпус­кающая трубопроводную арматуру), приведены следующие показатели надежности: „срок службы до первого ремонта (техобслуживания) 20000 циклов", под которым понимается „такое количество циклов, во время которых клапан функционирует удовлетворительно без какого бы то ни было ремонта (техобслуживания). Если же затем проводится соответствую­щий ремонт (техобслуживание), то клапан вновь готов для функциони­рования в течение стандартного срока службы".

Выраженные в таком виде требования к надежности являются норма­ми, техническими требованиями, которым должны удовлетворять изделия. Однако эти показатели не указывают, какое количество изделий из серий­но выпускаемых будет удовлетворять данным требованиям. Эти сведения считаются секретом фирмы.

В фирменных документах, в контрактах многие фирмы указывают фактически достигнутый уровень надежности и требуют этого от своих поставщиков. В них, например, отмечается, что ранее „технические условия, определяющие заказ и покупку изделий, не содержали конкретных реко­мендаций по надежности из-за отсутствия или низкого уровня соответствующих методик. Если даже эти требования определены, то „заинтересован­ные стороны неохотно принимали конструктивные меры из-за дополнитель­ных трудозатрат и повышения стоимости изготовления". „Справочник по надежности" рекомендует руководителям фирм включать в контракты на поставку комплектующих изделий требования по надежности и выбирать таких поставщиков, которые показали наилучшую организацию исследований по отработке на надежность. „Потребитель комплектации как ответственная сторона должен назначать жесткие испытания на надежность, гаран­тирующие надежность комплектующих изделий".

В некоторых документах нормы надежности приравниваются к гарантийным срокам. Так, например, в Публикации 609 МЭК „Оценка кавитационных разрушений в гидротурбинных насосах гидроаккумулирующих станций и насос-турбинах" установлена величина ресурса, до истечения ко­торой должно гарантироваться разработчиком отсутствие отказов из-за кавитационных разрушений. Такая наработка, называемая „кавитационной гарантией", установлена равной: для машин, работающих с высоким коэффициентом нагрузки, например, для турбин, — 8000 рабочих часов, для машин, имеющих низкий коэффициент использования мощности и, например, установленных на типовых станциях, — 3000 рабочих часов. За критерий отказа по кавитации установлено полное отсутствие кавитационных разрушений за регламентированную наработку или допускаемая доля кавитационных пятен разрушения, оговоренная в данной Публикации МЭК.

Определенный интерес представляют требования к надежности, ко­торые закладываются при проектировании отдельных видов техники. Так, например, проектирование и создание крылатых ракет проводится из условий безотказной длительности полета в режиме реального времени в течение 7ч. С целью обеспечения этой надежности двигатель рассчитывается на ресурс в 25 ч. При этом учитывается и строго оговаривается, что включение двигателя осуществляется только три раза: при заводских испытаниях, приемке и в режиме реального использования.

В США проектирование электронных автоматических телефонных станций производится из условий, что она должна быть работоспособна в течение 24 ч в сутки; среднее время простоя должно быть не более 2 ч за 40 лет эксплуатации; количество ошибочно обслуживаемых вызовов должно быть не более 0,1 % вызовов, проходящих через станцию. Исходя из этих требований, проводится конструирование станций и системы их технического обслуживания. Известный специалист США Ф.Никсон пишет: „Само собой разумеется, что если изделие должно быть абсолютно надеж­ным в эксплуатации, недопустим его выход из строя, то любая деталь каж­дого отдельного серийного изделия должна обладать способностью выдержать нагрузку в том режиме, на который она рассчитана. Этой простой истины не заметили те, кто выбрал надежность своей узкой специальностью и кто усиленно утверждает, что надежность есть статистическая вероятность, а 100 %-ного успеха можно добиться только случайно. А все же именно в области космической техники, где статистика была в особой моде, мы наблюдаем самую высокую надежность... И все это через 12 лет после того, как предпринимались попытки статистически доказать невозмож­ность достижения 100 %-ной надежности. Несомненно этот успех во мно­гом связан с научным подходом к надежности, к которому первыми про­ложили дорогу инженеры радиоэлектронной, ракетно-космической и ядерной промышленности...".

В широко известной книге Капура, Ламберсона рассматриваются тео­ретические распределения, параметром которых являются индивидуаль­ные нормы показателей надежности, взаимоувязанные с гарантийными сроками. Авторы пишут:...,,С точки зрения потребителя гарантийный срок можно рассматривать как период, в течение которого отсутствуют отказы. Кроме того, при изучении усталости металлов известно, что сущест­вует некоторый начальный период, когда отсутствуют отказы. Например, при разрушении подшипников в поршневых двигателях с кривошипно-шатунным механизмом, которое вызывается главным образом усталостью, существует ненулевая минимальная долговечность. Несомненно, имеется множество других примеров".

О сложностях нормирования надежности для авиационной техники, связанной с безопасностью человека, Йоменc Д.Г. пишет так: „Весьма сложную проблему представляет собой установление допустимого уровня надежности самолета с приемлемой достоверностью, так как конструкто­ры возражают против самой постановки вопроса о какой-либо допустимой вероятности катастрофического разрушения конструкции самолета". В.В. Дружинин объясняет такого типа концепцию следующим образом: „Социологические исследования показали, что во время второй мировой войны летчики не уклонялись от воздушного сражения при вероятности успеха всего 0,3 (эта цифра была им известна из анализа предыдущих боев), шли на верную гибель, если при этом наносился ощутимый урон противнику, однако избегали летать на самолетах, расчетная эксплуатацион­ная надежность которых достигла 0,9 (цифра высокая, но не гарантирую­щая безопасность)".

При решении вопроса о методологии нормирования показателей надежности в НТД следует вначале остановиться на принятом в зарубежной и отечественной практике порядке нормирования функционально-эксплуатационных показателей (мощность, расход горючего, материалоемкость, габаритные размеры и т. п.). Нормативные значения такого вида показате­лей регламентируются в стандартах некоторой детерминированной величи­ной, позволяющей классифицировать изделия на соответствующие и не со­ответствующие требованиям нормативно-технической документации (на годные и бракованные). Если норма — детерминированная величина, то фактические значения функционально-эксплуатационных показателей ка­чества у отдельного изделия являются случайными величинами, распреде­ление которых может быть описано некоторым теоретическим распределе­нием, например, нормальным. Поэтому, теоретически всегда имеется не­которая вероятность (большая нуля), что значение, например, массы не­которого экземпляра изделий будет не соответствовать требованиям НТД, так как масса изделия зависит от размеров заготовок, точности обработки, колебаний свойств материалов и т.п. Однако, несмотря на случайный ха­рактер массы единичного изделия, в НТД регламентируется некоторое ми­нимальное ее значение, которое служит границей для классификации изде­лий по этому показателю на годные и дефектные. Если использовать фор­мально теорию вероятностей, то имеется отличная от нуля вероятность то­го, что масса некоторого изделия будет равна нулю или даже примет отри­цательное значение (при описании распределения массы, например, нормаль­ным распределением). Несмотря на это в НТД указывается только норма­тивное значение массы без указания процента изделий, требования которых по массе могут не обеспечиваться. Такой подход к нормированию показателей качества принят во всем мире, т. е. нормы показателей качества являются индивидуальными. Этим нормам должно удовлетворять каждое единичное изделие (каждый экземпляр). Такой подход к нормированию показателей качества обусловлен правовым статусом стандартов, в соот­ветствии с которым при несоответствии изделия закрепленным в НТД показателям наступают для изготовителя правовые последствия, преду­смотренные действующим законодательством.

Аналогичное положение имеет место в практике нормирования точ­ности изготовления.

В конструкторской и технологической документации регламентируют­ся допуски на точность изготовления и на расположение. Эти допуска также задаются в виде детерминированной величины (односторонних или двусторонних предельных отклонений). Но фактические значения размеров отдельно взятого изделия являются случайными величинами, подчиняющимися некоторым законам распределения. Нормирование допусков позволяет по каждому размеру и параметру изделия судить о соблюдении или несоблюдении требований технической документации. Индивидуальными и детерминированными являются также гарантийные обязательства. В соответствии со статьей 152 УК РСФСР, инструкциями и инструктивными письмами Госарбитража СССР продукция признается недоброкачественной, если она вовсе или без существенной переработки не может быть использована по назначению, а также продукция, кото­рая при надлежащем ее использовании или хранении не выдержала уста­новленных для нее гарантийных сроков эксплуатации или хранения. Не­доброкачественная продукция не может быть продукцией, соответствую­щей требованиям стандартов и технических условий; по этой же причине нельзя считать соответствующими требованиям НТД изделия, которые не выдержали срока гарантии. Это требование распространяется и на все составные части изделия, так как в „Положении о поставках" четко указано, что гарантийный срок на комплектующие изделия и составные части считается равным гарантийному сроку на основное изделие и истекает одновре­менно с истечением гарантийного срока на это изделие, если иное не пре­дусмотрено стандартами или техническими условиями на основное изделие.

Понятие, „бракованное изделие", как сказано выше, четко определено по всем функционально-эксплуатационным показателям. Встает вопрос, следует ли распространять это понятие на показатели надежности, т. е. следует ли квалифицировать изделия на годные и дефектные по надеж­ности. Ответ на этот вопрос полностью зависит от принятой методоло­гии нормирования надежности.

Рассмотрим подробнее сущность показателей надежности, как количественной характеристики данного свойства изделий.

Показатели надежности при таком подходе следует подразделять на две группы: фактические значения показателей, характеризующие надежность реально изготовленных изделий, и показатели надежности, регламентированные в качестве норм, т. е. нормативные показатели. Показатели надежности реально изготовленной продукции могут характеризовать надежность одного изделия или их совокупности (партии). На­дежность единичного образца изделия характеризуется наработкой до отказа, наработкой на отказ, ресурсом (сроком службы), сроком восстановления. Эти характеристики являются случайными величинами и их точные значения могут быть определены только по данным эксплуатации или испытаний. В общем случае значения этих показателей различны у каждо­го изделия.

Статистически показатели надежности совокупности (партии) реально изготовленной продукции определяются по показателям надежности единичных изделий, входящих в данную совокупность. При этом показатели надежности такой совокупности могут получаться в виде точечных оце­нок или доверительных интервалов. При этом доверительный интервал строится для оценки надежности изделий данного типа, т. е. он устанавли­вает границы, в которых с определенной вероятностью будут находиться значения единичных показателей надежности изделий, изготовленных в аналогичных условиях. Необходимость построения доверительных интервалов связана с ограниченностью объемов выборок, по которым имеются данные о надежности единичных изделий. Если эта информация получена по всем изделиям, составляющим рассматриваемую совокупность, то находить доверительные границы доверительных интервалов нет необходимости.

Рассмотрим теперь нормы показателей надежности, т. е. значения показателей надежности, которые устанавливаются в нормативно-технической документации. Эти нормы являются неслучайными, хотя и могут определяться статистико-вероятностными методами. Они могут распрост­раняться на каждое единичное изделие или на их совокупность. В зависи­мости от области распространения нормы подразделяются на индивидуаль­ные и групповые. Индивидуальная норма устанавливает требования, кото­рым должно отвечать каждое единичное изделие. В зависимости от соот­ношения между нормой и фактическим значением показателя надежности можно делать вывод о том, что соответствует или нет отдельно взятый экземпляр изделия требованиям нормативно-технической документации по надежности. При использовании только групповых норм показателей этого сделать невозможно. По групповым показателям надежности можно судить о соответствии или несоответствии требованиям НТД только от­дельной совокупности (партии) изделий.

Регламентация в НТД индивидуальных показателей надежности не означает, что к нестандартным (дефектным) по уровню надежности будут относиться все изделия, у которых в процессе эксплуатации будет прояв­ляться хотя бы одно повреждение. В этих случаях нужно четко разграни­чивать события: повреждение и отказ. К повреждениям относятся события, заключающиеся в нарушении исправного события изделия при сохранении работоспособного состояния, а к отказам — события, приводящие к на­рушению работоспособного состояния. Действующими стандартами четко оговорено, что одновременно с регламентацией в НТД показателей надеж­ности должны указываться критерии отказов и предельных состояний, которые должны регламентировать, какие дефекты относятся к повреждениям, а какие к отказам. Так, например, для сельскохозяйственной тех­ники к отказам могут не относиться такие дефекты, которые устраня­ются машинистом на месте эксплуатации и которые не приводят к сры­ву агротехнических сроков, а также дефекты, устраняемые путем использования комплекта запасных частей. Во всех случаях критерии отказов должны назначаться с учетом функционального назначения из­делий, экономической целесообразности и должны быть согласованы с потребителем.

От правильно выбранной номенклатуры нормируемых показателей надежности зависят конструктивно-технологические решения, принимаемые при разработке новых изделий. Так, например, если в НТД регламентиро­ван средний ресурс до капитального ремонта, то конструктор и технолог выбирают такой материал, такую технологию, при которых у 50 % изде­лий базовые детали не будут отказывать в течение заданного среднего ре­сурса, т. е. уже при создании новой техники закладывается, что примерно 50 % машин будут нуждаться в неплановом капитальном ремонте. Допус­кается, что потребность в капитальном ремонте может возникать в любой момент времени. При регламентации же в НТД, например, назначенного или установленного ресурса до капитального ремонта конструктивно-технологические решения будут приниматься таким образом, чтобы прак­тически у всех изделий потребность в капитальном ремонте не возникала до истечения этого ресурса. В этом случае могут дополнительно предусматриваться более эффективные способы упрочнения поверхностей, методы неразрушающего контроля за дефектами материалов и т. п.

Таким образом, для регламентации в нормативно-технической доку­ментации могут использоваться индивидуальные и групповые показатели надежности. Целевое назначение этих показателей показано в табл. 1. Различные трактовки установленной безотказной наработки и формы зада­ния количественных значений этих показателей даны на рис. 1. и рис. 2.

Конкретный состав нормируемых показателей надежности должен устанавливаться для каждого вида изделий с учетом особенностей его использования, последствий отказов, принятой системы технического обслуживания и ремонта и по согласованию с потребителем. Некоторые специалисты предлагают относить показатели вида "установленных" к гарантийным обязательствам или к показателям назначения, а не к пока­зателям надежности и не контролировать их при периодических испы­таниях, оставив право проверки их соблюдения только за потребителем. Такое предложение заслуживает внимания, так как конечная цель таких показателей будет обеспечиваться и при такой их интерпретации.

Допускаемая форма организации проверки показана на рис. 3. Одна­ко даже при отнесении таких показателей к гарантийным обязательствам потребителю должно быть предоставлено право требовать подтверждения этих показателей для ответственных изделий на основе общепринятых методов статистического контроля (аналогично проверке гамма-процент­ных показателей или вероятности безотказной работы). Очевидно, что имеется ряд изделий (особенно сложных), для которых задание индиви­дуальных показателей надежности невозможно и нецелесообразно.

Таблица 1.

Характеристика индивидуальных и групповых показателей надежности

Вид показателя (требования)	Назначение	Область использования	Условия контроля надежности	Ответственность за несоблюдение требований по надежности	Факторы, сопутст­вующие нормиро­ванию надежнос­ти в НТД
Индиви­дуальные требования к надежности	Характеризуют требования к надеж­ности каждого из­делия Применяют для установления соот­ветствия надежнос­ти каждого изделия требованиям НТД Служат основой для разработки конструкции, тех­нологии, систем технического обс­луживания и ремонта	1. Установление ответственности за аварии, преждевре­менные отказы 2.Разработка мероприятий по устранению причин преждевременных отказов 3. Обоснование сроков гарантий 4. Проверка потребителем ис­пользуемой техники	Потребитель в процессе использо­вания каждого из­делия дает заклю­чение о соответст­вии изделия задан­ным требованиям по надежности. Служат контроль­ными норматива­ми для оценки ра­ботоспособности при проведении сертификации	Изделие, отка­завшее в пределах установленной без­отказной наработки, является нестандарт­ным: 1) ответствен­ность за выпуск нестандартных изделий; 2) отказ от аттес­тации на государст­венный Знак ка­чества	1. Повышает ответственность разработчиков и изготовителей техники за низкую надежность 2. Повышает ответст­венность потребителей за качество эксплуатации 3. Формирует негатив­ное отношение изготови­телей к „ранним" от­казам 4. Способствует ана­лизу причин отказов 5. Повышает опера­тивность устранения при­чин преждевременных от­казов
Группо­вые показа­тели на­дежности	Характеризуют надежность изготов­ленной партии из­делий Применяют для оценки фактичес­кого уровня на­дежности парка ма­шин, расчета запас­ных частей, расчета системы техническо­го обслуживания и ремонта	1. Расчет номенк­латуры и объема за­пасных частей 2. Расчет струк­туры и количества парка машин 3. Определение оптимального резер­ва с учетом факти­ческой надежности изделий	Изготовитель кон­тролирует надежность при периодических испытаниях Потребитель, ис­пользующий не­большую часть из­делий партии, не мо­жет дать заключе­ние о соответствии изделий заданным требованиям по на­дежности	Ответственность за преждевременные отказы отдельного изделия (даже ка­тастрофические) отсутствует	1. Формирует прими­ренческое отношение к „ранним" отказам, как к допустимым событиям 2. Не стимулирует из­готовителей к анализу причин отказов 3. Не стимулирует из­готовителей к отработке изделия на этапе НИОКР 4. Снижает роль НТД

Рис. 1. Определение понятия „установленная безотказная наработка": а — физическая трактовка Ту; б — юридическая трактовка Ту; в — инженерная трак­товка Ту; г — статистико-вероятностная трактовка Ту

Существующая в нашей стране практика централизованной регламен­тации показателей надежности и гарантийных сроков в стандартах на промышленную продукцию не в полной мере соответствует системе экономического хозяйствования. Так, например,,,Законом о социалистическом предприятии (объединении) " предприятиям дано право решать вопро­сы производственной и научно-технической кооперации, включая опреде­ление экономических условий сотрудничества, в том числе договорных цен, заключать хозяйственные договоры и контракты, осуществлять пе­редачу материальных ресурсов и соответствующей технической докумен­тации. Предприятиям дано право прямого контакта с зарубежными фир­мами, создания совместных производств.

В этих условиях гарантийные сроки должны учитывать конъюнктуру внешнего рынка и не являться централизованными и постоянными в тече­ние срока действия стандарта.

Рис. 3. Схема контроля индивидуальных показателей надежности машин, оборудования, приборов

Так как предприятиям дано право поставлять продукцию по договор­ным ценам, то фактический уровень надежности и гарантийные сроки должны являться объектом договоренности между изготовителем и пот­ребителем.

В то же время в соответствии с Законом предприятия должны обеспечивать строгое соблюдение технологической дисциплины, стандартов, технических условий, надежность, безотказность и безопасность в эксплуатации выпускаемой ими техники.

Выполнение этого требования возможно только при условии, если в нормативно-технической документации будут регламентироваться требования к надежности изделий, которые должны обеспечиваться конструкцией изделия, технологией изготовления и правилами сервисного обслуживания.

В связи с вышеизложенным становится целесообразным следующий порядок нормирования требований к надежности продукции народнохозяйственного назначения.

Гарантийные обязательства в стандартах не регламентировать. В технических условиях гарантийные сроки могут указываться только по требованию потребителя и когда потребителем является одно ведомство (организация). Во всех остальных случаях гарантийные сроки указываются в договорах на поставку и (или) конструкторской и эксплуатационной документации.

Статистико-вероятностные показатели надежности (групповые) вида средней наработки на отказ, вероятности безотказной работы и т. п. в государственных стандартах на промышленную продукцию не регламентировать.

В государственных стандартах регламентировать требования к надежности, которые могут быть качественными и (или) количественными.

Для регламентации количественных требований должна использовать­ся „требуемая наработка (ресурс, срок службы) ", определяемая в доку­ментах МЭК и ЕОКК как наработка (ресурс, срок службы), в пределах которой потребителю требуется, чтобы объект находился в состоянии, способном выполнять требуемые функции. Допустимы следующие записи:

конструкция, технология, эксплуатация должны обеспечивать работоспособное состояние изделия не менее чем в течение... часов;

безотказная наработка ГПС в течение суток - не менее 20 часов;

основные эксплуатационные параметры изделия должны удовлетворять нормативным требованиям не менее чем в течение 100 часов эксплуатации;

метрологические характеристики приборов должны удовлетворять установленным требованиям в периодах между очередными проверками.

Вместо требуемой наработки могут использовать также требования вида „установленная безотказная наработка" (ресурс, срок службы), „наз­наченная наработка" (ресурс) и „минимальная наработка".

Количественные требования к надежности обязательны для регламен­тации в государственных стандартах на изделия, связанных с безопасностью человека и охраной окружающей среды, а также для других видов техники по критическим отказам. В остальных случаях количественные требования по надежности регламентируются в стандартах по согласованию с потре­бителем (заказчиком).

Количественные значения показателей надежности, включаемые в нор­мативно-техническую и конструкторскую документацию, должны:

быть не ниже норм, установленных директивными документами;

быть обоснованы технико-экономическими расчетами;

обеспечивать выполнение изделиями своих функций в заданные сроки и с регламентированными требованиями к их качеству;

быть не ниже надежности, достигнутой передовыми зарубежными фирмами.

Обоснование норм надежности изделий должно проводиться с целью определения численных значений показателей надежности, обеспечивающих в заданных условиях эксплуатации максимальную эффективность, которая характеризуется соотношением полезного эффекта от эксплуатации из­делия (в натуральном или стоимостном выражении) и суммарных затрат на его изготовление и эксплуатацию.

Общий порядок обоснований показателей надежности должен сводить­ся к следующему.

Оценивается надежность существующих аналогов и (или) исходных конструктивных исполнений изделия. Если оно не отвечает регламентированным требованиям, то устанавливают причины недостаточной надежнос­ти и рассматривают возможные мероприятия по ее повышению.

По каждому мероприятию определяют достигнутый уровень надеж­ности Р, а также затраты С и полезный эффект Е в стоимостном выражении. Наилучшим является такое решение P_oпт, которое соответствует макси­мальному значению разности между Е и С (рис. 4), т. е.

или когда величина С достигает предельно допустимого значения.

В тех случаях, когда имеется большое число вариантов изделия, при- чем критериями для предпочтения того или иного варианта является на­дежность Р и стоимость С, то каждый вариант изделия изображается на графике вида рис. 5 в виде точек с координатами Р и С. Линия, огибающая множество слева и сверху, проходит через наиболее предпочтительные варианты, соответствующие определенной стоимости. Остальные варианты заведомо хуже и их рассмотрение нецелесообразно.

Если заданы и обоснованы показатели надежности вида средних, то для приближенной (предварительной) оценки установленной безотказной наработки (Т_у) могут быть использованы зависимости между этими по­казателями, приведенные на рис. 6. Для такого перерасчета необходимо задать уровень доверия , а также величину коэффициента вариации v (табл.2). Величину целесообразно назначать равной 0,9 — 0,999.

Для использования рис. 6 необходимо знать также закон распределе­ния наработок (ресурса). Если он неизвестен, то можно пользоваться сле­дующим правилом:

нормальный закон — для изделий, у которых основным видом разру­шения является износ и коррозия;

распределение Вейбулла и логарифмически-нормальное — при отказах из-за усталостного разрушения;

экспоненциальное распределение - для изделий радиоэлектроники, имеющих большое число элементов.

Пример. Для молотилки комбайна по испытаниям получено, что Т_о= 350ч. Определить величину Т_у , которая обеспечивается с практически достоверной вероятностью = 0,98. Наработка на отказ имеет распределе­ние Вейбулла с v = 0,3.

По рис. 6 находим, что для v = 0,3 и = 0,98 = 0,4; отсюда:

Т_у = 0,4 Т_о = 350 0,4 = 140 ч.

Таблица 2.

Значения коэффициентов вариации наработок на

отказ и ресурсов при различных видах

разрушения изделий

Вид разрушения	Изделия	v
Износ     Усталость при изгибе и кручении   Контактная усталость   Комплексный (износ, усталость, старение и др.)	Детали двигателей, трансмиссий, ходовых систем и др.   Пружины, рессоры, зубчатые колеса   Звенья гусениц   Остальные детали с геометри­ческими концентраторами и сварными соединениями   Подшипники качения   Прочие детали   Основные агрегаты колесных и гусеничных машин (двигатели, ко­робки передач, ведущие мосты, ко­нечные передачи и др.):   до первого капитального ремонта   между капитальными ремонтами	0,3 - 0,4     0,3     0,6   0,4   0,7 - 0,9   0,5     0,3 - 0,4   0,5 - 0,7

Рис. 6. Зависимость средних и установленных показателей надежности:

а — при нормальном распределении; б — при распределении Вейбулла; в —

для логарифмически нормального распределения

Список литературы:

1. Кубарев А.И. Надёжность в машиностроении, М. Издательство стандартов, 1989г.

Дата добавления: 2015-04-30