Основы теории надежности

Российский государственный  торгово-экономический университет

Факультет ресторанно-гостиничного бизнеса и услуг

Основы теории надежности

Выполнила Аджамян Анна

Группа РГБ-26 Д

Преподаватель Лукиянчук  Ирина Николаевна

Москва

2012 г.

Содержание:

1. Введение   ......................................................................................................2
2. Состояния надежности объекта   ................................................................4
3. Отказы   .........................................................................................................6
4. Операции обслуживания и ремонта   .......................................................10
5. Основные свойства надежности   .............................................................11
6. Заключение   ...............................................................................................13
7. Использованная литература   ....................................................................14

Введение

    Объект – это предмет определенного целевого назначения, рассматриваемый в периоды проектирования, производства, эксплуатации, изучения, исследования и испытаний на надежность. Объектами могут быть системы и их элементы, в частности технические изделия, устройства, аппараты, приборы, их составные части, отдельные детали и т.д.

    Качество объекта — совокупность свойств и признаков, определяющих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением, и выражающая его специфику и отличие от других объектов. Первичным по отношению к понятию «качество» является понятие «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, ремонта, хранения и транспортирования. Количественно, надёжность оборудования есть величина, обратная интенсивности отказов на заданном интервале времени.

    Интуитивно  надёжность  объектов связывают с недопустимостью  отказов в работе. Это есть  понимание надёжности в «узком»  смысле — свойство объекта  сохранять работоспособное состояние  в течение некоторого времени  или некоторой наработки. Иначе  говоря, надёжность объекта заключается  в отсутствии непредвиденных  недопустимых изменений его качества  в процессе эксплуатации и  хранения. Надёжность тесно связана  с различными сторонами процесса  эксплуатации. Надёжность в «широком»  смысле — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения  объекта и условий его эксплуатации  может включать в себя свойства  безотказности, долговечности, ремонтопригодности  и сохраняемости, а также определённое  сочетание этих свойств. 

    Уровень надежности  в значительной степени  определяет  развитие техники по основным  направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов   и транспорта, экономии материалов  и энергии.

    Современные технические  средства очень разнообразны  и состоят из большого количества  взаимодействующих механизмов, аппаратов   и приборов. Первые простейшие  машины и радиоприемники состояли  из десятков или сотен деталей,  а, к примеру, система радиоуправления  ракетами состоит из десятков и сотен миллионов  различных деталей. В таких сложных  системах в случае отсутствия резервирования отказ всего одного ответственного элемента может привести к отказу или сбою в работе всей системы.

    Низкий  уровень  надежности оборудования вполне  может приводить к серьезным   затратам на ремонт, длительному  простою  оборудования, к авариям  и т.п.

    В настоящее  время наблюдается  быстрое  и многократное усложнение машин,  объединение их в крупные   комплексы, уменьшение их металлоемкости  и повышением их силовой и  электрической  напряженности.  Поэтому наука о  надежности  быстро развивается.

    Под  объектом  может пониматься деталь, сборочная  единица, например автомобиль, его  агрегат или иная сборочная  единица, комплекс, комплект, система  машин, техническая система, информационно-управляющая  система и т. д. Во всех  случаях, когда нет необходимости  конкретизировать предмет исследования, говорят об объекте и о надежности  объекта. Если же изучается  или рассматривается задача, специфичная  только для определенного вида  изделий, то говорят о надежности  детали, о надежности автомобиля, о надежности человека-оператора,  о надежности системы электроснабжения  и т.д.

    К «эксплуатационным»  относятся параметры, которые  могут изменяться в процессе  эксплуатации и на которые  в нормативно-технической документации (НТД) заданы допускаемые пределы  их изменения, например производительность, скорость, расход электроэнергии  и т. п.

    С позиции надежности  изделие может  находиться  в следующих состояниях:

-исправном или неисправном,

-работоспособном или  неработоспособном,

-непредельном или предельном.

Состояния надежности объекта

    Исправное состояние — это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным НТД. Если же хотя бы, по одному из требований изделие не соответствует НДТ, то считается, что оно находится в неисправном состоянии.

    Повреждение   – событие, заключающееся в  нарушении исправности объекта.  Следствием проявления повреждения  является дефект.

    Термин  «дефект»  связан с термином «неисправность»,  но не является его синонимом.  Находясь в неисправном состоянии  изделие имеет один или несколько  дефектов. Термин «дефект» применяют  для указания на конкретную  неисправность изделия при контроле  качества продукции на стадии  изготовлении, а также при ремонте,  например при составлении ведомостей  дефектов, и контроле качества  отремонтированной продукции.

       В отличие  от термина «дефект», термин «неисправность»  распространяется не на всякую  продукцию, в том числе не  на всякие изделия. Например, не называют неисправностями недопустимые отклонения показателей качества материалов, топлива, химических продуктов, изделий пищевой промышленности и т.п.

    Работоспособное  состояние — состояние объекта,  при котором он способен выполнять  (или выполняет) заданные функции,  сохраняя значения заданных параметров  в пределах, установленных технической  документацией.

    Состояние объекта,  при котором  значение хотя  бы одного заданного параметра,  характеризующего способность выполнять  заданные функции, не соответствует  требованиям, установленным НТД,  называется неработоспособным.

    Понятие  «исправное  состояние» шире, чем понятие   «работоспособное состояние». Работоспособный  объект, в отличие от исправного  объекта, удовлетворяет лишь тем  требованиям НТД, которые обеспечивают  его нормальное функционирование  при выполнении заданных функций.  При этом он может не удовлетворять,  например, требованиям, относящимся  к внешнему виду изделий. Работоспособный  объект может быть неисправным,  однако его повреждения при  этом не настолько существенны,  чтобы могли препятствовать функционированию  объекта.

Предельное  состояние  определяется:

-физической невозможностью восстановления работоспособности;

-экономической нецелесообразностью восстановления работоспособности;

-недопустимым снижением эффективности эксплуатации (моральный износ);

-требованиями безопасности (в этом случае наступление предельного состояния оговаривается в НТД).

Различают следующие возможные  сочетания  состояний изделия:

-исправное, работоспособное,  непредельное;

-исправное, работоспособное,  предельное;

-неисправное, работоспособное,  непредельное;

-неисправное, неработоспособное,  непредельное;

-неисправное, неработоспособное,  предельное.

Отказы

    Изделие переходит  в неработоспособное  состояние  в результате отказа.

    Отказ  - событие,  после которого функционирование  изделия прекращается (перегорание  электрической лампочки, поломка  коленчатого вала автомобиля, разрыв  трубопровода и т. п.) или хотя  бы один из эксплуатационных  параметров выходит за границы  допуска (например, снижение коэффициента  полезного действия ниже установленного  уровня, увеличение расхода горючего  на 1 км пробега и т. п.).

    Отказ может  возникнуть в результате наличия   в изделии одного или нескольких  дефектов, но появление дефектов  не всегда означают, что возник  отказ, т.е., изделие стало неработоспособным.  Например, нарушение сплошного слоя  лакокрасочного покрытия - дефект, но  этот дефект может привести  к отказу изделия при его  эксплуатации только из-за коррозионного  разрушения поверхности, которое  наступает через достаточно длительный  период времени с момента появления  данного дефекта.

В зависимости от признаков  отказы объектов – товаров длительного  пользования, классифицируются следующим  образом.

Внезапными  являются отказы, характеризующиеся скачкообразным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта, которые до момента наступления отказа находились на неизменном уровне. Сюда относятся отказы, обусловленные перегоранием электрических или электронных ламп, перегоранием спиралей нагревательных приборов, усталостным разрушением деталей и т.п. Чаще всего к внезапным отказам приводит нарушение правил эксплуатации техники или непредусмотренные техническими характеристиками значительные нагрузки на конструкцию объекта (включение электроприборов в сеть более высокого напряжения, механические поломки из-за неправильного использования, непредусмотренных нагрузок или попадания в зубчатые зацепления инородных предметов, повреждения изоляции и др.).

    К  постепенным относятся отказы, характеризующиеся постепенным изменением одного или нескольких заданных параметров объекта до момента наступления отказа. Постепенные отказы обусловлены износом деталей, коррозией, старением конструкционных материалов. Типичными постепенными отказами являются, например, недопустимое увеличение зазора в сопряжении, повышение контактного сопротивления в реле из-за коррозии материала, снижение КПД ниже установленных границ, снижение производительности, мощности, скорости и других параметров за границы, установленные в НТД.

    К  полным относятся отказы, после возникновения которых использование объекта по назначению невозможно (для восстанавливаемых изделий – до проведения восстановления). К частичным относятся отказы, после возникновения, которых изделие может быть использовано по назначению, но с меньшей эффективностью или когда вне допустимых пределов находятся значения не всех, а одного или нескольких основных параметров.

    К  независимым относятся отказы элемента изделия, не обусловленные повреждением или отказами другого элементов изделия, к зависимым - отказы элемента изделия, обусловленные повреждением или отказом другого элемента объекта.

    Устойчивые  отказы можно устранить только путем восстановления (ремонта). Если отказы устраняются без операции восстановления путем регулирования или саморегулирования, то такие отказы относятся к самоустраняющимся. Самоустраняющийся отказ, приводящий к кратковременному нарушению работоспособности, называется сбоем. Сбой, как правило, возможен в работе электрических или электронных схем машин. Многократно возникающие сбои одного и того же характера называются  перемежающимися отказами.

    К  очевидным (явным) относятся такие отказы, наступление которых приводит к отказу функционирования изделия и которые обнаруживаются без проведения специальных исследований. К скрытым (неявным)  относятся отказы, для обнаружения которых требуется проведение специальных исследований, и момент наступления которых может не совпадать с моментом наступления отказа изделия. Например, нарушение герметичности прокладки головки блока цилиндров двигателя, приводящее к перегреву двигателя, — скрытый отказ системы охлаждения, так как он может быть не обнаружен в момент появления.

    К  конструктивным относятся отказы, возникающие в результате нарушения установленных правил и норм конструирования. Если причиной отказа является нарушение установленного процесса изготовления или ремонта, то отказ является производственным. Отказы, возникающие в результате нарушения установленных правил и условий эксплуатации, называются эксплуатационными.

    К  искусственным относятся отказы, которые вызываются преднамеренно, например, с исследовательскими целями, с целью необходимости прекращения функционирования и т. п. Отказы, которые происходят без преднамеренной организации их наступления в результате направленных действий человека (или автоматических устройств), относятся к категории естественных отказов.

    К  устранимым следует относить отказы, которые устраняются посредством операции технического обслуживания, регулировки или восстановления. Если же в результате отказа отказавший элемент не восстанавливается, а заменяется новым, то такой отказ является  неустранимым (перегорание электролампы, поломка штыря вилки и т. п.). К неустранимым следует относить также отказы, которые устранять экономически нецелесообразно.

    При проведении расчетов надежности объектов и разработке мероприятий по устранению отказов следует также выделять критерии, причины, характер и последствия отказов и повреждений.

    Под  критерием  отказа понимается установленный  в нормативно-технической документации  признак или совокупность признаков  неработоспособного состояния изделия.  Так как работоспособное состояние  характеризуется условием, что установленные  в технической документации параметры  изделия находятся в заданных  пределах (допусках), то критерием  отказа будут служить название  параметра и пределы его изменения.

    К  причинам  отказов  относятся события  и процессы, приводящие к потере  работоспособности. К такого рода  событиям и процессам относятся  допущенные при конструировании,  производстве и ремонтах дефекты,  нарушения правил и норм эксплуатации, различного рода повреждения,  а также естественные процессы изнашивания старения.

    Характером  отказа (повреждения) являются конкретные  изменения в объекте, связанные  с возникновением отказа (повреждения), например, обрыв провода, деформация  детали и т. п.

    К  последствиям  отказа (повреждения) относятся явления,  процессы и события, возникшие  после отказа (повреждения) и находящиеся  в непосредственной причинной  связи с ним. Например, остановка  двигателя, потеря тормозных свойств  автомобиля и др.

Операции обслуживания и ремонта

      Многие  изделия после наступления отказа или с целью их предупреждения подвергаются операциям технического обслуживания и ремонта.

Объекты, исправность которых  в случае возникновения повреждения  подлежит восстановлению, называются ремонтируемыми  объектами.

    К  неремонтируемым относятся такие объекты, исправность которых при возникновении повреждения не подлежит восстановлению.

    Объекты, работоспособность  которых в  случае возникновения  отказа подлежит восстановлению  в рассматриваемой ситуации, называются восстанавливаемыми.

    Если  в рассматриваемой  ситуации (например, на месте эксплуатации) восстановление работоспособности  данного объекта  в случае  отказа нецелесообразно  или  неосуществимо, то такой объект  относится к невосстанавливаемым.

    Неремонтируемый объект обычно является и невосстанавливаемым, а ремонтируемый объект может рассматриваться как невосстанавливаемый в зависимости от условий эксплуатации.

    Для невосстанавливаемых  изделий предельное состояние  наступает после первого отказа.

    Под наработкой понимается продолжительность или объем работы объекта.

    Размерность наработки определяется видом объекта  и условиями его использования. Так, наработка деталей, работающих в условиях циклического нагружения, измеряется числом циклов, наработка реле — числом циклов замыканий и размыканий, наработка автомобиля— пробегом в километрах. Наработка может определяться до отказа изделия, до его списания или до некоторого фиксированного момента времени.

Основные свойства надежности

    Надежность  — сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации включает такие единичные свойства как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств, как для объекта, так и для его частей.

    Безотказность — свойство объекта сохранять непрерывно работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.