Основные понятия надежности

2. Методы оценки надежности

3. Признаки возникновения отказов

4. Методы испытания на надежность.

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

Надежность является сложным свойством, которое в зависи­мости от назначения объекта и условий его применения опреде­ляется, в свою очередь, сочетанием таких свойств, как безотказ­ность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Качественно оценить такое свойство, как надежность нельзя, надежность можно оценить только количественно.

В процессе создания продукции для того, чтобы при эксплуа­тации изделие было надежным, необходимо:

сформулировать требования к надежности будущего изделия еще на этапе разработки технического задания;

распределить требования к надежности между составными частями и комплектующими элементами будущего изделия;

сравнить надежность различных деталей, элементов, устройств

и систем;

оценить эффективность различных методов повышения надеж­ности;

определить сроки службы и оценить возможные гарантии, а также решить еще целый ряд необходимых задач.

Все это можно сделать только в том случае, если уметь оце­нивать надежность не качественно, а количественно. Мерой ко­личественной оценки надежности являются количественные пока­затели. Эти показатели с приемлемой для практики точностью можно оценить либо по результатам эксплуатации готовой про­дукции, либо путем проведения специальных испытаний на на­дежность.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять ра­ботоспособное состояние в течение некоторого времени или не­которой наработки. Безотказность свойственна объекту в той или иной степени в любом из возможных режимов его существования. Не только в режиме работы объекта, но и зачастую при его хра­нении и транспортировании.

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

Объект может перейти в предельное состояние, оставаясь ра­ботоспособным, если, например, его дальнейшее применение по назначению станет недопустимым по требованиям безопасности, экономичности, эффективности и безвредности.

Ремонтопригодность — свойство объекта сохранять и восста­навливать работоспособное состояние путем проведения техничес­кого обслуживания или ремонтов.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять значения пока­зателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в те­чение и после хранения и транспортирования. Сохраняемость объекта характеризуется его способностью противостоять отри­цательному влиянию условий и продолжительности хранения и транспортирования на его безотказность, ремонтопригодность и долговечность. Сохраняемость представляют в виде двух состав­ляющих, одна из них проявляется во время хранения, а другая — во время применения объекта после хранения и транспортирова­ния.

Срок сохраняемости — это такая продолжительность пребыва­ния объекта в режимах хранения и транспортирования, при ко­торой изменения их значений показателей безотказности, ремон­топригодности и долговечности объекта, обусловленные его хра­нением и транспортированием, находятся в допускаемых пределах.

Следует различать сохраняемость объекта до ввода в эксплуа­тацию и сохраняемость объекта в период эксплуатации (при пе­рерывах в работе).

В зависимости от особенностей и назначения, объекта срок сохраняемости его до ввода в эксплуатацию может включать в себя срок сохраняемости в упаковке или законсервированном виде, срок монтажа и срок хранения на другом упакованном или за­консервированном более сложном объекте.

Исправное состояние (исправность) —это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-тех­нической и конструкторской документации.

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

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

Неработоспособное состояние (неработоспособность) —это сос­тояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и конструк­торской документации.

Предельное состояние — это состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или неце­лесообразно либо восстановление его исправного или работоспо­собного состояния невозможно или нецелесообразно.

Данные понятия охватывают основные технические состояния объекта. Каждое их них характеризуется совокупностью значений параметров, описывающих состояние объекта, и качественных признаков, для которых не применяют количественные оценки. Номенклатуру этих параметров и признаков, а также пределы до­пустимых их изменений устанавливают в нормативно-технической и конструкторской документации на объект.

Переход объекта из одного состояния в другое обычно проис­ходит вследствие повреждения или отказа.

Работоспособный объект в отличие от исправного должен удов­летворять лишь тем требованиям нормативно-технической и кон­структорской документации, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Очевидно, что работоспособный объект может быть неисправным, например, не удовлетворять эстетическим требованиям, если ухудшение внеш­него вида объекта не препятствует его применению по назначе­нию.

Для технологических систем под неработоспособным состояни­ем понимают состояние, при котором значение хотя бы одного параметра и показателя качества изготавливаемой продукции, производительности, материальных и стоимостных затрат на из­готовление продукции не соответствует требованиям нормативно-технической, конструкторской и технологической документации.

.В сложных объектах возможно более подробное деление сос­тояний объекта с выделением промежуточных состояний с понижен­ными уровнями качества функционирования.

Переход объекта в предельное состояние (исчерпание ресур­са) влечет за собой временное или окончательное прекращение применения объекта по назначению.

Для неремонтируемых объектов имеет место предельное сос­тояние двух видов. Первый совпадает с неработоспособным сос­тоянием, например, перегорание нити накаливания в электричес­кой лампе, обрыв ременной передачи и т. п. Второй вид предель­ного состояния обусловлен тем обстоятельством, что начиная с некоторого момента времени дальнейшее применение по назначе­нию пока еще работоспособного объекта согласно определенным критериям оказывается недопустимым в связи с опасностью или вредностью этого использования. Переход неремонтируемого объек­та в предельное состояние второго вида происходит раньше воз­никновения отказа. Переход в предельное состояние второго вида чаще всего связан с износовыми явлениями в неремонтируемых деталях, например, в шестернях передач, резиновых прокладках,, обеспечивающих герметичность и т. п.

Признаками возникновения отказа являются недопустимые из­менения признаков работоспособности (выход значений парамет­ров за пределы допуска, нарушение признаков нормальной работы и т. д.).

Следует также различать критерии повреждения, под кото­рым понимают признаки или совокупность признаков неисправ­ного, но работоспособного состояния объекта.

Критерий предельного состояния — признак или совокупности признаков предельного состояния объекта, установленные в нор­мативно-технической и конструкторской документации.

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

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособ­ного состояния объекта. В зависимости от целей исследования от­казы подразделяют на: независимые и зависимые; внезапные и постепенные; параметрические и функциональные; конструкцион­ные, производственные и эксплуатационные; перемежающие, сбои и др.

Независимым называют отказ объекта, не обусловленный от­казом другого объекта, зависимым — отказ объекта, обусловлен­ный отказом другого объекта. "Объектами считаются элементы системы.

Внезапным называют отказ, обусловленный скачкообразным из­менением значений одного или нескольких заданных параметров •объекта, характеризующих способность выполнять заданные фун­кции. Постепенным называют отказ, обусловленный постепенным изменением значений одного или нескольких заданных парамет­ров объекта, характеризующих способность выполнять заданные функции. Понятие «внезапный отказ» относительно в том смысле, что при более глубоком проникновении в сущность процессов, связанных с возникновением отказа, может появиться возможность обнаружения таких постепенных изменений в объекте, которые закономерно предшествуют возникновению данного отказа, ранее относившегося к внезапным.

Внезапному отказу не предшествует направленное изменение какого-нибудь из наблюдаемых эксплуатационных параметров объекта, в связи с чем прогнозирование момента возникновения внезапного отказа практически невозможно.

Постепенный отказ характеризуется наличием, по меньшей ме­ре, тенденции или закономерности изменения заданного эксплуа­тационного параметра объекта за время, предшествующее момен­ту возникновения отказа. Это обычно позволяет с заданной вы­сокой вероятностью прогнозировать достаточно небольшой интер­вал времени или наработки, на котором следует ожидать возник­новение постепенного отказа.

Конструкционным называют отказ, возникший в результате не­совершенства или нарушения установленных правил и норм конст­руирования объекта.

Производственным называют отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготов­ления или ремонта объекта, выполнявшегося на ремонтном пред­приятии.

Эксплуатационным называется отказ, возникший в результа­те нарушения установленных правил и условий эксплуатации объекта. Отказы комплектующих элементов также могут быть конструкционными, производственными и эксплуатационными.

Функциональным называется отказ, критерием которого явля­ется нарушение одной или нескольких регламентированных функ­ций.

Параметрическим называется отказ, критерием которого яв­ляется выход значений одного или нескольких параметров за пределы, установленные в нормативно-технической и (или) конст­рукторской документации.

Некоторые объекты обладают способностью после некоторых отказов самовосстанавливать работоспособное состояние. Отказы такого типа называются самоустраняющимися.

Однократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта на­зывают сбоем. Многократно возникающий самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера называют перемежаю­щимся отказом.

Критерий отказа — признак или совокупность признаков нера­ботоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и конструкторской документации.

Техническое обслуживание — комплекс операций по поддер­жанию работоспособного или исправного состояния объекта при использовании по назначению, ожидании, хранении и транспор­тировании. Техническое обслуживание содержит регламентирован­ные в конструкторской документации операции для поддержания работоспособного или исправного состояния.

Параметры технического обслуживания — количество обслужи­вающего персонала, количество запасных частей, временные по­казатели продолжительности ремонтных или подготовительных работ.

Обслуживаемый объект — это объект, для которого проведе­ние технических обслуживании предусмотрено в нормативно-тех­нической и конструкторской документации.

Необслуживаемый объект — объект, для которого проведение технических обслуживании не предусмотрено в нормативно-тех­нической и конструкторской документации.

Ремонт — комплекс операций по восстановлению исправного или работоспособного состояния объектов и восстановлению их ресурсов.

.При разработке объекта предусматривают выполнение или не­выполнение технического обслуживания объектов на протяжении срока их службы, т. е. объекты делят на технически обслуживае­мые и технически необслуживаемые. При этом некоторые нере­монтируемые объекты являются технически обслуживаемыми.

Ремонтируемый объект — это объект, для которого проведение ремонтов предусмотрено в нормативно-технической и конструктор­ской документации.

Неремонтируемый объект — это объект, для которого проведе­ние ремонтов не предусмотрено в нормативно-технической и конс­трукторской документации.

Показатель надежности — количественная характеристика од­ного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

Единичный показатель надежности — показатель надежности, характеризующий одно из свойств, составляющих надежность объекта.

Показатель надежности количественно характеризует, в ка­кой степени конкретному объекту присущи определенные свойст­ва, обеспечивающие его надежность. Показатель надежности мо­жет иметь размерность (например, наработка на отказ в часах) или не иметь ее (например, вероятность безотказной работы).

При рассмотрении показателей надежности следует различать: наименование показателя (например, средняя наработка до от­каза); числовое значение, которое может изменяться в зависимос­ти от условий эксплуатации объекта; формулировку сущности этой величины; размерность показателя (при ее наличии).

Единичный показатель количественно характеризует только одно свойство надежности объекта. Примеры единичных показа­телей надежности: наработка на отказ радиоприемника, харак­теризующая его безотказность; гамма-процентный ресурс авто­мобиля до капитального ремонта, характеризующий его долговеч­ность; среднее время восстановления работоспособного состояния радиостанции, характеризующее ее пригодность; назначенный срок хранения аккумулятора, характеризующий его сохраняемость.

Комплексный показатель надежности — показатель надежнос­ти, характеризующий несколько свойств, составляющих надежность объекта. Комплексный показатель надежности количественно ха­рактеризует не менее двух ее основных составляющих, например, безотказность и ремонтопригодность. Примером комплексного по­казателя надежности является коэффициент готовности, стационар­ное значение которого чаще всего определяют по формуле

Kr=To/(To+Tв)

где Т₀ — наработка на отказ; Т_в — среднее время восстановления. Из этой формулы видно, что коэффициент готовности характери­зует одновременно два различных свойства объекта — безотказ­ность и ремонтопригодность.

Групповой показатель надежности — показатель надежности, относящийся к совокупности объектов данного типа, вида, марки, модели.

Групповой показатель надежности характеризует надежность совокупности одинаковых объектов. Групповые показатели надеж­ности — средняя наработка до отказа, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, параметр потока отказов, средний

ресурс (срок службы), гамма-процентный ресурс (срок службы), среднее время восстановления, вероятность восстановления работособность объекта, средний срок сохраняемости, гамма-процент­ный срок сохраняемости. Эти показатели применяют для отработ­ки изделий на надежность: выбора оптимального способа резер­вирования, рациональной системы технического обслуживания и ремонта, расчета ЗИП и других задач.

Групповые показатели не характеризует надежность отдельно­го объекта, поэтому в отношении этих показателей объекты нель­зя разделить на стандартные и нестандартные по надежности. Например, на невосстанавливаемый объект в стандарте регла­ментирована средняя наработка до отказа 100 ч. Если один из объектов откажет до истечения 100 ч, то это не значит, что тре­бования стандарта не выполнены, так как данный показатель не распространяется на отдельные объекты. Аналогично, если объект отработал безотказно более 100 ч нельзя утверждать, что данный объект является стандартным по надежности.

Индивидуальный показатель надежности — показатель надеж­ности, относящийся к каждому отдельному объекту.

К индивидуальным показателям надежности относятся: наз­наченный ресурс (срок службы), назначенный срок хранения, а также установленная безотказная наработка, установленный ре­сурс (срок службы).

Цель назначенных показателей состоит в недопущении отка­зов или предельных состояний объекта путем заблаговременного применения объекта по назначению или его хранения.

Установленные показатели надежности позволяют разделить объекты на стандартные и нестандартные по надежности. С этой целью вводят некоторую контрольную границу наработки (сум­марной наработки, срока службы), по соблюдению которой су­дят о выполнении требований нормативно-технической и конструк­торской документации по надежности для конкретного объекта. Если до истечения установленной безотказной наработки (уста­новленного ресурса, установленного срока службы) объект пере­шел в неработоспособное (предельное) состояние, то данный объект считается не стандартным по надежности (при соблюдении правил и условий эксплуатации объекта).

Наработка — продолжительность или объем работы объекта.

-Наработка до отказа — это наработка объекта от начала его эксплуатации до возникновения первого отказа.

Наработка между отказами — это наработка объекта от окон­чания восстановления его работоспособного состояния после от­каза до возникновения следующего отказа.

Объект может работать непрерывно (за исключением вынуж­денных перерывов, обусловленных возникновением отказа и ре­монтом) или с перерывами, не обусловленными изменением тех­нического состояния объекта. Во втором случае различают непрерывную и суммарную наработку. Наработка может измеряться в единицах времени или объеме выполненной работы (длины, пло­щади, объема, массы и т. д.).

Так, наработка телевизора измеряется в часах в течение време­ни его работы; наработка угольного комбайна может измеряться либо в метрах пройденной лавы, либо в массе добытого за рабо­чую смену угля и т. д.

Наработка до отказа рассматривается как для неремонтиру­емых (невосстанавливаемых), так и для ремонтируемых (восста­навливаемых) объектов.

Наработка между отказами определяется объемом работы объекта от i'-го до (i+l)-ro отказа, где i—l,2,..., п. Эта нара­ботка относится только к восстанавливаемым объектам.

Технический ресурс (ресурс)—наработка объекта от начала его эксплуатации после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Технический ресурс представляет запас возможной наработки объекта.

Поскольку средний и капитальный ремонт позволяет частично или полностью восстанавливать ресурс, отсчет наработки, обра­зующей ресурс, возобновляют по окончании такого ремонта, раз­личая в связи с этим доремонтный, межремонтный, послеремонтный и полный (до списания) ресурс.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации объекта от ее начала и после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние. Аналогично ресурсу выделяют виды срока службы. При этом срок службы измеряют в единицах времени. Соотношение значений ресурса и срока службы одного и того же вида зависит от интенсивности использования объекта. Срок сохраняемости — календарная продолжительность хране­ния и транспортирования объекта, в течение и после которой сох­раняются значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в установленных пределах. Различают сроки сохраняемости: до ввода в эксплуатацию и в период эксплуата­ции.

Так, срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию необходимо учитывать для гидротурбины после изготовления на заводе до ее установки и запуска в эксплуатацию на гидроэлектростанции; срок сохраняемости до ввода в эксплуатацию и в период эксплуатации необходимо учитывать, например, для электрической лампы на­каливания, так как она бывает, как правило, включена только оп­ределенное время суток.

Время восстановления работоспособного состояния (время вос­становления) — продолжительность восстановления работоспособ­ного достояния.

Время восстановления отсчитывается либо непрерывно, если процесс восстановления (ремонта) не прерывается.

ОБЪЕКТЫ

Невосстанавливаемые	Восстанавливаемые
Безопасность	Сохраняемость	Долговечность	Комплексный показатель Кг, Кт.и	Сохраняемость	Долговечность
Безотказность	Ремонтопригодность
P(t)		Tp	Р(t)			Tp
Л(t)	Txp	Ty	W(t)	Tв	Txp	Ty
Tcp(t)		Tсл	To			Tcл

Надежность объекта зависит от большого количества факто­ров, характер воздействия которых, как правило, является слу­чайным. В связи с этим подавляющее большинство количествен­ных показателей надежности имеют вероятностный характер и да­ют представление о надежности всей совокупности изделий ка­кого-либо определенного типа, но не позволяют оценить надеж­ность данного конкретного образца.

Тем не менее, с их помощью можно решить целый ряд необ­ходимых вопросов обеспечения и оценки надежности продукции в процессе ее проектирования и производства — сравнить надеж­ность изделий, оценить надежность численно или сравнить с заданным уровнем и т. д.

Испытания на надежность проводят с целью получения необ­ходимой информации о показателях надежности изделий. Они необходимы, так как на стадии проектирования конструктор не располагает нужными априорными сведениями, которые позво­лили бы заранее определить показатели надежности будущего изделия с достаточно высокой достоверностью. Однако испытания на надежность часто требуют длительного времени и значитель­ных материальных затрат.

В зависимости от характера требований к надежности, сфор­мулированных в техническом задании на вновь разрабатываемые изделия, применяют различные методы проведения испытаний на надежность. Основными из них являются определительные и конт­рольные.

» Определительные испытания — — испытания, в результате кото­рых определяет числовые значения показателей надежности (нап­ример, средняя наработка на отказ — 150 ч).

Контрольные испытания - испытания, в результате которых

устанавливают, что значения показателей надежности испытывае­мого изделия не ниже (или не выше) некоторого значения с оп­ределенной (обычно заданной в техническом задании) вероятностью (например, средняя наработка на отказ не меньше 150 ч с вероят­ностью 0,9). Такая оценка менее информативна по сравнению с оценкой при определительных испытаниях' но и она часто удов­летворяет практические запросы, а, главное, требует значительно меньших затрат времени и средств на проведение испытаний.

Основными этапами испытаний на надежность как определи­тельных, так и контрольных являются следующие: планирование, организация и проведение испытаний и обработка полученной ин­формации.

^Планирование включает установление правила отбора образ­цов, определение объема выборки и продолжительности времени испытаний, выбор критериев приемки и браковки.

Организация и проведение испытаний предусматривают рег­ламентацию порядка и условий испытаний, обеспечение порядка и условий при испытаниях, осуществление, контроля за наблюдае­мыми параметрами в процессе испытаний, фиксацию отказов, фор­мы учетных документов и т. д

Для определительных и контрольных испытаний значение и объем работ каждого из этапов испытаний неодинаковы.

При определительных испытаниях этап планирования испыта­ний сравнительно прост и сводится к ориентировочной оценке объема партии и длительности испытаний, которые определяются из ожидаемой надежности и заданной точности оценки. Основной объем работы при определительных испытаниях приходится вы­полнять на этапе обработки полученной информации. Эта инфор­мация является статистической и поэтому для ее обработки не­обходимо использовать аппарат теории вероятностей и матема­тической статистики.

Для контрольных испытаний этапы планирования и обработки статистической информации одинаково важны.

Обработка данных контрольных испытаний сводится, в основ­ном, к фиксации, анализу и классификации данных по отказам с целью четкого выделения обусловленных заранее «отказных си­туаций», подлежащих сравнению с установленным приемочным числом.

Необходимость математической обработки результатов конт­рольных испытаний возникает в тех случаях, если:

испытания нельзя провести в запланированном заранее объеме (испытание досрочно прерывается),

за допустимое время выбранный план испытаний не дал опре­деленного эффекта.

Результатом контрольных испытаний на надежность являет­ся вывод о соответствии или несоответствии испытываемых из­делий заданным требованиям.

Цель определительных испытаний — найти количественные зна­чения показателей надежности испытываемых изделий. При этом получают значения усредненных показателей — средняя наработ­ка на отказ, среднее время восстановления и т. п.,

Однако среднее значение случайной величины не дает доста­точно полного о ней представления. Более подробную информацию о надежности можно получить с помощью доверительного интер­вала, который с заданной доверительной вероятностью накрывает определенный показатель надежности. Например, средняя нара­ботка на отказ находится в доверительном интервале 120 — 150 ч с доверительной вероятностью 0,9.

Определительные испытания в зависимости от плана органи­зации их проведения делятся на следующие основные группы:

NVN — испытания, при которых испытывается N изделий без восстановления отказавших в процессе испытаний до отказа всех N изделий, установленных на испытания;

(V означает, это в процессе испытаний отказавшие изделия не восстанавливаются);

NVT — испытания, при которых испытывается N изделий 'на протяжении времени Т без замены отказавших за это время;

NVr — испытания, при которых испытывается N изделий без восстановления отказавших до появления г отказов;

NRT, NR_T — испытания, которые проводятся с восстановлени­
ем отказавших изделий. '

Рассмотрим определительные испытания в нормальных усло­виях для планов N rN и NRf с определением среднего значения показателя надежности.

Испытания по плану NVT ведутся до отказа всех N поставлен­ных на испытания изделий, при этом фиксируется время отказа t\ каждого изделия.

Средняя наработка на отказ определяется как среднеарифме­тическое

Т=

Среднеквадратическое отклонение Т относительно его среднего значения определяют по следующей зависимости

Используя свойство экспоненциального закона распределения (равенство среднеквадратического отклонения среднему времени работы о(/)=Г), имеем

Откуда

Вероятность возникновения отказа при экспоненциальном за­коне распределения и продолжительность испытаний связаны между собой следующей зависимостью

откуда

t = -Tln\1-Q(t)].

Применение восстановления позволяет увеличить информатив­ность испытаний без увеличения числа испытуемых изделий. Для этого используется план NRT или NR_T.

Средняя наработка на отказ при испытаниях по плану NR_T

где t — суммарная наработка испытуемых изделий. Если не учитывать время на восстановление, то

где /_г — время фиксации последнего отказа.

Число испытуемых изделий можно определить, используя вы­ражение для определения среднеквадратического значения сред­ней наработки

Последовательные испытания на надежность относятся к ка­тегории контрольных и проводятся с целью оценки соответствия фактического уровня надежности изделий требуемому. Планирова­ние и оценка результатов последовательных испытаний на надеж­ность производятся по наработке на отказ (среднему времени бе­зотказной работы) испытываемых изделий. Последовательные ис­пытания на надежность планируются с учетом их возможного усечения (т. е. уменьшения времени проведения) с вынесением реше­ния о соответствии партии изделий установленным требованиям.

Основанием для выбора плана испытаний должны являться: риск поставщика а, риск потребителя р, приемочное значение на­работки на отказ (среднего времени безотказной работы) Т₀ и бра­ковочное значение наработки на отказ (среднего времени безот­казной работы) Т\. При этом вероятность приемки изделий с приемочным уровнем надежности Т₀ равна (1—а), а вероятность приемки изделий с браковочным уровнем надежности Т\ равна р.

Значения величин риска поставщика а и риска потребителя р выбираются в зависимости от специфики изделий, 'возможностей промышленности, требований заказчика, особенностей функцио­нирования изделий.

Методика планирования последовательных испытаний на на­дежность чаще всего предполагает одновременное испытание всех образцов изделий с фиксацией отказов изделий в моменты их возникновения.

Последовательные испытания на надежность заканчиваются вынесением решения о соответствии или несоответствии надеж­ности партии изделий установленным требованиям.

Как контрольные, так и определительные испытания на надеж­ность требуют длительного времени и сопряжены с большими ма­териальными затратами. В целях сокращения временных и нату­ральных затрат в ряде случаев стремятся проводить ускорен­ные испытания.

Ускоренными испытаниями на надежность называются испы­тания, позволяющие оценить требуемые характеристики надежности в более короткие сроки по сравнению со временем, соответствую­щим определенному уровню показателей надежности. При ускорен­ных испытаниях на надежность за время испытаний /_и можно полу­чить оценку надежности исследуемого изделия в течение времени t непосредственного его использования по назначению, где t>t_a.

По своему целевому назначению ускоренные испытания, как и обычные испытания на" надежность, делятся на определитель­ные и контрольные.

В зависимости от способов сокращения времени можно ука­зать следующие основные направления проведения ускоренных,испытаний на надежность:

испытания, при которых режимы работы изделий соответству­ют нормальным (эксплуатационным) условиям, а сокращение вре­мени испытаний достигается за счет использования определенных статистических моделей, т. е. за счет более рационального плани­рования эксперимента;

форсированные испытания с последующим пересчетом резуль­татов для нормальных условий, сокращение времени испытаний достигается интенсификацией процессов разрушения, ведущих к

быстрому исчерпанию ресурса работоспособности и появлению отказов;

комбинированные испытания, при которых используются оба из указанных выше путей.

Ускоренные испытания на надежность являются весьма пер­спективным направлением развития теории и практики испытаний на надежность.

Вопросы для самоконтроля:

1. Определение надежности, показатели надежности.

2. Виды испытаний продукции на надежность.

3. Дайте определение безотказности, сохраняемости, долговечности, ремонтнопригодности.

4. Какие методы применяются при испытании на надежность.

Литература:

ТЕМА 13. ТЕХНИЧЕСКОЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

1.Единство результатов испытаний.

2. Требования к обеспечению единства испытаний.

3. Оборудование для механических и климатических испытаний.

4. Этапы проведения испытаний. Оформление испытаний.

Под обеспечением единства результатов испытаний принято понимать комплекс научно-технических и организационных мёроприятий, методов и средств, направленных на достижение требуемых точности, воспроизводимости и достоверности результатов испытаний.

При оценке результатов испытаний широко используются показатели точности, достоверности, воспроизводимости, которые являются количественными характеристиками погрешностей результатов испытаний.

В качестве показателей точности данных испытаний чаще все­го используются нижняя и верхняя доверительные границы пог­решности с указанием вероятности. Границы доверительного ин­тервала — нижняя U» и верхняя U_ъ, называемые доверительными границами, учитывают объем и характер разброса результатов оценки случайной величины, определяемой в процессе испытаний. Случайной величиной при этом является, например, результат измерений какого-либо параметра испытываемого устройства (неп­рерывная случайная величина), число отказов за определенный отрезок времени испытаний (дискретная случайная¹¹ величина).

Доверительные границы вычисляют ^!таким образом, чтобы

включить значение неизвестного (измеряемого, например, в процесce испытаний) параметра U с определенной достоверностью,

называемой доверительной вероятностью Р_Л или коэффициентом статистической надежности.

_; Аналитически интервальную оценку можно представить сле­дующим образом:

• Вер. (Ui < U < Uo) = Pд

т. е. истинное значение измеренного параметра U лежит где-то внутри интервала (U_tt, U_B) с вероятностью Р_д.

Воспроизводимость результатов испытаний может зависеть при выборочном контроле партии продукции не только от точности, но и от разброса характеристик образцов, взятых из партии при повторных испытаниях, а также от изменения характеристик про­дукции во времени, при транспортировании, воздействии внешних факторов и др. В связи с этим в необходимых случаях целесооб­разно специально оговаривать дополнительные требования к одно­родности и стабильности характеристик продукции и учитывать эту неоднородность при определении воспроизводимости.

Использование показателей точности, достоверности и воспро­изводимости результатов испытаний для различных видов продук­ции и других категорий испытаний регламентируется НТД на эту продукцию.

Общие положения по обеспечению единства испытаний являются основой эффективного использования испытаний в системах уп­равления качеством продукции и направлены: на устранение не­допустимых расхождений в результатах повторных испытаний у поставщика и потребителя; создание условий для взаимного приз­нания результатов испытаний у поставщика и потребителя в ко­оперированном производстве, внутреннем и международном това­рообмене, национальной и международной сертификации продук­ции, а также на создание условий для сокращения объема пов­торных испытаний.

Работы по обеспечению единства испытаний проводятся под методическим руководством Госстандарта.

Технической основой обеспечения единства испытаний явля­ются аттестованное испытательное оборудование и поверочные средства измерений, средства аттестации и поверки.

Нормативно-методической основой обеспечения единства ис­пытаний являются:

стандарты «Государственной системы обеспечения единства измерений» (ГСИ);

государственные стандарты и стандарты предприятий на ме­тоды испытаний продукции, а также разделы методов испытаний в стандартах и технических условиях на продукцию;

аттестованные методики испытаний продукции;

стандарты ИСО, ЕОКК и др.

Рассмотрим кратко общие требования к обеспечению единст­ва испытаний. Прежде всего необходимо, чтобы допуски и пре­дельные отклонения на параметры и показатели качества испы­тываемой продукции назначались с учетом возможности обеспе­чения требуемых точности и достоверности результатов испыта­ний, нестабильности этих параметров и неоднородности качества продукции. Стабильность параметров и однородность сырья, ма­териалов и полуфабриката, а также технология производства про­дукции, подлежащей испытаниям, должны обеспечивать, с уче­том установленных допусков, требуемую воспроизводимость ре­зультатов испытаний. Испытания продукции должны проводить­ся по программам и аттестованным методикам испытаний на ат­тестованном испытательном оборудовании и с применением по­веренных средств измерений в аттестованных испытательных под­разделениях.

Устанавливаемые в методиках показатели и нормы точности средств испытаний, воспроизведения условий испытаний, способы обработки данных испытаний, формы представления результатов испытаний, планы контроля при испытаниях, контрольные нор­мативы должны быть унифицированы и соответствовать установ­ленным требованиям.

Аттестованная методика испытаний продукции должна гаран­тировать получение результатов испытаний с требуемыми точност­ными характеристиками.

Аттестованное испытательное оборудование должно обеспечи­вать воспроизведение необходимых условий испытаний с нормиро­ванной точностью.

Методы и средства метрологического обеспечения испытаний _г и контроля качества продукции, включая измерения параметров продукции, воздействующих факторов, испытательного оборудова­ния и режимов испытаний, должны обеспечивать получение ре­зультатов испытаний с требуемой точностью и достоверностью.

Аттестация испытательных организаций и подразделений дол­жна удостоверить, что компетентность персонала подразделения, его техническая база и структура обеспечивают проведение ис­пытаний в полном соответствии с требованиями НТД. В стандартах на методы испытаний и в разделах «Методы ис­пытаний» стандартов и технических условий на продукцию долж­ны быть указаны виды испытаний, для которых устанавливается данный метод испытаний. Они должны регламентировать следую­щие требования:

нормы точности результатов испытаний;

нормы воспроизводимости результатов испытаний;

достоверность контроля при испытаниях;

способы отбора проб или образцов для испытаний;

планы испытаний;

правила принятия решений при контрольных испытаниях;

.

Механические испытания служат для определения механических свойств материалов и изделий.

В зависимости от воспроизводимых, воздействующих факторов группы и вида функциональных испытаний оборудование для ме­ханических испытаний можно классифицировать следующим обра­зом:

машины для статических испытаний: машины для испытаний на растяжение, на сжатие (прессы), на кручение, универсальные для испытания на растяжение, изгиб, срез, сжатие;

оборудование для испытаний на удар и постоянное ускорение: копры маятниковые, копры с подающей платформой, устройства ударные, центрифуги, устройства линейного ускорения, платфор­мы сейсмические;

вибростенды для испытаний при синусоидальных колебаниях: механические, гидравлические, пневматические, электрогидравлические, электромагнитные и электродинамические, пьезоэлектричес­кие и.магнитострикционные;

оборудование для испытаний при воздействии качки, наклона и тряски: стенд транспортной тряски, стенды для испытаний на воздействие качки и наклонов;

оборудование испытательное для комбинированных механичес­ких испытаний: оборудование для испытаний при воздействии двух механических факторов и более двух механических факторов.

Средства испытаний, контроля и измерений при испытаниях изделий на воздействие механических факторов должны обеспечи­вать возможность выполнения следующих требований:

приложение к объекту испытаний нагрузок с точностью, ука­занной в НТД, при условии надежного крепления объекта испы­таний к стенду (приспособлении, передающих нагрузку к объекту испытаний);

имитацию нагрузок, установленных в НТД, во всем диапазоне их изменения с учетом установленных запасов;

требуемое время нагружения, выдержки под нагрузкой и воз­можность регулирования нагрузок;

воспроизведение и поддержание (либо отключение при возник­новении ситуации) режимов нагружения;

измерение деформаций, перемещений или других необходимых параметров с требуемой точностью;

установку (закрепление) датчиков и средств измерений на объектах испытаний и при необходимости на стенде;

Испытания на воздействие климатических факторов проводят для проверки работоспособности и сохранения внешнего вида изде­лий в пределах, установленных в НТД, в условиях или после воздействия климатических факторов.

Изделия испытывают, как правило, в искусственно создавае­мых условиях с помощью специального оборудования, а при не­возможности создания требуемых условий изделия испытывают в реальных условиях эксплуатации — на полигонах, климатических станциях.

Если составные части изделия при эксплуатации находятся в неодинаковых условиях, их испытывают раздельно в соответствии с условиями эксплуатации каждой составной части. «В зависимости от воспроизводимых воздействующих факторов и вида функциональных испытаний испытательное оборудование для испытаний на воздействие климатических факторов можно классифицировать следующим образом:

оборудование для испытаний на воздействие атмосферного дав­ления: камеры избыточного атмосферного давления, камеры по­ниженного атмосферного давления, камеры бароудара;

оборудование для испытаний на воздействие температур: каме­ра тепла, камера холода, камеры тепла и холода, камеры термоциркулирования;

оборудование для испытаний на воздействие влажности, осадков: камеры повышенной относительной влажности, камеры пониженной относительной влажности, камеры влажности, камеры со­ляного тумана, камеры дождя

оборудование для испытаний на воздействие песка, пыли: ка­меры песка и пыли;

оборудование для комбинированных климатических испытаний: оборудование, воспроизводящее два и более климатических фак­тора.

Применяемые средства испытаний, контроля и измерений должны иметь характеристики, соответствующие требованиям НТД на изделие, испытательные режимы и необходимую точность из­мерения создаваемых режимов и контролируемых параметров из­делия. Годность указанных средств должна быть подтверждена сопроводительными документами или клеймами. Они должны быть аттестованы или проверены в установленном порядке.

Средства испытаний должны быть снабжены устройствами, исключающими возможность выхода их из строя из-за ошибок опе­раторов, а также защищающими испытуемое изделие от появления наводок и помех от внешней сети электропитания.

Последовательность подготовки и проведения испытаний можно представить в виде следующих основных этапов:

составление годовых и квартальных планов проведения испы­таний;

разработка программы испытаний;

подготовка имеющегося, а при необходимости проектирование и изготовление средств испытаний (оборудования и средств из­мерений);

аттестация испытательного оборудования, включая поверку средств измерений;

разработка методики (методик) испытаний и их аттестация;

отбор образцов для испытаний;

проведение испытаний в соответствии с программой и методи­кой испытаний, с регистрацией значений характеристик условий испытаний и характеристик свойств испытываемых образцов, а также определение их погрешностей;

исследование, при необходимости, испытанных образцов окончания испытаний с регистрацией значений характеристик определением их погрешностей;

обработка данных испытаний, включая оценку полноты, точ­ности и достоверности;

принятие решений по результатам испытаний и об использо­вании образцов, оформление результатов испытаний в виде про­токола, а также других материалов.

Первым этапом подготовки испытаний является планирование.Основным документом, устанавливающим сроки проведения ис­пытаний по закрепленным видам продукции является план-гра­фик испытаний, в котором указываются вид испытаний наимено­вание продукции и адрес предприятия-изготовителя, срок пред­ставления образцов на испытания, орган Госстандарта, уча­ствующий в отборе образцов (проб) для испытаний, сроки про­ведения испытаний и выдачи заключения с рекомендацией о при­нятии соответствующих решений.,

При планировании работ по созданию продукции следует пре­дусматривать на ранних стадиях разработки новых видов про­дукции исследовательские и доводочные стендовые испытания.
Основным рабочим документом для проведения испытаний кон­кретной продукции является программа испытаний. Программа испытаний это

организационно-методический документ, "обязательныйныи к выполнению, в котором устанавливается объект, цели, за­дачи испытания продукции, виды и последовательность проверя­емых параметров и показателей, сроки их проведения, методы испытаний, государственные стандарты или другая НТД на мето­ды испытаний и требования техники безопасности и охраны ок­ружающей среды. Программа испытаний разрабатывается, как правило, для каждой категории испытаний отдельно, с учетом ус­ловий и технического обеспечения их проведения. ' Программа испытаний в общем случае содержит следующие разделы: общие положения; область применения и назначения; последовательность испытаний; номенклатура определяемых ха­рактеристик (показателей), технических требований к продукции; общие условия испытаний.) Успех испытаний в значительной мере зависит от наличия испытательного оборудования и средств из­мерений. В зависимости от области применения испытательное оборудование подразделяется на общепромышленное, отраслевое и специальное (оборудование, изготовленное в единичных экзем­плярах, и оборудование, предназначенное для испытаний продук­ции, выпускаемой только на данном предприятии). При необхо­димости заблаговременно проектируют и изготавливают недостаю­щее оборудование — отраслевое и специальное испытательное обо­рудование и стенды для конкретного вида продукции.

.

Поверка средств измерений — это совокупность действий, вы­полняемых для определения и оценки погрешности средств изме­рений с целью выяснить, соответствуют ли точностные характе­ристики регламентированным значениям и пригодно ли средство измерений к применению.

Различают государственную и ведомственную поверку.

Государственную поверку осуществляют территориальные ор­ганы Госстандарта — его метрологические институты, цен­тры стандартизации и метрологии, лаборатории госнадзора за стандартами и измерительной техникой.

Ведомственную поверку средств измерений проводят метроло­гические службы предприятий (организаций).

Дата добавления: 2014-01-03