Problemi e compiti dell'affidabilità LC. I concetti base del problema e il problema dell'affidabilità del TS sono validi anche per i sistemi laser LK. La determinazione sperimentale degli indicatori di affidabilità LC è molte volte più difficile della misurazione o determinazione della maggior parte dei parametri tecnici. La scienza dell'affidabilità studia il cambiamento negli indicatori di qualità dei prodotti sotto l'influenza di quei motivi che portano a cambiamenti assoluti nelle loro proprietà.

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Lezione 1. Introduzione all'affidabilità dei sistemi tecnici (TS). Problemi e compiti dell'affidabilità LC.

I sistemi tecnici (TS) comprendono oggetti tecnici (prodotti, macchine, complessi tecnici) per scopi militari e civili. I concetti base, problemi e problemi di affidabilità ES sono validi anche per i sistemi laser (LC).

Secondo la moderna teoria dell'affidabilitàL'affidabilità LC è la capacità di mantenere nel tempo le proprie prestazioni, ovvero lo stato in cui il complesso è in grado di svolgere le funzioni specificate, mantenendo i valori dei parametri specificati (caratteristiche tecniche) entro i limiti stabiliti da la documentazione normativa e tecnica.

Un evento che consiste in un malfunzionamento, ad es. il passaggio dell'LC a uno stato non operativo è chiamato guasto. Il fallimento di un LC non è solo una cessazione immediata dell'attività, ma anche una diminuzione inaccettabile delle caratteristiche tecniche che determinano l'efficacia dell'attività..

Guasti diversi hanno conseguenze diverse: da piccole deviazioni nel funzionamento a situazioni di emergenza.

Le aree sanitarie del LC si suddividono nell'area vera e propria, che determina le prestazioni richieste del prodotto, e nell'area assegnata, che è dettata dai requisiti delle specifiche tecniche per i singoli parametri.

Le prestazioni dipendono dal tempo di funzionamento: la quantità di lavoro, che può essere stimata in ore di calendario, il numero di cicli, il numero di impulsi, i chilometri, il tempo di conservazione, ecc..

La misurazione del tempo in ore di calendario è tipica di cause di malfunzionamento del prodotto come la corrosione, l'azione di fattori di temperatura esterni e l'irraggiamento.

Il tempo al fallimento è una variabile casuale.

Se la durata del prodotto è regolata ed è un valore deterministico, viene chiamata risorsa installata.

Una risorsa è un tempo di funzionamento fino allo stato limite specificato nella documentazione tecnica.

La durata è la durata di calendario del funzionamento LC fino allo stato limite, tenendo conto delle interruzioni per manutenzione e riparazione.

L'affidabilità, essendo una delle principali proprietà che caratterizzano la qualità del complesso, è essa stessa caratterizzata anche da una serie di proprietà, le principali delle quali sono affidabilità, durabilità, manutenibilità e conservabilità.

Affidabilità: la proprietà di mantenere continuamente uno stato di lavoro per un certo tempo di funzionamento senza tener conto delle interruzioni forzate.

Durabilità: la proprietà dell'LC di mantenere le prestazioni allo stato limite con le interruzioni necessarie per la manutenzione e le riparazioni.

Lo stato limite è uno stato in cui l'ulteriore utilizzo del LC per lo scopo previsto è inaccettabile a causa del requisito di sicurezza o di bassa efficienza, anche economica.

Va notato che durabilità e affidabilità non sono concetti identici, definiscono aspetti diversi dello stesso fenomeno. LK può avere un'elevata affidabilità e allo stesso tempo avere una bassa durata.

Manutenibilità - una proprietà di un LC, che consiste nella sua adattabilità alla prevenzione, rilevamento ed eliminazione di guasti e malfunzionamenti effettuando manutenzioni e riparazioni.

Lo scopo della manutenzione preventiva è prevenire il verificarsi di un malfunzionamento o condizioni di funzionamento anormali attraverso misure preventive come regolazioni o regolazioni, lubrificazione, pulizia e alcune azioni correttive. La manutenzione preventiva può comprendere anche la sostituzione di componenti o componenti che funzionano al limite.

Persistenza - la proprietà di un LC di mantenere uno stato sano nel processo di conservazione.

Pertanto, l'affidabilità di un LC è una proprietà molto specifica che dipende da un gran numero di diversi fattori variabili, molti dei quali sono casuali e difficili da valutare con un singolo indicatore numerico. La determinazione sperimentale degli indicatori di affidabilità LC è molte volte più difficile della misurazione o determinazione della maggior parte dei parametri tecnici.

L'affidabilità, che caratterizza il cambiamento degli indicatori di qualità nel tempo, è, per così dire, “dinamica della qualità”,il suo sviluppo nel tempo. Quindi, l'affidabilità è la proprietà di un prodotto di mantenere gli indicatori di qualità richiesti durante l'intero periodo di utilizzo.

La scienza dell'affidabilità studia il cambiamento negli indicatori di qualità dei prodotti sotto l'influenza di quei fattori che portano a cambiamenti assoluti nelle loro proprietà.

L'affidabilità di un prodotto è uno dei principali indicatori della sua qualità..

Il desiderio di fornire un elevato livello di qualità e affidabilità è la principale forza trainante nella creazione di prodotti nuovi e nel funzionamento di quelli esistenti..

Le principali proprietà di affidabilità (funzionamento senza guasti, durabilità, manutenibilità e conservabilità) devono essere assicurate in tutte le fasi del ciclo di vita del LC.

Durante la progettazioneIl LC stabilisce e sostanzia i requisiti necessari per l'affidabilità, che devono essere assicurati dalle soluzioni circuitali e progettuali razionali adottate. In questa fase vengono sviluppati metodi di protezione contro vari effetti nocivi, vengono considerate le possibilità di ripristinare automaticamente le prestazioni perse e viene valutata l'idoneità alla riparazione e alla manutenzione.

Nella fabbricazione(in produzione) l'affidabilità del LC è assicurata e controllata, a seconda della qualità delle parti di fabbricazione, dei metodi di controllo dei prodotti, della capacità di controllare l'andamento del processo tecnologico, della qualità dei metodi di assemblaggio, collaudo e finitura e altri indicatori del processo tecnologico.

Durante l'operazioneLK ha realizzato la sua affidabilità. Allo stesso tempo, dipende dalle modalità e condizioni operative, dal sistema di riparazione adottato, dalla tecnologia di manutenzione e da altri fattori operativi.

I metodi per migliorare la qualità e l'affidabilità dei TS, avendo un obiettivo comune per tutti i sistemi tecnici, di solito hanno determinate caratteristiche specifiche a seconda del progetto, dello scopo e dei requisiti tecnici che si applicano a un particolare campione.

In tavola. 1.1 mostra la classificazione dei sistemi tecnici (macchine) in base al loro scopo. Specifica i requisiti di base per le caratteristiche tecniche dei veicoli per vari scopi.

Tabella 1.1.

Il livello di affidabilità dovrebbe essere tale che quando si utilizza il TS in qualsiasi situazione prevista dalle specifiche tecniche (TS), non si verificano guasti, ad es. le prestazioni non sono state alterate. Inoltre, in molti casi è auspicabile avere un margine di sicurezza per aumentare la resistenza agli urti estremi quando l'impianto tecnico cade in condizioni non previste dalle specifiche.

Inoltre, è necessario un margine di sicurezza per garantire le prestazioni in condizioni di usura, il che porta ad un graduale deterioramento delle prestazioni. Pertanto, maggiore è il margine di sicurezza, più a lungo, ceteris paribus, il veicolo sarà in condizioni di lavoro.

Un livello insufficiente di affidabilità del veicolo (sia nuovo che "usurato") può portare a varie conseguenze se le sue prestazioni sono ridotte, le principali delle quali sono:

1.- fallimento catastroficoassociato alla morte di persone (a seguito di aviazione o altri disastri), guasti alle apparecchiature militari in momenti critici, distruzione irreversibile dell'ambiente. Basti ricordare eventi tragici come l'incidente alla centrale nucleare di Chernobyl o la morte della navicella spaziale Challenger. Nel mondo si verificano costantemente numerosi incidenti e catastrofi.

Ad esempio, le statistiche mostrano che ogni anno nel mondo si verificano circa 1.200 gravi incidenti navali. Ci sono più di 50 testate nucleari e più di 10 reattori nucleari sul fondo degli oceani del mondo dopo gli incidenti.

2. - guasto a causa del quale il veicolo cessa di funzionare a seguito del guasto di una o dell'altra unità (elemento), che comporta notevoli perdite economiche;

3.- diminuzione dell'efficienza del lavoro quando il veicolo è in grado di funzionare, ma con efficienza, produttività, potenza, precisione e altre caratteristiche tecniche inferiori che sono state raggiunte per un nuovo prodotto.

Il comportamento del TS dal punto di vista dell'affidabilità è associato ad un cambiamento nel tempo di quelli dei suoi parametri di “uscita” che ne caratterizzano la finalità e la qualità previste.

La valutazione dell'affidabilità parametrica del TS e l'analisi delle cause e delle conseguenze dei cambiamenti delle sue caratteristiche tecniche durante il funzionamento a lungo termine è alla base dell'intero problema dell'affidabilità.

Nel mondo vengono spesi enormi fondi per garantire che il parco macchine funzioni. La creazione di imprese di riparazione e fabbriche per la produzione di pezzi di ricambio, l'uso di servizi multiuso per la riparazione e la manutenzione di macchine, compresi i sistemi di informazione, trasporto e fornitura: tutto ciò è una conseguenza del fatto che le macchine perdono la loro efficienza a causa di usura, corrosione, cedimento per fatica e altri processi che portano all'"invecchiamento" della macchina.

Secondo varie fonti, 5-10 volte più soldi vengono spesi per la riparazione e la manutenzione delle macchine durante l'intero periodo del loro funzionamento rispetto alla produzione di nuove.

Nei paesi industrializzati, circa il 4,5 del reddito nazionale lordo viene speso per l'attrito, l'usura e la corrosione dei giunti mobili dei prodotti tecnici. Ciò si traduce in uno spreco di materie prime ed energia per un totale di diverse centinaia di miliardi di dollari all'anno in tutto il mondo.

Le perdite dovute all'insufficiente affidabilità di macchine uniche sono particolarmente grandi. Quando falliscono a causa di circostanze impreviste, c'è un grande pericolo di tragiche conseguenze per le persone e l'ambiente.

Pertanto, sempre più attenzione in tutto il mondo è rivolta alla manutenzione e riparazione di prodotti industriali.

La previsione per lo sviluppo delle industrie leader mostra che nel 20 io secolo, nella maggior parte delle industrie nel campo del funzionamento e della riparazione, verrà impiegato fino all'80 ... 90% di tutte le risorse di manodopera.

Un livello insufficiente di affidabilità del prodotto porta a grandi perdite economiche.

La sicurezza del funzionamento del veicolo è un problema complesso che include questioni relative alle attività umane, all'organizzazione del lavoro, alla situazione socio-politica (ad esempio, la possibilità di sabotaggio), alla formazione del personale e alla loro disciplina. L'affidabilità del veicolo, compreso il suo comportamento in situazioni estreme, è uno dei principali fattori del problema della sicurezza.

Il malfunzionamento e il guasto di molti veicoli non sono solo legati a problemi di sicurezza e costi economici, ma hanno anche un impatto diretto sull'ambiente e sulla situazione ecologica del nostro pianeta.

Il funzionamento delle macchine, quando le loro caratteristiche (ad esempio efficienza, composizione dei gas di scarico, tenuta, carichi dinamici, temperatura, ecc.) superano i limiti consentiti, quando si effettuano riparazioni e manutenzioni delle macchine, soprattutto in circostanze impreviste o in all'indomani di un incidente, portano ad effetti dannosi, spesso distruttivi, sulla biosfera, sulla natura inanimata, sull'atmosfera, sull'intero meccanismo di interazione nel mondo che ci circonda.

Nel problema di creare prodotti competitivi e trovare le modalità più efficaci per venderli, il livello di affidabilità delle macchine fornite al consumatore gioca un ruolo significativo.

Il guasto del veicolo durante l'uso, anche se non porta a gravi conseguenze, provoca grave danno morale al costruttore e ne pregiudica la credibilità.

In caso di avaria del veicolo durante il funzionamento o lo stoccaggio, i produttori o le organizzazioni speciali sono obbligati a creare una fitta rete di manutenzione e riparazioni di emergenza con un sistema informativo adeguato, ottenendo la massima soddisfazione delle diverse richieste dei consumatori. Maggiore è il livello di affidabilità del veicolo garantito dal costruttore, più competitivo sarà, ceteris paribus.

La decisione sulla necessità di migliorare il livello raggiunto di affidabilità dei TS dovrebbe basarsi su un'analisi economica. Il moderno livello di sviluppo della tecnologia consente di ottenere quasi tutti gli indicatori di qualità e affidabilità del prodotto. Riguarda il costo per raggiungere l'obiettivo.

Pertanto, è consigliabile realizzare un TS altamente affidabile non solo secondo i requisiti di affidabilità e prestigio, ma anche dal punto di vista dell'efficienza economica.

Con un aumento del costo di fabbricazione di un nuovo veicolo, è necessario decidere quale percentuale di questi fondi dovrebbe essere utilizzata per migliorare le caratteristiche tecniche e quale percentuale per migliorare l'affidabilità.

Nelle condizioni di sviluppo intensivo dell'ingegneria meccanica, la pratica con le sue varie richieste nel campo della progettazione, produzione e funzionamento pone nuovi compiti per la scienza dell'affidabilità relativa alla previsione, ai metodi di prova dell'affidabilità e all'ottimizzazione del progetto secondo criteri di qualità e affidabilità.

Allo stesso tempo, per quanto diversi siano i TS e le loro condizioni operative, la formazione degli indicatori di affidabilità avviene secondo leggi generali, obbedisce a un'unica logica di eventi e la divulgazione di queste relazioni è la base per valutare, calcolare e prevedere affidabilità, nonché per la realizzazione di sistemi di produzione, collaudo e funzionamento razionali.

La scienza dell'affidabilità studia i modelli di cambiamento degli indicatori di qualità del prodotto nel tempo e, sulla base di ciò, vengono sviluppati metodi che forniscono la durata necessaria e un funzionamento senza guasti del TS con il minor tempo e denaro.

Va sottolineato che le questioni relative al raggiungimento di un certo livello di indicatori di qualità delle macchine - la loro accuratezza, potenza, efficienza, produttività e altro - sono generalmente considerate dalle scienze del ramo e l'"affidabilità" considera il processo di modifica di questi indicatori nel tempo.

Attualmente, sta guadagnando sempre più posizioni un approccio metodico basato sullo sviluppo di modelli di affidabilità parametrica, che formalizza il processo di modifica delle prestazioni ES nel tempo. Le caratteristiche probabilistiche di questo processo possono essere previste nelle prime fasi della loro creazione.

Ecco perché Sono accettate le caratteristiche principali dell'aspetto scientifico del problema dell'affidabilità di TS:

• tenendo conto del fattore tempo, poiché si stima la variazione delle caratteristiche iniziali del veicolo durante il suo funzionamento;

• combinazione di metodi probabilistici con leggi di processi fisici;

• prevedere un possibile cambiamento nello stato dell'oggetto durante il suo funzionamento;

• stabilire una connessione tra l'affidabilità del veicolo e gli indicatori della sua qualità e prestazioni.

I principali compiti dell'affidabilità includono:

• In fase di progettazione- calcolo della vita utile degli elementi principali del veicolo (per usura, resistenza alla fatica), previsione dell'affidabilità in base ai suoi parametri di uscita, analisi delle opzioni e selezione di un progetto razionale in termini di affidabilità, valutazione delle modalità operative e dell'ambito ottimali, tenendo conto del periodo di servizio specificato.

• In fase di produzioneun nuovo campione - la creazione di un sistema di gestione della qualità e dell'affidabilità, garantendo l'affidabilità del processo tecnologico per la produzione di parti e assiemi del veicolo, sviluppando metodi per testare i campioni in termini di qualità e affidabilità.

• Durante la fase operativa- sviluppo di un sistema razionale per la manutenzione e riparazione dei veicoli, la creazione di metodi e strumenti per la diagnosi dello stato del veicolo durante il funzionamento, la creazione di un database informativo sull'affidabilità del sistema e dei suoi elementi.

Quando si risolvono vari problemi di affidabilità, è necessario, in primo luogo, stabilire come si comporterà il veicolo nello svolgimento delle sue funzioni e nell'interazione con l'ambiente, per cui le sue caratteristiche tecniche cambieranno gradualmente.

L'approccio metodologico generale per risolvere questi problemi è presentato in fig. 1.1 sotto forma di modello fisico e probabilistico per la valutazione dell'affidabilità parametrica.

Riso. 1.1. Schema di un modello fisico-probabilistico per la valutazione dell'affidabilità parametrica.

Questo schema rivela le principali relazioni di causa ed effetto che portano ad una modifica (degradazione) nel tempo dei parametri di output.

Il degrado dello stato del veicolo (macchina) avviene perché durante il funzionamento tutti i tipi di energia - meccanica, termica, chimica, elettromagnetica - agiscono su di esso e provocano in esso processi reversibili e irreversibili che ne modificano le caratteristiche iniziali.

È possibile specificare le seguenti principali fonti di effetti energetici sulla macchina:

• l'azione dell'energia dell'ambiente in cui si trova il veicolo durante il funzionamento, compresa la persona che funge da operatore;

• fonti di energia interne associate sia ai processi di lavoro che si verificano nel veicolo sia al funzionamento delle sue singole unità;

• energia potenziale che si accumula nei materiali e nelle parti del veicolo nel processo di fabbricazione (sollecitazioni interne alla colata, sollecitazioni di montaggio);

• impatto sul veicolo durante i lavori di riparazione e manutenzione.

I principali tipi di energia che influiscono sulle prestazioni del veicolo includono:

• Energia meccanica, che non solo viene trasmessa attraverso tutti i collegamenti del veicolo durante il funzionamento, ma agisce anche su di esso sotto forma di carichi statici e dinamici dall'interazione con l'ambiente esterno.

Le forze che si generano nel veicolo sono determinate dalla natura del processo di lavoro, dall'inerzia delle parti mobili e dall'attrito nelle coppie cinematiche. Queste forze sono funzioni casuali del tempo, poiché la natura del loro verificarsi è associata a fenomeni fisici complessi ea modalità di funzionamento variabili del veicolo. Ad esempio, i carichi nei sistemi dinamici, la coppia del motore, le forze sui corpi di lavoro di macchine agricole, edili, tessili e di altro tipo, le forze di attrito nelle coppie cinematiche, ecc., cambiano all'interno di un intervallo abbastanza ampio.

L'energia meccanica in un veicolo può anche manifestarsi come risultato del consumo di energia che ha avuto luogo durante la fabbricazione delle sue parti e che è stata conservata in esse in una forma potenziale. Ad esempio, la deformazione delle parti durante la ridistribuzione delle sollecitazioni interne dopo l'assemblaggio dell'assieme o dopo il trattamento termico della parte.

• Energia termica che agisce sul veicolo e sulle sue parti durante le fluttuazioni della temperatura ambiente, durante l'attuazione del processo di lavoro (in particolare si verificano forti effetti termici durante il funzionamento di motori e un certo numero di macchine tecnologiche), durante il funzionamento di meccanismi di azionamento, elettrici e dispositivi idraulici.
• Energia chimica che influisce sul funzionamento del veicolo, ad esempio, attraverso la corrosione dei singoli componenti nell'aria, che contiene umidità e componenti aggressivi.

Se il veicolo opera in ambienti aggressivi (attrezzature dell'industria chimica, navi, molte macchine dell'industria tessile, ecc.), gli effetti chimici provocano processi che portano alla distruzione di singoli elementi e assiemi.

• Energia nucleare (atomica) generata nel processo di reazioni nucleari e che colpisce i materiali (soprattutto nello spazio), modificandone le proprietà.
• Energia elettromagnetica sotto forma di onde radio (oscillazioni elettromagnetiche), che penetra nell'intero spazio attorno al veicolo e ha un impatto negativo sul funzionamento delle apparecchiature elettroniche, sempre più utilizzate nei sistemi moderni.
• Anche i fattori biologici possono influenzare le prestazioni del veicolo e causare biodanni, ad esempio sotto forma di biocorrosione dei metalli, quando sulla sua superficie si sviluppano microrganismi (i cosiddetti batteri dell'idrogeno). Questi processi sono particolarmente intensi nei paesi tropicali, dove sono presenti microrganismi che non solo distruggono alcuni tipi di plastica, ma possono anche intaccare il metallo.

Tutti i tipi di energia che agiscono sul veicolo e sulle sue unità causano una serie di processi indesiderati al suo interno, creano le condizioni per il deterioramento delle sue caratteristiche tecniche.

Alcuni dei processi che si verificano nella ST sono reversibili. I processi reversibili modificano temporaneamente i parametri di parti, assiemi e dell'intero sistema entro determinati limiti, senza tendenza al progressivo deterioramento. Gli esempi più caratteristici di tali processi sono la deformazione elastica di componenti e parti della macchina, che si verifica sotto l'azione di forze esterne ed interne, e le deformazioni termiche delle strutture.

I processi irreversibili portano nel tempo ad un progressivo deterioramento delle caratteristiche tecniche del veicolo e per questo sono detti processi di invecchiamento.

I processi irreversibili più caratteristici sono l'usura, la corrosione, la fatica, la ridistribuzione delle sollecitazioni interne e la deformazione delle parti nel tempo.

I processi che modificano le caratteristiche iniziali del TS procedono a ritmi diversi e possono essere suddivisi in tre categorie principali.

Processi velocisi verificano immediatamente, non appena il veicolo inizia a funzionare. Questi processi hanno una periodicità di cambiamento, solitamente misurata in frazioni di secondo. Terminano durante il ciclo di funzionamento del veicolo e riappaiono durante il ciclo successivo.

Ciò include le vibrazioni dei nodi, i cambiamenti nelle forze di attrito nei giunti in movimento, le fluttuazioni dei carichi di lavoro e altri processi che influiscono sulla posizione reciproca dei nodi del veicolo in un dato momento e ne distorcono il ciclo operativo.

Processi a media velocitàassociati al periodo di funzionamento continuo del veicolo, la loro durata è solitamente misurata in minuti o ore. Portano a un cambiamento monotono nei parametri iniziali. In questa categoria rientrano sia i processi reversibili (ad esempio una variazione della temperatura del veicolo stesso e dell'ambiente) sia quelli irreversibili (ad esempio il processo di usura di un utensile da taglio, che procede molte volte più intensamente rispetto a parti e componenti di una macchina per il taglio dei metalli si usura).

Processi lenticompaiono durante l'intero periodo di funzionamento del veicolo. Durano giorni e mesi. Tali processi includono l'usura degli elementi principali, lo scorrimento dei metalli, la contaminazione delle superfici di attrito, la corrosione e gli sbalzi di temperatura stagionali.

Questi processi influenzano anche la precisione, la potenza, l'efficienza e altri parametri del veicolo, ma i loro cambiamenti avvengono molto lentamente. I metodi usuali per affrontare questi processi sono la riparazione e le misure preventive, che vengono eseguite a intervalli regolari.

Va sottolineato che tutti i processi sono funzioni casuali, caratterizzate dalla dispersione dei valori. Per molti veicoli, il processo di usura gioca il ruolo più importante.

Quando si considera l'influenza di vari processi sui parametri di output del TS, si dovrebbe anche tenere conto del feedback che esiste tra loro e lo stato del TS stesso. Ad esempio, l'usura dei singoli meccanismi della macchina può non solo ridurre la precisione del suo funzionamento, ma anche portare ad un aumento dei carichi dinamici, che, a loro volta, intensificano il processo di usura. Le deformazioni termiche dei singoli collegamenti possono non solo distorcere la posizione dei componenti della macchina e quindi influenzare la qualità del suo lavoro, ma anche portare a carichi maggiori e, di conseguenza, a una maggiore generazione di calore nei meccanismi.

Lo schema generale del modello fisico-probabilistico per la valutazione dell'affidabilità parametrica (Fig. 1.1) mostra che uno dei motivi principali del cambiamento irreversibile dello stato del TS è il verificarsi di vari processi di invecchiamento nei materiali da cui è costituito . Ciò influisce in modo significativo sullo stato operativo del veicolo. La stima della probabilità che le caratteristiche tecniche del veicolo superino i limiti ammissibili è, in sostanza, una valutazione del livello di affidabilità parametrica della macchina. La legge di distribuzione, che descrive questo processo probabilistico in forma differenziale o integrale, è chiamata legge di affidabilità.

Lezione 2. Indicatori dell'affidabilità del veicolo. Tipi di fallimento.

Per risolvere i problemi di valutazione e analisi dell'affidabilità del veicolo, che includono LC sia militari che civili, è necessario innanzitutto stabilire i principali indicatori, i cui valori numerici determinano il livello di affidabilità del veicolo ( prodotti, macchine, dispositivi, ecc.).

I principali indicatori di affidabilità che possono quantificare il livello di affidabilità, durata, immagazzinabilità e manutenibilità del veicolo includono:

Indicatori di affidabilità.

1.Probabilità di funzionamento senza guastiè il principale indicatore dell'affidabilità del veicolo, che mostra la probabilità che in un determinato intervallo di tempo (o entro un determinato tempo di funzionamento) non si verifichi un guasto al sistema.

È possibile che si verifichino tempi di attivitàper valutare il livello di affidabilità di sistemi e dispositivi sia recuperabili che non recuperabili. Il valore di ‚, come ogni probabilità, può rientrare nei limiti.

Ad esempio, se la probabilità di un funzionamento senza guasti del TS durante è pari a 0,95, significa che su un gran numero di sistemi, in media, il 5% perderà la propria operabilità prima del lavoro.

L'indicatore è applicabile per valutare l'affidabilità di un prodotto. In questo caso, determina la capacità del prodotto di funzionare senza guasti per un determinato periodo di tempo. La probabilità di funzionamento senza guasti e la probabilità di guasto costituiscono quindi un gruppo completo di eventi

Il valore caratterizza il grado di rischio di guasto e quindi, più basso è il suo valore, più affidabile funzionerà il prodotto, a parità di condizioni. Ad esempio, per i prodotti critici della tecnologia aeronautica, i valori consentiti della probabilità di un funzionamento senza guasti raggiungono e superano.

Se le conseguenze del fallimento sono associate a perdite economiche insignificanti, il valore accettabile viene generalmente assunto entro i limiti.

Il valore della probabilità di funzionamento senza guasti di un dato prodotto può essere determinato se è nota la legge di distribuzione del tempo al guasto, che è anche chiamata legge di affidabilità.

Sulla fig. 2.1 mostra un diagramma della formazione della legge di affidabilità in forma differenziale (densità di probabilità) e integrale.

Il motivo dell'errore è un processo casuale di modifica del parametro di output del prodotto nel tempo dal valore iniziale al valore massimo consentito. A causa della casualità del processo, può procedere con intensità diversa. Pertanto, il tempo di funzionamento fino allo stato limite, ovvero il tempo al fallimento appare come una variabile casuale.

Riso. 2.1. Schema di formazione della legge di affidabilità.

La legge di distribuzione può essere espressa in forma analitica o sotto forma di istogramma ottenuto sulla base di dati statistici.

Se per un dato parametro di uscita è nota la legge di distribuzione del tempo al guasto, allora la probabilità di un funzionamento senza guasti può essere determinata per qualsiasi dato valore dalla dipendenza

Numericamente, i valori e sono uguali, rispettivamente, all'area sotto la curva di distribuzione prima e dopo il valore (Fig. 2.1, b).

Va tenuto presente che l'uso di un indicatore senza specificare il periodo di tempo durante il quale viene considerato il lavoro del prodotto non ha senso..

Minori sono i requisiti di affidabilità, maggiore è la durata del prodotto consentita.

1. Con requisiti elevati per l'affidabilità del prodotto, sono impostati su un valore accettabile e determinano il tempo di funzionamento del prodotto corrispondente a una data probabilità regolata di funzionamento senza guasti. Il valore è chiamato risorsa percentuale gamma (valore non casuale) e il suo valore viene utilizzato per giudicare la maggiore o minore affidabilità dei prodotti. A γ =50% otteniamo il valore della risorsa media Tav.r.

1. Con i consueti requisiti di affidabilità, se il guasto non porta a gravi conseguenze, è possibile impostare la risorsa stabilita del prodotto t =Tr.r, (o la vita utile t =Tsl). In questo caso, l'affidabilità del prodotto è giudicata direttamente dal valore di P(t)‚ corrispondente alla risorsa stabilita.

2.Parametro di flusso di guasto ω.

,

dove:

Ω(t) - il numero medio di guasti in un dato intervallo di tempo da 0 a t (così

chiamata funzione guida);

T m - tempo al fallimento;

Il parametro del tasso di guasto ω è il numero medio di guasti del prodotto per unità di tempo.

Questo parametro viene utilizzato per i veicoli recuperabili in caso di guasti facilmente eliminabili e che non comportano conseguenze significative (ad esempio cambio utensile mentre si lavora su una macchina per il taglio dei metalli).

3. Margine di sicurezza K n , che rappresenta il rapporto X max a tale valore del parametro Х γ, al quale con probabilità γ il parametro non andrà oltre i limiti dati, cioè

.

Il periodo di tempo durante il quale è garantito il soddisfacimento della condizione (Кн≥1) è chiamato periodo di attività garantito del prodotto. tr.

4.Frequenza di rimbalzo(caratteristica λ).

Questa è la densità condizionata della probabilità di accadimento di un guasto del prodotto, determinata per il momento considerato, a condizione che prima di tale momento il guasto non si sia verificato.

Il tasso di guasto nel caso generale è funzione del tempo λ(t) ed è correlato ad altre caratteristiche della legge di affidabilità dalla dipendenza

.

Statisticamente, il tasso di guasto è stimato in base alla dipendenza

1.14.

dove:

Il numero di tutti i prodotti che partecipano all'esperimento;

Il numero di prodotti validi rimanenti in un determinato momento

Nella pratica di calcolo dell'affidabilità di TS di tipo LK, è consigliabile utilizzare il tasso di guasto per il periodo di normale funzionamento, per il quale il valoreλ caratteristicoed è preso come valore costante (λ= cost).

La dipendenza qualitativa del tasso di guasto dal tempo è mostrata in fig. 2.2.

Riso. 2.2. La dipendenza dell'intensità dei fallimenti dal tempo.

Come segue dalla figura, è condizionatamente possibile distinguere tre intervalli di tempo in cui il comportamento di λ(t) > 0 è significativamente diverso.

Durata intervallo da 0 a t1 - intervallo di rodaggio.

Su di esso, il tasso di guasto diminuisce in modo monotono, raggiungendo nel tempo una certa intensità stazionaria. Il nome stesso dell'intervallo indica che i guasti del dispositivo in esso contenuti sono principalmente dovuti a scarsa qualità di assemblaggio, installazione, violazione della tecnologia, difetti dei componenti, ecc. All'inizio dell'intervallo di run-in, è più probabile che i dispositivi con difetti latenti si guastino. Il tasso di guasto diminuisce verso la fine dell'intervallo di rodaggio.

Questo è seguito da un intervallo di normale funzionamento duraturo

t n \u003d t 2 - t 1.

In questo intervallo, i guasti dei dispositivi sono principalmente dovuti a fattori operativi casuali e difetti nascosti. Il tasso di guasto λ può essere considerato costante (λ=const) per l'intero intervallo di normale funzionamento.È questo tasso di guasto λ, specialmente nell'elettronica radio, che viene fornito nei manuali di affidabilità.

In questo caso, la probabilità di un funzionamento senza guasti nell'intervallo di funzionamento normale è determinata dalla dipendenza

L'intervallo di funzionamento normale è seguito da un intervallo di invecchiamento, durante il quale il tasso di guasto aumenta in modo monotono.

In questo intervallo, le sollecitazioni a fatica negli elementi strutturali del TS, il degrado dei singoli blocchi e componenti funzionali iniziano a incidere in modo sempre più significativo.

indicatori di durabilità.

I principali indicatori di durabilità includono la risorsa tecnica, la risorsa media, la risorsa percentuale gamma e la vita utile.

5. Risorsa tecnica- il tempo di funzionamento dell'oggetto dall'inizio del suo funzionamento o la sua ripresa dopo la riparazione fino al passaggio allo stato limite.

Per gli oggetti non riparabili (non riparabili), coincide con il tempo di guasto.

6. Risorsa media è l'aspettativa matematica della risorsa tecnica.

7. Risorsa percentuale gammaè il tempo di funzionamento durante il quale l'oggetto non raggiunge lo stato limite con una probabilitàγ , espresso in percentuale.

8. Vita di servizio - durata del calendario dall'inizio del funzionamento dell'oggetto al passaggio allo stato limite.

Per i veicoli riparati, viene fatta una distinzione tra pre-riparazione, revisione, post-riparazione e vita utile completa (prima della disattivazione). La vita utile è misurata in unità di tempo di calendario.

Gli indicatori di affidabilità considerati non caratterizzano integralmente l'affidabilità del sistema in ripristino. A tale scopo vengono utilizzati complessi indicatori di affidabilità.

Indicatori completi di affidabilità.

Questi includono il fattore di prontezza, il fattore di prontezza operativa,rapporto di mantenimento dell'efficienzae coefficiente di utilizzo tecnico.

9. Fattore di disponibilità Kg- la probabilità che il sistema sia in uno stato di funzionamento in un momento arbitrario, ad eccezione dei periodi pianificati durante i quali il sistema non è destinato a essere utilizzato per lo scopo previsto. In generale, Kg(t) è una funzione del tempo.

Per ampi intervalli di tempo, è determinato dalla formula

Da questa formula si evince che il fattore di disponibilità caratterizza contemporaneamente due diverse proprietà del sistema: affidabilità e manutenibilità (recuperabilità). T 0 – tempo medio per il fallimento. La TV è il tempo medio di recupero.

10. Rapporto di disponibilitàcaratterizza l'affidabilità dei sistemi, la cui necessità si presenta in un momento arbitrario e che deve funzionare per un certo tempo con una determinata probabilità di funzionamento senza guasti:

dove

Tp è il tempo di attività richiesto dopo l'inizio dell'uso operativo del veicolo.

Fino al momento dell'uso operativo, il veicolo può essere in modalità standby (a pieno carico oa carico leggero, ma senza svolgere le funzioni di lavoro specificate) o in modalità di utilizzo per svolgere altre funzioni di lavoro. In entrambe le modalità è possibile il verificarsi di guasti e il ripristino del sistema.

11. Rapporto di mantenimento dell'efficienza- questo è il rapporto tra il valore reale dell'indicatore di efficienza per l'uso del veicolo per lo scopo previsto per una certa durata di funzionamento e il valore nominale dell'indicatore di efficienza calcolato a condizione che il veicolo non si guasti durante tale periodo .

In pratica, di regola, si limitano al calcolo del coefficiente di prontezza operativa.

12.Fattore di utilizzazione tecnica Kti- questo è il rapporto tra l'aspettativa matematica dell'intervallo di tempo affinché l'oggetto sia in uno stato di lavoro per un determinato periodo di funzionamento e la durata di tale periodo. Il coefficiente di utilizzo tecnico (Kt) caratterizza la proporzione di tempo in cui l'oggetto è in condizioni di lavoro per un determinato periodo di funzionamento, inclusi tutti i tipi di manutenzione e riparazione, ed è determinato dalla dipendenza

dove Trab - il tempo totale di funzionamento utile della macchina quando viene utilizzata per lo scopo previsto per un determinato periodo di funzionamento;

ΣTirem è il tempo di fermo totale della macchina dovuto alla sua riparazione e manutenzione nello stesso periodo.

Il coefficiente di utilizzo tecnico è un valore adimensionale (0≤Kti≤1) e maggiore è il suo valore, più adatta la macchina al funzionamento a lungo termine. Il coefficiente Kti è numericamente uguale alla probabilità che in un dato momento, arbitrariamente preso, il veicolo sia in funzione, non sia in riparazione e non sia in manutenzione.

Nelle fasi di progettazione e sviluppo di TS e dispositivi, questi indicatori sono stimati mediante calcolo, nelle fasi di produzione e funzionamento sono determinati sulla base dei risultati dei test.

Principali tipologie e classificazione dei guasti.

Quando si calcolano gli indicatori di affidabilità, il tipo e la natura dei guasti emergenti o possibili è di grande importanza.

Le caratteristiche principali che determinano i vari tipi di guasti sono la natura del verificarsi e il decorso dei processi che portano al guasto, le conseguenze dei guasti e le modalità per la loro eliminazione.

Da questo punto di vista, esistono le seguenti principali tipologie di guasti:

1. Fallimenti graduali e improvvisi

I guasti graduali si verificano a causa dell'uno o dell'altro processo di invecchiamento che peggiora i parametri iniziali del prodotto.

La caratteristica principale del guasto graduale è che la probabilità che si verifichi entro un determinato periodo di tempo da a dipende dalla durata dell'operazione precedente del prodotto. t1 . Più a lungo è stato utilizzato il prodotto, maggiore è la probabilità di guasto, ad es. , Se. La maggior parte dei fallimenti sono di questo tipo. Sono associati all'usura, alla corrosione, alla fatica, allo scorrimento e ad altri processi di invecchiamento dei materiali da cui sono realizzati i prodotti.

I guasti improvvisi sono quelli causati da processi risultanti da una combinazione di fattori sfavorevoli e influenze esterne casuali che superano le capacità del prodotto di percepirli..

Il principale segno di un guasto improvviso è che la probabilità che si verifichi entro un determinato periodo di tempo non dipende dalla durata dell'operazione precedente del prodotto.

Esempi di tali guasti sono le crepe termiche che si sono formate nella parte a causa dell'interruzione della fornitura di lubrificante; rottura di un pezzo per uso improprio della macchina o sovraccarico; deformazione o rottura di parti cadute in condizioni di esercizio impreviste.

Il fallimento in questo caso si verifica, di regola, all'improvviso, senza precedenti sintomi di distruzione e non dipende dal grado di usura.

Ad esempio, la causa del guasto di un pneumatico di un'auto può essere l'usura del battistrada a causa del funzionamento a lungo termine dell'auto o una foratura derivante dalla guida su una strada dissestata e una combinazione sfavorevole di fattori casuali.

La probabilità di rottura del pneumatico dovuta all'usura del battistrada è molte volte maggiore per un vecchio pneumatico che per uno nuovo. Al contrario, una foratura - un guasto improvviso - non è correlata alla durata del funzionamento del pneumatico prima dell'evento. La probabilità che si verifichi è la stessa sia per i pneumatici nuovi che per quelli usurati.

La divisione in fallimenti graduali e improvvisi è determinata dalla natura del loro verificarsi.

In caso di guasto graduale, il processo di perdita della capacità lavorativa inizia immediatamente durante il funzionamento del prodotto.

Per un guasto improvviso, il tempo in cui si verifica è una variabile casuale. Il processo di sviluppo è molto veloce.

Potrebbe esserci un terzo tipo di errore, che include le caratteristiche dei due precedenti ed è chiamato errore complesso. In questo caso, l'ora di inizio del guasto è una variabile casuale che non dipende dallo stato del prodotto e la velocità del processo di perdita delle prestazioni del prodotto dipende dalla fisica del processo di invecchiamento. Ad esempio, gli impatti esterni sulla macchina causati da corpi estranei (un raro evento casuale) possono essere fonte di incrinature da fatica dovute a danni primari alla superficie del pezzo.

2. Guasti di funzionamento e guasti parametrici.

Fallimento funzionaleporta al fatto che il prodotto non può svolgere le funzioni ad esso assegnate. Ad esempio, a seguito di un guasto, il cambio non trasmette il movimento, il motore a combustione interna non si avvia, la pompa non fornisce olio, ecc. Spesso, il malfunzionamento è associato a guasti o inceppamenti di singoli elementi del Prodotto.

Guasto parametrico, che è più tipico delle macchine e dei prodotti moderni, si verifica quando i parametri (caratteristiche) del prodotto superano i limiti consentiti. Qui il prodotto diventa inutilizzabile rispetto ai requisiti stabiliti dalle specifiche.

L'uso continuato di un prodotto che presenta un guasto parametrico può portare a conseguenze economiche e di altro tipo molto gravi. Ad esempio, al rilascio di prodotti di bassa qualità, che possono causare guasti nell'operazione nel campo del suo funzionamento, al fallimento del prodotto nell'adempimento dei suoi compiti, a ingenti costi aggiuntivi di tempo e denaro. Ma il ruolo dei guasti parametrici è importante anche perché, nei sistemi complessi, i guasti parametrici degli elementi possono portare al mancato funzionamento.

Pertanto, i guasti parametrici sono uno dei principali oggetti di considerazione nella teoria dell'affidabilità di veicoli e macchine.

3. Guasti effettivi e potenziali.

Durante il funzionamento del prodotto, prima o poi si verificherà il suo primo guasto, e poi i guasti successivi. Se questi guasti vengono prevenuti da riparazioni e aggiustamenti precoci, non vengono percepiti come effettivi, ma come eventi potenziali.Tali fallimenti saranno chiamati potenziali..

I produttori e gli operatori si impegnano costantemente per evitare qualsiasi guasto nel funzionamento della macchina. Ciò può essere ottenuto non solo perfezionando il design della macchina, ma anche prevenendo possibili guasti con la corretta organizzazione del sistema di riparazione e manutenzione e il rigoroso rispetto delle regole operative.

Tuttavia, l'assenza di guasti effettivi non indica ancora l'elevata affidabilità della macchina. La macchina potrebbe non presentare guasti durante il funzionamento, tuttavia, il livello della sua affidabilità non soddisferà gli sviluppatori e i consumatori se ciò viene ottenuto attraverso una grande quantità di lavori di prevenzione e riparazione. Le informazioni statistiche dal campo di lavoro, quando vengono presi in considerazione solo i guasti effettivi, spesso danno un'idea errata del livello di affidabilità del veicolo e della macchina.

4. Fallimenti accettabili e inaccettabili.

Tutti i guasti che si verificano durante il funzionamento del veicolo e delle macchine possono essere suddivisi in quelli inevitabili, poiché il prodotto ha una capacità limitata di percepire vari impatti, e guasti che sono il risultato di una violazione dei metodi e delle regole di progettazione, fabbricazione e azionare la macchina e che è possibile e necessario evitare.

Fallimenti accettabilisono solitamente associati a processi di invecchiamento non prevenibili e che portano ad un progressivo deterioramento dei parametri di resa del prodotto. Ciò dovrebbe includere anche guasti improvvisi causati da una combinazione sfavorevole di fattori, se questi ultimi rientrano nei limiti specificati nelle specifiche. Il progettista può consapevolmente consentire il verificarsi di alcune (solitamente piccole) probabilità di fallimento al fine di facilitare e ridurre il costo del progetto.Questo, ovviamente, è consentito solo nei casi in cui il guasto non causerà conseguenze catastrofiche.. Ad esempio, anche nelle strutture degli aeromobili, è consentito lo sviluppo di crepe da fatica in alcuni elementi e pannelli alari.

Fallimenti non validiassociato a una violazione delle condizioni di produzione e funzionamento e a fattori non contabilizzati.

In primo luogo, si tratta di guasti dovuti alla violazione delle condizioni tecniche durante la produzione e l'assemblaggio dei prodotti. In secondo luogo, possono verificarsi guasti in caso di violazione delle regole e delle condizioni di funzionamento e riparazione - superamento delle modalità operative della macchina al di sopra di quelle consentite, violazione delle regole di riparazione, errori delle persone che utilizzano la macchina, ecc. Inoltre, ci sono ragioni nascoste per il verificarsi di guasti inaccettabili: si tratta di parametri che non vengono presi in considerazione nelle condizioni tecniche e negli standard che influiscono sull'affidabilità. Il prodotto può essere realizzato in stretta conformità con le specifiche tecniche (TS), tuttavia, gli stessi TS non tengono conto di tutti quei fattori oggettivamente esistenti che influiscono sull'affidabilità e si manifestano durante il funzionamento. L'analisi dell'appartenenza di ogni guasto all'una o all'altra categoria di classificazione consente di scegliere indicatori di affidabilità e un modello di calcolo che rifletta correttamente la situazione reale in cui viene utilizzato il prodotto.

Razionamento degli indicatori di affidabilità

Quando si crea un nuovo veicolo o macchina, è necessario assegnare indicatori di affidabilità in modo da garantire la sicurezza e l'elevata efficienza del lavoro durante il funzionamento della macchina.

Di solito, a seconda dei requisiti per l'efficienza del prodotto e dei requisiti per la sua affidabilità, si raggiunge un compromesso tra di loro.

Innanzitutto è soggetta a razionamento la probabilità di mancato funzionamento del prodotto con una stima della durata del periodo durante il quale viene stimato, e per sistemi ad alta affidabilità, che dovrebbero avere un margine e un valore di sicurezza.

Allo stesso tempo, il valore ammissibile della probabilità di un funzionamento senza guasti è una misura per valutare le conseguenze di un guasto, che possono essere molto diverse, da danni materiali insignificanti a catastrofici. Queste conseguenze sono legate alla natura del guasto stesso, alla categoria del guasto e a fattori quali il tempo necessario per eliminare il guasto, il tipo di riparazione, la durata del guasto (possibilità di autoriparazione del prodotto) , l'impatto di questo guasto sulla probabilità di altri guasti, ecc.

Tutte le caratteristiche del guasto e le sue conseguenze dovrebbero essere caratterizzate dalla probabilità ammissibile di un funzionamento senza guasti, che accumula e valuta numericamente il pericolo delle conseguenze del guasto.

Quindi, se il guasto persiste per un breve periodo e quindi le prestazioni della macchina si ripristinano e durante questo periodo non si verificano processi irreversibili, sarà consentita una probabilità inferiore di un funzionamento senza guasti rispetto a un guasto "completo" e conseguenze più pericolose . Quando si valuta l'affidabilità di prodotti complessi, non solo la macchina nel suo insieme, ma anche i suoi singoli componenti e assiemi, devono essere caratterizzati da una probabilità accettabile di funzionamento senza guasti. Quando si normalizzano gli indicatori di affidabilità, è necessario tenere conto delle specifiche del design e dello scopo di questa macchina.

Di solito vengono utilizzate sei classi di affidabilità a seconda dei valori consentiti (Tabella 2.2).

Tabella 2.2.

La classe zero comprende parti e assiemi a bassa responsabilità, il cui guasto rimane praticamente senza conseguenze. Per loro, un buon indicatore di affidabilità può essere la durata media del servizio, il tempo medio tra i guasti o il parametro del tasso di guasto.

Classi 1-4 sono caratterizzati da maggiori requisiti di affidabilità (il numero di classe corrisponde al numero di nove dopo la virgola decimale del valore.

Alla quinta elementare include prodotti altamente affidabili, il cui fallimento

durante il periodo specificato non è consentito.

MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLE SCIENZE DELLA FEDERAZIONE RUSSA

ISTITUTO EDUCATIVO AUTONOMO DELLO STATO FEDERALE

ISTRUZIONE SUPERIORE

"Università Nazionale di Ricerca Nucleare "MEPhI"

Istituto di Energia Atomica di Obninsk -

Filiale dell'istituto di istruzione autonomo statale federale "Università nucleare di ricerca nazionale "MEPhI"

(IATE NRNU MEPHI)

Scuola tecnica IATE NRNU MEPHI

progettazione del corso

nella disciplina "Fondamenti teorici per garantire l'affidabilità dei sistemi di automazione e dei moduli dei sistemi meccatronici"

sul tema "Affidabilità dei sistemi tecnici"

Introduzione. 3

1 Parte generale. 6

1.1 Teoria dell'affidabilità. 6

1.2 Indicatori per la valutazione dell'affidabilità. nove

1.3 Indicatori per la valutazione della manutenibilità. undici

1.4 Indicatori per la valutazione della durabilità. undici

1.5 Indicatori per la valutazione della persistenza. 12

2 Selezione e giustificazione dei metodi di calcolo 12

2.1 Calcolo dell'affidabilità. 12

3 Parte stimata. quattordici

3.1 Calcolo dell'affidabilità del sistema.. 14

3.2 Albero degli eventi. venti

3.3 Albero dei guasti. venti

4 Affidabilità del sistema.. 21

4.1 Modi per migliorare l'affidabilità del sistema. 21

4.2 Costruire un circuito con maggiore affidabilità. 23

5. conclusione. 24

6. Conclusione. 25

Elenco della letteratura usata.. 26

introduzione

Ogni anno sempre più attenzione viene riservata alle problematiche dell'affidabilità dei sistemi tecnici. L'importanza del problema dell'affidabilità dei sistemi tecnici è dovuta alla loro ubiquità praticamente in tutti i settori.

Nel nostro paese, la teoria dell'affidabilità ha iniziato a svilupparsi intensamente dagli anni '50 e ormai si è trasformata in una disciplina indipendente, i cui compiti principali sono:

• Istituzione di tipi di indicatori di affidabilità di quelli. sistemi;
• Sviluppo di metodi analitici per la valutazione dell'affidabilità;
• Semplificazione della valutazione dell'affidabilità dei sistemi tecnici;
• Ottimizzazione dell'affidabilità nella fase di funzionamento del sistema.

Affidabilità: la proprietà del sistema di mantenere nel tempo ed entro i limiti stabiliti i valori di tutti i parametri che caratterizzano la capacità del sistema di eseguire le funzioni richieste nelle modalità e condizioni operative specificate. L'affidabilità è l'indicatore più importante della qualità del prodotto, che deve essere assicurato in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto (progettazione - fabbricazione - esercizio). Indicatori chiave come qualità, efficienza e sicurezza dipendono dall'affidabilità. Una tecnica può funzionare bene solo se è sufficientemente affidabile.

L'affidabilità è essenzialmente una misura dell'efficienza di un sistema. Se per valutare la qualità di un sistema automatico è sufficiente caratterizzarlo per l'affidabilità dello svolgimento delle funzioni del sistema nei vari stati, allora l'affidabilità coincide con l'efficienza del sistema.

L'affidabilità delle apparecchiature tecniche dipende dalla sua progettazione e produzione. Per creare un sistema tecnico affidabile, è necessario calcolarne correttamente l'affidabilità al momento della progettazione, conoscere i metodi e i programmi per calcolare e garantire un'elevata affidabilità. È inoltre necessario dimostrare in pratica che gli indicatori dell'affidabilità ottenuta del sistema tecnico non sono inferiori agli indicatori specificati.

Intuitivamente, l'affidabilità degli oggetti è associata all'inammissibilità dei guasti durante il funzionamento. Questa è una comprensione dell'affidabilità nel senso "stretto": la proprietà di un oggetto di mantenere uno stato sano per un certo tempo o per un certo tempo di funzionamento. In altre parole, l'affidabilità di un oggetto risiede nell'assenza di imprevisti inaccettabili cambiamenti nella sua qualità durante il funzionamento e lo stoccaggio. L'affidabilità in senso "ampio" è una proprietà complessa che, a seconda dello scopo dell'oggetto e delle condizioni del suo funzionamento, può includere le proprietà di affidabilità, durabilità, manutenibilità e persistenza, nonché una certa combinazione di queste proprietà .

L'importanza di questo lavoro del corso è l'importanza del calcolo dell'affidabilità, in cui possono essere utilizzati vari metodi e strumenti, e il raggiungimento dell'affidabilità necessaria. Il lavoro del corso considera i metodi per calcolare l'affidabilità dei sistemi tecnici, i tipi di guasti, i metodi per migliorare l'affidabilità, nonché le cause dei guasti.

Oggetto di studio in questo corso di lavoro sono i circuiti elettrici.

Lo scopo principale di questo corso è analizzare i parametri di un dato sistema e i requisiti per esso, la selezione dei metodi necessari per calcolare l'affidabilità del sistema, nonché la logica di questi metodi.

Per raggiungere questo obiettivo, è necessario risolvere una serie di compiti:

• Considerare il sistema dato, nonché parametri, descrizione e requisiti;
• Selezionare e giustificare i metodi di calcolo;
• Impegnarsi nella parte di calcolo: calcolare direttamente l'affidabilità del sistema, costruire un albero dei guasti e un albero degli eventi;
• Trova metodi per migliorare l'affidabilità per un dato sistema.

Il lavoro del corso sarà composto dalle seguenti parti:

1) Introduzione, che descrive lo scopo e gli obiettivi del lavoro

2) Parte teorica, che espone i concetti di base, i requisiti ei metodi per il calcolo dell'affidabilità.

3) La parte pratica, dove avviene il calcolo dell'affidabilità di un dato sistema.

4) Conclusione, che contiene conclusioni su questo lavoro

Il grado di importanza dell'affidabilità di vari sistemi tecnici nel mondo moderno è molto alto, poiché le moderne strutture tecniche devono essere il più affidabili e sicure possibile.

1. Generale

1.1 Teoria dell'affidabilità

Affidabilità - questa proprietà dell'oggetto di mantenere nel tempo entro i limiti stabiliti i valori dei parametri che caratterizzano la capacità di svolgere le funzioni richieste nelle modalità e condizioni di applicazione specificate di manutenzione, riparazione, stoccaggio e trasporto. L'affidabilità è una proprietà complessa che, a seconda dello scopo dell'oggetto e delle condizioni del suo utilizzo, consiste in una combinazione di sicurezza e manutenibilità.

Per la stragrande maggioranza dei dispositivi tecnici per tutto l'anno, quando si valuta la loro affidabilità, le più importanti sono tre proprietà: funzionamento senza guasti, durata e manutenibilità.

Affidabilità - la proprietà di un oggetto di mantenere continuamente uno stato sano per un certo tempo o tempo di funzionamento.

Durabilità - la proprietà di un oggetto di mantenere uno stato di funzionamento fino al raggiungimento dello stato limite con il sistema di manutenzione e riparazione stabilito.

manutenibilità - proprietà di un oggetto, che consiste nell'adattabilità al mantenimento e al ripristino dello stato di funzionamento attraverso la manutenzione e la riparazione.

Persistenza - la proprietà di un oggetto di mantenere, entro determinati limiti, i valori dei parametri che caratterizzano la capacità di un oggetto di svolgere le funzioni richieste durante e dopo lo stoccaggio e (o) il trasporto.

Risorsa (tecnica) - tempo di funzionamento del prodotto fino al raggiungimento dello stato limite concordato nella documentazione tecnica. La risorsa può essere espressa in anni, ore, chilometri, ettari, numero di inclusioni. Ci sono una risorsa: piena - per l'intera vita di servizio fino alla fine dell'operazione; pre-riparazione - dall'inizio del funzionamento alla revisione del prodotto restaurato; usato - dall'inizio del funzionamento o dalla precedente revisione del prodotto fino al momento considerato; residuo - dal momento considerato fino al guasto del prodotto non riparabile o alla sua revisione, revisione.

Tempo di operatività - la durata dell'operazione del prodotto o la quantità di lavoro da esso eseguita per un certo periodo di tempo. Viene misurato in cicli, unità di tempo, volume, durata della corsa, ecc. Ci sono tempi di funzionamento giornalieri, tempi di funzionamento mensili, tempi di funzionamento fino al primo guasto.

MTBF - criterio di affidabilità, che è un valore statico, il valore medio del tempo di funzionamento di un prodotto riparato tra i guasti. Se il tempo di funzionamento è misurato in unità di tempo, il tempo medio tra i guasti è inteso come il tempo medio di funzionamento senza guasti.

Le proprietà di affidabilità elencate (funzionamento senza guasti, durabilità, manutenibilità e persistenza) hanno i propri indicatori quantitativi.

Quindi l'affidabilità è caratterizzata da sei indicatori, inclusi quelli importanti come probabilità di fallimento. Questo indicatore è ampiamente utilizzato nell'economia nazionale per valutare vari tipi di mezzi tecnici: apparecchiature elettroniche, aeromobili, parti, componenti e assiemi, veicoli, elementi riscaldanti. Il calcolo di questi indicatori viene effettuato sulla base di standard statali.

Rifiuto - una delle principali definizioni di affidabilità, consistente in una violazione delle prestazioni del prodotto (uno o più parametri del prodotto superano i limiti consentiti).

I guasti sono classificati secondo i seguenti criteri:

1) per la natura della manifestazione:

• Improvviso (caratterizzato da un brusco cambiamento di uno o più parametri specificati del prodotto);
• Graduale (caratterizzato da una graduale modifica di uno o più parametri specificati della macchina);
• Intermittente (si verificano ripetutamente e durano poco).

2) i guasti in quanto eventi casuali possono essere:

• Indipendente (quando il fallimento di un elemento non porta al fallimento di altri elementi);
• Dipendente (appaiono come risultato del fallimento di altri elementi);

3) dalla presenza di segni esterni:

• Ovvio (esplicito);
• Nascosto (implicito);

4) guasti per volume:

• Completo (in caso di incidente);
• parziale;

5) guasti per causa di accadimento:

• Strutturale (sorgono a causa di affidabilità insufficiente, progettazione di assemblaggio non riuscita, ecc.);
• Tecnologico (deriva dall'uso di materiali di bassa qualità o violazioni dei processi tecnologici nella produzione);
• Operativo (sorgono a causa della violazione delle modalità operative, dell'usura delle parti di accoppiamento dovute all'attrito).

Tutti gli oggetti si dividono in riparabili (ripristinabili) e non riparabili (non riparabili) a seconda del metodo di eliminazione del guasto.

Tasso di fallimento - la densità di probabilità condizionata del guasto di un oggetto non recuperabile è determinata a condizione che il guasto non si sia verificato prima del momento considerato.

Probabilità di uptime - la possibilità che entro un determinato tempo di funzionamento non si verifichi il guasto dell'oggetto.

La durabilità è inoltre caratterizzata da sei indicatori che rappresentano diversi tipi di risorse e di vita utile. Dal punto di vista della sicurezza, la risorsa gamma-percentuale è di maggiore interesse: il tempo di funzionamento durante il quale l'oggetto non raggiunge lo stato limite con una probabilità g, espressa in percentuale

Un indicatore della qualità di un oggetto è la sua affidabilità. Pertanto, maggiore è l'affidabilità, maggiore è la qualità dell'oggetto. Durante il funzionamento, un oggetto può trovarsi in uno dei seguenti stati tecnici (Fig. 1.1):

1) Buone condizioni: lo stato dell'oggetto in cui soddisfa tutti i requisiti della documentazione normativa e tecnica.

2) Stato difettoso - tale stato dell'oggetto in cui non soddisfa almeno uno dei requisiti della documentazione normativa e tecnica.

3) Stato operativo: lo stato dell'oggetto, in cui i valori di tutti i parametri che caratterizzano la capacità di svolgere le funzioni specificate sono conformi ai requisiti della documentazione normativa e tecnica.

4) Stato inoperativo - lo stato dell'oggetto, in cui il valore di almeno un parametro che caratterizza la capacità di svolgere determinate funzioni non soddisfa i requisiti della documentazione normativa e tecnica.

5) Stato limite - uno stato in cui l'ulteriore operazione dell'oggetto è inaccettabile o impraticabile, o il ripristino di uno stato di lavoro è impossibile o impraticabile.

1.2 Indicatori per la valutazione dell'affidabilità

Per valutare l'affidabilità, indicatori quali:

1) Probabilità di funzionamento non guasto - la probabilità che entro un determinato tempo di funzionamento non si verifichi un guasto dell'oggetto. La probabilità di funzionamento senza guasti varia da 0 a 1 ed è calcolata dalla formula:

dove è il numero di oggetti utilizzabili al momento iniziale, ed è il numero di oggetti che hanno fallito nel momento t dall'inizio del test o dell'operazione.

2) MTBF (o MTBF) e MTBF. Il tempo medio tra i guasti è l'aspettativa matematica del tempo di funzionamento di un oggetto al primo guasto:

dove è il tempo per il fallimento dell'oggetto -esimo ed è il numero di oggetti.

3) Densità di probabilità di guasto (o frequenza di guasti) - il rapporto tra il numero di prodotti guasti per unità di tempo e il numero iniziale sotto osservazione:

dove è il numero di guasti nell'intervallo di tempo di funzionamento considerato;

− numero totale dei prodotti presidiati;

- il valore dell'intervallo di funzionamento considerato.

4) Tasso di guasto - la densità condizionale della probabilità di guasto di un oggetto, determinata a condizione che prima del momento considerato il guasto non si sia verificato:

dov'è il tasso di fallimento;

Probabilità di funzionamento senza guasti;

Il numero di prodotti non riusciti per il periodo da a;

Intervallo di tempo di funzionamento considerato;

Il numero medio di elementi fail-safe, determinato dalla formula seguente:

dove è il numero di prodotti fail-safe all'inizio dell'intervallo di tempo di funzionamento considerato;

− numero di prodotti fail-safe al termine dell'intervallo di funzionamento.

1.3 Indicatori per la valutazione della manutenibilità

Per valutare la manutenibilità, indicatori quali:

1) Tempo medio di recupero - l'aspettativa matematica del tempo di recupero di un oggetto, che è determinato dalla formula:

dov'è il tempo di ripristino dell'errore dell'oggetto esimo;

Il numero di errori per un determinato periodo di test o funzionamento.

2) La probabilità di ripristinare uno stato sano è la probabilità che il tempo per ripristinare lo stato sano di un oggetto non superi un determinato valore. Per un numero maggiore di oggetti di ingegneria, la probabilità di recupero è determinata dalla legge di distribuzione esponenziale:

dove è il tasso di guasto (valore costante).

1.4 Indicatori per la valutazione della durabilità

La proprietà di durabilità può essere realizzata sia durante un periodo di funzionamento (quindi parlano della risorsa), sia durante il tempo di calendario (quindi parlano della vita utile). Alcuni indicatori chiave della vita delle risorse e del servizio:

1) Risorsa media - l'aspettativa matematica della risorsa.

2) Risorsa percentuale gamma - il tempo di funzionamento totale durante il quale l'oggetto non raggiunge lo stato limite con una determinata probabilità.

3) Vita media di servizio - l'aspettativa matematica della vita di servizio.

4) Vita utile percentuale gamma - la durata del calendario dell'operazione, durante la quale l'oggetto non raggiunge lo stato limite con probabilità.

5) Risorsa assegnata - il tempo di funzionamento totale, al raggiungimento del quale l'esercizio dell'impianto deve essere interrotto, indipendentemente dalle sue condizioni tecniche.

6) Vita utile non assegnata - la durata del calendario di esercizio, al raggiungimento della quale l'esercizio dell'impianto deve essere interrotto, indipendentemente dalle sue condizioni tecniche.

1.5 Indicatori per la valutazione della shelf life

Dal punto di vista della teoria dell'affidabilità, è naturale presumere che l'oggetto venga messo in deposito o inizi a essere trasportato in buone condizioni.

Anche la proprietà di persistenza viene implementata per un po' di tempo, chiamato periodo di persistenza.

1) Periodo di validità: la durata del calendario di conservazione e / o trasporto dell'oggetto, durante la quale i valori dei parametri che caratterizzano la capacità dell'oggetto di eseguire le funzioni specificate vengono memorizzati entro i limiti specificati.

2) La durata di conservazione media è l'aspettativa matematica della durata di conservazione dell'oggetto.

3) Periodo di validità della percentuale gamma - la durata del calendario di conservazione e / o trasporto dell'oggetto, durante la quale gli indicatori di affidabilità, manutenibilità e durata dell'oggetto non andranno oltre i limiti stabiliti con probabilità.

1. Selezione e giustificazione dei metodi di calcolo

2.1 Calcolo dell'affidabilità.

Lo studio dell'affidabilità dei sistemi tecnici viene effettuato sulla base di metodi con dati su guasti e ripristini ottenuti a seguito dell'uso dei sistemi e dei loro elementi. Nel corso del lavoro vengono solitamente utilizzati metodi analitici per il calcolo dell'affidabilità. Molto spesso si tratta di metodi logici e probabilistici, nonché di metodi basati sulla teoria dei processi casuali.

Il tempo di ripristino degli elementi del sistema è generalmente molto inferiore al tempo tra i guasti. Questo fatto consente di utilizzare metodi asintotici per il calcolo dell'affidabilità. Ma lo studio dell'affidabilità utilizzando questi metodi è un compito difficile, poiché le formule per descrivere l'affidabilità non si ottengono sempre e sono difficili per l'uso pratico.

Tuttavia, vengono utilizzati altri metodi per analizzare e calcolare l'affidabilità dei sistemi. Si tratta di modelli logici - probabilistici, grafici, euristici, analitici - statici e meccanici.

I metodi logico-probabilistici si basano sull'applicazione diretta di teoremi e teorie della probabilità per l'analisi e il calcolo dell'affidabilità dei sistemi tecnici.

Il metodo dei grafi è più generale per descrivere un sistema tecnico. Tiene conto dell'influenza di tutti i fattori che influiscono sul sistema. Ma lo svantaggio di questo metodo è la complessità dell'immissione dei dati e la determinazione delle caratteristiche di affidabilità.

L'essenza del metodo euristico per valutare e calcolare l'affidabilità consiste nel combinare gruppi di elementi del sistema in un elemento comune. Pertanto, c'è una diminuzione del numero di elementi nel sistema. Questo metodo viene utilizzato solo per elementi altamente affidabili senza errori di calcolo.

I metodi di modellazione della macchina sono universali e consentono di prendere in considerazione sistemi con un numero elevato di elementi. Ma l'uso di questo metodo come studio di affidabilità è consigliabile solo quando è impossibile ottenere una soluzione analitica.
Quando si analizzano sistemi ad alta affidabilità, ci sono problemi associati a grandi spese di tempo del computer. Per aumentare la velocità di calcolo viene utilizzato un metodo analitico-statico. Ma questo metodo non consente di determinare completamente l'affidabilità del sistema, dato il gran numero di fattori che ne influenzano il corretto funzionamento.

Il calcolo di un dato sistema si basa sul metodo distribuzione esponenziale.

È stato scelto il metodo di distribuzione esponenziale perché determinato da un unico parametro λ. Questa caratteristica della distribuzione esponenziale indica il suo vantaggio rispetto alle distribuzioni che dipendono da un numero maggiore di parametri. Di solito i parametri sono sconosciuti e si devono trovare valori approssimativi. È più facile valutare un parametro che due o tre, ecc.

3 Parte liquidativa

3.1 Calcolo dell'affidabilità del sistema

1. Compito 1:

Schema a blocchi dell'attività 1:

Riso. 1 - Schema a blocchi del compito 1

Frequenza di rimbalzo:

Tempo medio per il fallimento:

Probabilità di funzionamento senza guasti:

FBG del sistema con collegamento in serie di elementi:

1. Compito 2:

Schema a blocchi dell'attività 2:

Riso. 2 - Schema a blocchi del compito

Tabella 1 - Tasso di guasto e tempo medio di guasto:

La formula per calcolare la probabilità di funzionamento senza guasti di un singolo elemento:

La probabilità di funzionamento senza guasti di ciascun elemento del circuito:

Calcolo dell'affidabilità del circuito elettrico:

3.2 Albero degli eventi

Riso. 3 - Albero degli eventi

3.3 Albero dei guasti

Riso. 4 - Albero dei guasti

4 Affidabilità del sistema

4.1 Modi per migliorare l'affidabilità del sistema

Tra i metodi per migliorare l'affidabilità delle apparecchiature, si possono distinguere i principali:
. riduzione del tasso di guasto degli elementi del sistema;
. prenotazione;
. riduzione dei tempi di lavoro continuo;
. riduzione dei tempi di recupero;
. scelta della frequenza razionale e dell'ambito del controllo del sistema.
Questi metodi sono utilizzati nella progettazione, produzione e funzionamento delle apparecchiature.
Come già accennato, l'affidabilità dei sistemi è dettata dalla progettazione, costruzione e fabbricazione. È il lavoro del progettista e del costruttore che determina il funzionamento dell'apparecchiatura in determinate condizioni operative. L'organizzazione del processo operativo influisce anche sull'affidabilità della struttura. Durante il funzionamento, il personale addetto alla manutenzione può modificare in modo significativo l'affidabilità dei sistemi, sia verso il basso che verso l'alto.
I modi costruttivi per migliorare l'affidabilità includono:
- applicazione di elementi ad alta affidabilità e ottimizzazione delle loro modalità di funzionamento;
- mantenimento della manutenibilità;
- creazione di condizioni ottimali per il lavoro del personale di servizio, ecc.;
- scelta razionale di un insieme di parametri controllati;
- scelta razionale delle tolleranze per la modifica dei parametri principali di elementi e sistemi;
- protezione degli elementi da vibrazioni e urti;
- unificazione di elementi e sistemi;
- sviluppo della documentazione operativa tenendo conto dell'esperienza nell'utilizzo di tali apparecchiature;
- garantire la realizzabilità operativa del progetto;
- l'uso dei dispositivi di controllo integrati, l'automazione del controllo e la segnalazione dei guasti;
- convenienza degli approcci per la manutenzione e la riparazione.
Nella produzione di apparecchiature, tali metodi vengono utilizzati per aumentare l'affidabilità, come ad esempio:
- miglioramento della tecnologia e organizzazione della produzione, sua automazione;
- applicazione di metodi strumentali di controllo della qualità del prodotto con campioni statisticamente validati;
- formazione di elementi e sistemi.
Questi metodi per migliorare l'affidabilità dovrebbero essere applicati tenendo conto dell'impatto di ciascuno di essi sulle prestazioni del sistema.
Per migliorare l'affidabilità dei sistemi durante il loro funzionamento, vengono utilizzati metodi basati sullo studio dell'esperienza operativa. Anche la qualificazione del personale di servizio è di grande importanza per aumentare l'affidabilità.

Lo stato del sistema è determinato dallo stato dei suoi elementi e dipende dalla sua struttura. La ridondanza viene utilizzata per migliorare l'affidabilità di sistemi ed elementi: la ridondanza è un metodo per garantire l'affidabilità di un oggetto attraverso l'uso di mezzi aggiuntivi e (o) capacità ridondanti rispetto al minimo necessario per svolgere le funzioni richieste. Riserva - una serie di fondi aggiuntivi e (o) opportunità utilizzati per la prenotazione.

Esistono tre modi per attivare una riserva:

• costante - in cui gli elementi funzionano alla pari dei principali;
• ridondanza sostitutiva - in cui l'elemento di backup viene introdotto nel sistema dopo il guasto di quello principale, tale ridondanza è detta attiva e richiede l'utilizzo di dispositivi di commutazione;
• ridondanza scorrevole - ridondanza per sostituzione, in cui un gruppo degli elementi principali del sistema è supportato da uno o più elementi di riserva, ciascuno dei quali può sostituire qualsiasi elemento principale guasto in questo gruppo.

4.2 Costruire un circuito con maggiore affidabilità

Lo schema a blocchi che ci viene fornito:

Riso. 5 - Schema a blocchi

Gli elementi 1 e 18 sono i più inaffidabili, poiché se uno di essi si guasta, l'intero sistema fallirà.

Diagramma strutturale di maggiore affidabilità utilizzando la ridondanza di sostituzione:

Riso. 6 - Schema strutturale ad affidabilità aumentata

5. conclusione

La ridondanza per sostituzione è un modo più conveniente per aumentare l'affidabilità del sistema.

I suoi vantaggi:

1. Significativo aumento del tempo di attività del sistema
2. Piccolo numero di elementi di ricambio
3. Miglioramento della manutenibilità (perché si sa esattamente quale elemento ha fallito).

Gli svantaggi di questo tipo di prenotazione sono che:

1. Se viene rilevato un errore, è necessario interrompere il funzionamento del software principale per rilevare l'elemento difettoso ed eliminarlo dal lavoro.
2. Il software diventa più complesso a causa del fatto che è necessario un programma speciale per il rilevamento di elementi difettosi
3. Il sistema non è in grado di rilevare un errore se gli elementi principale e di backup si guastano contemporaneamente.

6. Conclusione

In questo corso è stato effettuato il calcolo della probabilità di funzionamento senza guasti di un sistema complesso. Sulla base del diagramma a blocchi, sono stati costruiti un albero dei guasti e un albero degli eventi. Sono stati anche considerati metodi per migliorare l'affidabilità e, sulla base della ridondanza, è stato costruito uno schema strutturale con maggiore affidabilità, è stata effettuata un'analisi dei vantaggi e degli svantaggi del metodo selezionato per migliorare l'affidabilità.

Elenco della letteratura usata

1. Polovko, AM Fondamenti di teoria dell'affidabilità / A.M. Polovko, S.V. Gurov - SPb.: BHV - Pietroburgo, 2006.-S.
2. Affidabilità dei sistemi tecnici: libro di consultazione / Yu.K. Biliaev; VA Bogatyrev
3. Affidabilità dei sistemi tecnici [risorsa elettronica]: libro di testo elettronico. - Modalità di accesso: http://www.kmtt43.ru/pages/technical/files/pedsostav/krs/Nadejnost"%20tehnicheskih%20sistem.pdf
4. GOST 27.301 - 95 Affidabilità in ingegneria. Calcolo dell'affidabilità. Disposizioni di base
5. Concetti di base della teoria dell'affidabilità [risorsa elettronica]: libro di testo elettronico. - Modalità di accesso: http://www. obz. it / sopra/4-1. html(Accesso 13.02.2017)
6. GOST R 27.002-2009 Affidabilità nell'ingegneria. Termini e definizioni.

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Termini affidabilità, sicurezza, pericolo e rischio spesso mescolati, con i loro significati sovrapposti. Spesso termini analisi di sicurezza o analisi dei rischi sono usati come termini equivalenti. Insieme al termine analisi di affidabilità si riferiscono allo studio dell'operabilità, dei guasti alle apparecchiature, della perdita di operabilità e del processo in cui si verificano.

Garantire l'affidabilità dei sistemi copre un'ampia varietà di aspetti dell'attività umana. L'affidabilità è una delle caratteristiche più importanti prese in considerazione nelle fasi di sviluppo, progettazione e funzionamento di vari sistemi tecnici.

Con lo sviluppo e la complicazione della tecnologia, il problema della sua affidabilità si è approfondito e sviluppato. Lo studio delle cause che causano guasti agli oggetti, la determinazione dei modelli a cui obbediscono, lo sviluppo di un metodo per verificare l'affidabilità dei prodotti e metodi per monitorare l'affidabilità, metodi di calcolo e test, trovare modi e mezzi per migliorare l'affidabilità - sono oggetto di ricerca di affidabilità.

Se l'analisi è necessaria per determinare i parametri che caratterizzano la sicurezza, è necessario considerare la possibilità di danni alle apparecchiature stesse o altri danni da esse causati oltre a guasti alle apparecchiature e malfunzionamenti del sistema. Se in questa fase dell'analisi di sicurezza si presume la possibilità di guasti al sistema, viene eseguita un'analisi dei rischi per determinare le conseguenze dei guasti in termini di danni alle apparecchiature e conseguenze per le persone nelle vicinanze.

La scienza dell'affidabilità è una scienza complessa e si sviluppa in stretta interazione con altre scienze, come la fisica, la chimica, la matematica, ecc., il che è particolarmente evidente quando si determina l'affidabilità di sistemi di grande scala e complessità.

Quando si studiano i problemi di affidabilità, viene considerata un'ampia varietà di oggetti: prodotti, strutture, sistemi con i loro sottosistemi. L'affidabilità di un prodotto dipende dall'affidabilità dei suoi elementi e maggiore è la loro affidabilità, maggiore è l'affidabilità dell'intero prodotto.

La teoria dell'affidabilità si basa su un insieme di vari concetti, definizioni, termini e indicatori che sono rigorosamente regolati negli standard statali (GOST).

Sistemaè un oggetto tecnico atto a svolgere determinate funzioni.

Vengono chiamate parti separate del sistema (strutturalmente isolate, di regola). elementi.

Tuttavia, va notato che lo stesso oggetto, a seconda del compito che il progettista (ricercatore, progettista, sviluppatore) vuole risolvere, può essere considerato come un sistema o come un elemento. Ad esempio, una stazione radio è generalmente vista come un sistema. Tuttavia, può diventare un elemento di un oggetto più grande: una linea di relè radio, considerata come un sistema. Pertanto, può essere data una definizione più completa di un elemento.

Elemento- si tratta di un oggetto che è la parte più semplice del sistema, le cui singole parti non sono di interesse autonomo nell'ambito di una particolare considerazione.

Dal punto di vista della teoria dell'affidabilità, qualsiasi oggetto tecnico (sistema, dispositivo, elemento) può essere caratterizzato dalle sue proprietà, condizioni tecniche e adattabilità al recupero dopo una perdita di prestazioni (Fig. 1).

Affidabilità la proprietà di un oggetto di conservare nel tempo entro i limiti stabiliti i valori di tutti i parametri che caratterizzano la capacità di svolgere le funzioni richieste in determinate modalità e condizioni di utilizzo, manutenzione, conservazione e trasporto. L'insufficiente affidabilità della struttura comporta enormi costi di riparazione, fermi macchina, interruzione della fornitura di elettricità, acqua, gas, veicoli alla popolazione, mancato adempimento di compiti importanti, a volte incidenti associati a grandi perdite economiche, distruzione di grandi strutture e vittime umane. Minore è l'affidabilità delle macchine, più grandi lotti devono essere prodotti, il che porta a un consumo eccessivo di metallo, un aumento della capacità di produzione e una sopravvalutazione dei costi di riparazione e funzionamento.

Figura 1 - Caratteristiche principali del veicolo

L'affidabilità di un oggetto è immobile complesso, sono valutati in base a quattro indicatori: affidabilità, durabilità, manutenibilità e persistenza, o da una combinazione di queste proprietà.

Affidabilità - la proprietà di un oggetto di rimanere operativo ininterrottamente per un certo tempo o per un certo tempo di funzionamento. Questa proprietà è particolarmente importante per le macchine, il cui guasto è associato a un pericolo per la vita umana. L'affidabilità è inerente a un oggetto in una qualsiasi delle possibili modalità della sua esistenza, anche durante lo stoccaggio e il trasporto.

Durata - la proprietà di un oggetto di mantenere uno stato di funzionamento fino al raggiungimento dello stato limite con il sistema di manutenzione e riparazione stabilito.

Contrariamente all'affidabilità, la durata è caratterizzata dalla durata del funzionamento dell'oggetto in termini di tempo di funzionamento totale, interrotto da periodi per ripristinarne le prestazioni in caso di riparazioni e manutenzioni programmate e non programmate.

Stato limite - lo stato dell'oggetto, in cui il suo ulteriore funzionamento è inaccettabile o impraticabile, o il ripristino del suo stato operativo è impossibile o impraticabile.

Manutenibilità - proprietà di un oggetto, che consiste nella sua adattabilità al mantenimento e al ripristino dello stato di funzionamento attraverso la manutenzione e la riparazione. L'importanza della manutenibilità dei sistemi tecnici è determinata dagli enormi costi di riparazione delle macchine.

Persistenza - la proprietà di un oggetto di mantenere, entro determinati limiti, i valori dei parametri che caratterizzano la capacità di un oggetto di svolgere le funzioni richieste durante e dopo lo stoccaggio e (o) il trasporto. Il ruolo pratico di questa proprietà è ottimo per parti, assiemi e meccanismi conservati in un set di accessori di ricambio.

Gli oggetti sono divisi in irrecuperabile, che non possono essere riparati dal consumatore e devono essere sostituiti (ad esempio lampadine, cuscinetti, resistenze, ecc.), e recuperabile, che possono essere ripristinati dal consumatore (ad esempio un televisore, un'auto, un trattore, una macchina utensile, ecc.).

L'affidabilità di un oggetto è caratterizzata dai seguenti stati: riparabile, difettoso, funzionante, non funzionante.

Condizioni di lavoro - tale stato dell'oggetto, in cui soddisfa tutti i requisiti della documentazione normativa e tecnica e (o) di progettazione (progetto).

Il prodotto corretto deve funzionare.

Stato difettoso - tale stato dell'oggetto in cui non soddisfa almeno uno dei requisiti della documentazione normativa e tecnica e (o) progettuale (progettuale). Ci sono errori che non portano a errori e errori che portano a errori. Ad esempio, un danno al colore di un'auto indica la sua condizione difettosa, ma un'auto del genere è operativa.

condizioni di lavoro chiamare tale stato dell'oggetto in cui è in grado di svolgere le funzioni specificate che soddisfano i requisiti della documentazione normativa e tecnica e (o) di progettazione (progetto).

Anche un prodotto non funzionante è difettoso.

Il concetto di manutenibilità è più ampio del concetto di prestazione. Un veicolo difettoso può essere funzionante e inutilizzabile: tutto dipende da quale requisito della NTD non soddisfa questo veicolo. Quindi, ad esempio, se l'involucro o il telaio sono piegati, la loro vernice è rotta, l'isolamento dei conduttori è danneggiato, ma i parametri dell'attrezzatura rientrano nell'intervallo normale, il veicolo è considerato difettoso, ma allo stesso tempo operabile.

Figura 2 - Classificazione degli oggetti TS

Lo scienziato Dunin-Barkovsky ha dato la seguente definizione del termine "affidabilità tecnologica": il livello dei parametri di uscita della qualità del prodotto fabbricato entro il tempo richiesto. Quindi A. S. Pronikov ha introdotto il concetto di "affidabilità dei processi tecnologici". Scrive che "una percentuale maggiore di guasti di varie macchine è associata a un'insufficiente affidabilità del processo tecnologico", che ... "il processo tecnologico deve essere affidabile, cioè evitare tali indicatori che possono influenzare la qualità dei prodotti fabbricati. Le questioni della valutazione dell'affidabilità dei processi tecnologici e dell'affidabilità sono considerate anche nei lavori di PI Bobrik, AL Meerov e altri, e solo dal punto di vista della capacità dei sistemi tecnologici, dei processi e delle operazioni di garantire (entro un determinato tempo ) la fabbricazione di prodotti con indicatori di qualità conformi ai requisiti stabiliti.

Ma è ovvio che un cambiamento delle caratteristiche dei sistemi tecnologici nel tempo può portare a un cambiamento non solo nella qualità dei prodotti manifatturieri, ma anche nella produttività. I guasti dei sistemi tecnologici nella maggior parte dei casi non portano alla comparsa di prodotti difettosi, ma a un ritardo nell'esecuzione dell'attività, che influisce sulla produttività dell'attrezzatura. Pertanto, nel caratterizzare la proprietà dell'affidabilità dei sistemi tecnologici, è consigliabile considerarla dal punto di vista dell'adempimento dei compiti sia in termini di indicatori di qualità che in termini di volume dei prodotti fabbricati.

Pertanto, nella letteratura tecnica, le questioni relative all'applicazione dei metodi della teoria dell'affidabilità all'analisi delle proprietà dei sistemi tecnologici per garantire la fabbricazione di prodotti in conformità con i requisiti della documentazione tecnica e nel volume prescritto hanno ricevuto un'ampia copertura.

Un sistema tecnologico è un insieme di apparecchiature tecnologiche, impianti di produzione e, in generale, esecutori, necessari e sufficienti per eseguire determinati processi e operazioni tecnologiche ed è in uno stato di preparazione al funzionamento o in uno stato di funzionamento conforme ai requisiti di documentazione tecnica. Pertanto, possiamo considerare un sistema tecnologico per eseguire un'operazione e un sistema tecnologico per eseguire un processo costituito da operazioni separate.

Il sistema tecnologico comprende elementi per i quali è richiesta la presenza di collegamenti funzionali per garantire il flusso dei processi tecnologici per la realizzazione dei prodotti. Un caso speciale di tali connessioni sono le connessioni cinematiche tra i singoli elementi (ad esempio, nel sistema macchina utensile - attrezzatura - utensile - parte).

L'affidabilità del sistema tecnologico è proprietà del sistema tecnologico per svolgere le funzioni specificate, mantenendo gli indicatori di qualità e il ritmo di rilascio di prodotti idonei per i periodi di funzionamento richiesti o il tempo di funzionamento richiesto. Il ritmo di rilascio è il numero di prodotti di un certo nome, dimensione e design, prodotti per unità di tempo.

I concetti di "affidabilità tecnologica di processo" e "affidabilità tecnologica di funzionamento" indicano l'affidabilità di un sistema tecnologico che garantisce il funzionamento del processo o dell'operazione in esame in conformità con i requisiti della documentazione tecnica.

Dalle definizioni deriva che un sistema tecnologico può essere considerato affidabile se assicura l'adempimento del compito in termini di qualità dei manufatti o manufatti e in termini di parametri di prestazione.

I parametri e le proprietà di un sistema tecnologico e dei suoi elementi cambiano durante il funzionamento, cioè nel corso di un processo tecnologico o di un'operazione. Pertanto, il sistema tecnologico in un determinato momento può trovarsi in uno stato operativo o non operativo.

Quando si conduce una ricerca, è possibile valutare le prestazioni del sistema sia separatamente, per la sua capacità di fornire il livello richiesto di qualità dei prodotti fabbricati e parametri di prestazione, sia per entrambe le proprietà contemporaneamente, tenendo conto della relazione tra loro.

Il sistema tecnologico è operabile in termini di parametri di qualità se assicura la fabbricazione di prodotti con indicatori di qualità che soddisfino i requisiti della documentazione tecnica, ed è operabile in termini di parametri di prestazione se assicura il ritmo di rilascio stabilito.

Violazioni separate nel sistema tecnologico saranno classificate come danni se trasferiscono il sistema da uno stato sano a uno difettoso e come guasti se trasferiscono il sistema da uno stato operativo a uno non funzionante.

Pertanto, il guasto del sistema tecnologico è un evento consistente nella perdita di operatività.

I guasti nei sistemi tecnologici possono essere improvvisi e graduali. I guasti graduali comprendono guasti causati dalla natura irregolare o discreta di cambiamenti nello stato del sistema tecnologico e che portano a una graduale perdita di prestazioni (usura delle guide della macchina, degli utensili, dei dispositivi, delle deformazioni termiche, dell'invecchiamento del materiale delle parti dell'attrezzatura di base, ecc. .). I guasti improvvisi sono causati da violazioni individuali, il cui momento in cui si verificano è quasi impossibile da prevedere (rottura dell'utensile, errore del regolatore nell'impostazione dell'attrezzatura, difetti del materiale o dei pezzi, ecc.).

In futuro, tali guasti graduali e improvvisi saranno classificati come guasti dovuti allo stato del sistema, ovvero guasti interni. Ma i sistemi tecnologici delle singole operazioni o processi possono trovarsi in uno stato di inoperabilità anche a causa di fattori esterni (mancanza di corrente, danneggiamento dei locali, mancanza di materiale, pezzi in lavorazione, ecc.). Ovviamente fattori esterni portano ad una diminuzione dell'affidabilità in termini di parametri prestazionali. I guasti esterni dovrebbero includere anche i tempi di fermo dei sistemi tecnologici dovuti a motivi organizzativi.

Per risolvere il problema dell'aumento dell'affidabilità delle macchine e dei meccanismi, è necessario non solo affermare il fatto di guasto, ma considerare ogni caso di guasto prematuro come un evento e stabilire la vera causa del guasto. L'analisi dovrebbe iniziare identificando la posizione dell'errore. Ogni tipo di danno o guasto ha diverse forme di manifestazione. Tutte le cause di guasto possono essere assegnate a uno dei seguenti tre gruppi principali:

Errori di progettazione e fabbricazione;

Errori di funzionamento;

Cause esterne, cioè ragioni che non dipendono direttamente dal prodotto o dall'assieme in questione.

Difetti di progettazione tipici sono: protezione insufficiente delle unità di attrito, presenza di concentratori di sollecitazioni, calcolo errato della capacità portante, scelta errata dei materiali, ecc. I difetti tecnologici più tipici includono: difetti dovuti alla composizione errata del materiale, difetti di fusione e fabbricazione di grezzi, lavorazioni meccaniche, ecc. Le principali cause operative di guasti e danni sono: violazione delle condizioni d'uso; manutenzione impropria; la presenza di sovraccarichi e carichi imprevisti causati da disturbi nell'alimentazione, l'influenza di guasti correlati (danni secondari), l'influenza di fenomeni naturali, l'ingresso di corpi estranei nel meccanismo, ecc.

Tale classificazione consente solo di attribuire l'inadempimento registrato ad uno dei motivi sopra indicati. Il compito è garantire la progettazione di prodotti con una durata specificata, conoscendo la causa fisica della distruzione. Pertanto, è importante trarre una conclusione preliminare corretta sulle cause della distruzione in base all'aspetto della parte distrutta.

Quando si risolve qualsiasi problema di valutazione dell'affidabilità dei sistemi tecnologici, vengono presi in considerazione i seguenti prerequisiti:

1) L'affidabilità dei sistemi tecnologici dovrebbe essere valutata solo da quei parametri e indicatori della qualità dei prodotti fabbricati, il cui livello dipende dall'operazione in questione. Ad esempio, durante la rettifica di un albero, solo una superficie è soggetta a lavorazione e il resto non cambia. Pertanto, la valutazione dell'affidabilità di tale operazione di rettifica dipende dalle condizioni per garantire la dimensione e la rugosità richieste solo della superficie lavorata.

Molti indicatori di ergonomia ed estetica tecnica sono determinati in modo univoco dal design del prodotto e non dipendono dall'affidabilità delle operazioni tecnologiche (ad esempio, posizione e numero di punti di lubrificazione nel prodotto fabbricato, visibilità, ecc.). Pertanto, nel calcolare l'affidabilità delle operazioni tecnologiche, non dovrebbero essere presi in considerazione tali indicatori della qualità del prodotto finito.

2) Nel calcolare l'affidabilità dei sistemi tecnologici, si dovrebbe partire dal fatto che la documentazione di progettazione specifica chiaramente i valori nominali e gli indicatori di qualità del prodotto finito. Quando si valuta l'affidabilità delle operazioni tecnologiche (sia nel processo di preparazione tecnologica della produzione che nella produzione di massa), si dovrebbe solo tenere conto di come il processo di fabbricazione garantisce la conformità ai requisiti stabiliti e non considerare il rispetto dell'attuale livello di indicatori previsti giù nella documentazione di progetto. Ciò significa che il processo tecnologico può avere un'elevata affidabilità, sebbene i prodotti ottenuti durante la sua implementazione possano appartenere alla seconda categoria di qualità.

3) Nel valutare l'affidabilità dei sistemi tecnologici nelle condizioni di produzione in serie, si dovrebbe procedere dai percorsi tecnologici, dalle modalità e dai mezzi delle apparecchiature tecnologiche specificati nella documentazione tecnologica.

4) Lo sviluppo delle operazioni e dei processi tecnologici in termini di indicatori di affidabilità nella fase di pre-produzione dovrebbe essere effettuato trovando la migliore soluzione tecnologica in termini di criteri economici e probabilità di completare l'attività in termini di indicatori di qualità dei prodotti fabbricati e parametri di prestazione.

La valutazione dell'affidabilità dei sistemi tecnologici si riduce ad una valutazione differenziata degli indicatori di affidabilità, durabilità e manutenibilità o al calcolo, se necessario, di indicatori complessi che caratterizzano simultaneamente tutte le proprietà composite dell'affidabilità.

La valutazione dell'affidabilità si riduce alla definizione:

Le probabilità che il processo tecnologico (o l'operazione) in esame assicuri la fabbricazione di prodotti in conformità con gli indicatori di qualità richiesti dalla documentazione tecnica entro un determinato intervallo di tempo senza interruzioni forzate assicurando un determinato volume di produzione per unità di tempo (lancio ritmo);

Tempo medio per il fallimento;

Parametro del flusso di rimbalzo.

Quando si valutano gli indicatori di affidabilità, non vengono presi in considerazione i tempi di fermo forzato delle apparecchiature per motivi organizzativi.

Per le operazioni tecnologiche continue, il tempo di funzionamento è inteso come durata del lavoro (h); per operazioni tecnologiche discrete (taglio, stampaggio, ecc.) - il numero di parti lavorate o il numero di barre lavorate (nella fabbricazione di parti da materiale da barra).

Quando si valuta l'affidabilità delle linee automatiche, nonché le operazioni tecnologiche, il numero di parti prodotte dopo l'operazione di finitura viene preso come unità di tempo di funzionamento.

L'operazione di controllo è da considerarsi parte integrante delle relative operazioni tecnologiche.

Un guasto del sistema tecnologico in termini di indicatori di qualità non deve essere considerato una deviazione dai requisiti della documentazione tecnica per uno degli indicatori di qualità che si sono verificati dopo l'operazione di elaborazione, individuata durante l'operazione di controllo, a seguito della quale la parte difettosa è stato isolato o inviato per la revisione (elaborazione). Quando si valuta l'affidabilità in termini di produttività, il tempo necessario per fabbricare prodotti difettosi dovrebbe essere considerato come il tempo impiegato per eliminare il guasto.

Per prodotti costosi e laboriosi da produrre, l'affidabilità deve essere valutata per l'operazione di elaborazione e separatamente per l'operazione di controllo.

La valutazione della durabilità si riduce alla definizione:

La durata del calendario del funzionamento dell'impianto tecnologico fino al guasto, alla revisione, tra le riparazioni, fino alla completa sostituzione;

Tempo di funzionamento del sistema fino agli stessi periodi.

La valutazione della manutenibilità del sistema tecnologico si riduce a:

Alla definizione di indicatori che caratterizzino la durata e il costo di individuazione ed eliminazione dei guasti;

Stabilire il tempo necessario per mettere in funzione l'impianto;

All'eliminazione degli indicatori che caratterizzano l'intensità del lavoro e il costo delle operazioni di manutenzione degli impianti tecnologici, adeguamenti, cambi utensile.

La valutazione dell'affidabilità dei sistemi tecnologici viene effettuata calcolando gli indicatori di affidabilità nelle fasi di preparazione tecnologica della produzione, produzione in serie, nonché dopo importanti riparazioni o ammodernamento degli elementi più importanti dei sistemi tecnologici.

L'obiettivo principale delle valutazioni dell'affidabilità del sistema tecnologico è portare i processi tecnologici a uno stato che garantisca la fabbricazione di prodotti in conformità con i parametri e gli indicatori di qualità stabiliti nella documentazione tecnica, garantendo al contempo la massima produttività e perdite minime da difetti. A seconda della fase delle valutazioni, possono essere risolti compiti particolari:

Durante la pianificazione: la definizione di volumi di produzione di singole sezioni e officine, la definizione di standard di precisione economicamente giustificati;

Durante la preparazione tecnologica della produzione - la scelta di processi tecnologici ottimali (scelta delle modalità di elaborazione, creazione di luoghi per le operazioni di controllo nel processo tecnologico e piani di controllo);

Nella produzione in serie - determinare la conformità dei parametri del sistema tecnologico ai requisiti stabiliti, identificare i fattori negativi e sviluppare misure per migliorare l'affidabilità o l'accuratezza e la stabilità dei processi tecnologici;

Dopo aver eseguito le riparazioni dei sistemi tecnologici - valutazione della qualità delle riparazioni.

Le stesse modalità possono essere utilizzate per organizzare le prove di accettazione dopo la riparazione degli elementi principali degli impianti tecnologici o dopo il loro ammodernamento.

I seguenti prerequisiti possono essere utilizzati come base per lo sviluppo moderno di lavori sulla teoria dell'affidabilità:

La maggior parte dei guasti che si verificano durante il funzionamento dei prodotti potrebbero essere previsti in anticipo, quindi non possono essere considerati casuali;

La maggior parte dei guasti improvvisi è spiegata da difetti ed errori nella progettazione, produzione e assemblaggio, quindi è necessario non solo dichiarare i fatti della comparsa di guasti improvvisi, ma sviluppare metodi che ne escludano la possibilità;

La maggior parte dei metodi di controllo industriale non rileva effettivamente i difetti; occorrono nuove modalità di controllo, che consentano di prevedere i momenti di accadimento dei guasti al fine di adottare tempestivamente le misure necessarie, escludendo la natura repentina dei guasti;

L'affidabilità dei sistemi tecnici dovrebbe essere valutata in fase di progettazione;

La gestione dell'affidabilità dovrebbe essere completa e garantita nelle fasi di progettazione, produzione, funzionamento e riparazione.

Indicatori di affidabilità nominare le caratteristiche quantitative di una o più proprietà dell'oggetto che ne costituiscono l'affidabilità. I valori degli indicatori di affidabilità sono ottenuti dai risultati di prove o operazioni. In base alla recuperabilità dei prodotti, gli indicatori di affidabilità sono suddivisi in indicatori di prodotti non riparabili e indicatori di prodotti recuperabili.

Non recuperabile chiamano tale elemento che, dopo aver lavorato fino al primo guasto, viene sostituito con lo stesso elemento, poiché il suo ripristino in condizioni operative è impossibile. Esempi di elementi non recuperabili includono diodi, condensatori, triodi, microcircuiti, valvole idrauliche, squib, ecc.

I sistemi tecnici più complessi con una lunga durata sono recuperabile, vale a dire che i guasti del sistema che si verificano durante il funzionamento vengono eliminati durante le riparazioni. Le condizioni tecnicamente valide dei prodotti durante il funzionamento sono supportate da lavori preventivi e correttivi.

L'affidabilità dei prodotti, a seconda del loro scopo, può essere valutata utilizzando una parte degli indicatori di affidabilità o tutti gli indicatori.

Indicatori di affidabilità:

• - probabilità di funzionamento senza guasti - la probabilità che entro un dato tempo di funzionamento non si verifichi il guasto dell'oggetto;
• - tempo medio di fallimento - aspettativa matematica del tempo di funzionamento dell'oggetto al primo guasto;
• - tempo medio di fallimento - il rapporto tra il tempo di funzionamento totale dell'oggetto restaurato e l'aspettativa matematica del numero dei suoi guasti durante questo tempo di funzionamento;
• - tasso di fallimento - la densità condizionata della probabilità che si verifichi un guasto di un oggetto, determinata a condizione che il guasto non si sia verificato prima del punto temporale considerato. Questo indicatore si riferisce ai prodotti non riparabili.

indicatori di durabilità. Gli indicatori quantitativi della durabilità dei prodotti restaurati sono divisi in due gruppi.

• 1) Indicatori relativi alla vita utile del prodotto:
  • - tutta la vita - durata del funzionamento del calendario dall'inizio del funzionamento dell'oggetto o dalla sua ripresa dopo la riparazione fino al passaggio allo stato limite;
  • - vita media di servizio- aspettativa matematica della vita utile;
  • - vita utile fino alla prima revisione dell'unità o assemblaggio - questa è la durata dell'operazione prima della riparazione eseguita per ripristinare la funzionalità e il ripristino completo o prossimo al completo della risorsa del prodotto con la sostituzione o il ripristino di qualsiasi sua parte, comprese quelle di base;
  • - durata tra le revisioni, dipendendo principalmente dalla qualità della riparazione, cioè dalla misura in cui la loro risorsa è stata ripristinata;
  • - vita di servizio totale- ego calendario durata del funzionamento del sistema tecnico dall'inizio dell'operazione all'abbattimento, tenendo conto del tempo di funzionamento dopo la riparazione;
  • - vita percentuale gamma- durata calendario dell'operazione, durante la quale l'oggetto non raggiungerà lo stato limite con una probabilità y, espressa in percentuale.
• 2) Indicatori relativi alla risorsa del prodotto:
  • - risorsa- il tempo di funzionamento totale dell'oggetto dall'inizio del suo funzionamento o dal suo rinnovo dopo la riparazione fino al passaggio allo stato limite.
  • - risorsa media - aspettativa matematica della risorsa; per i sistemi tecnici viene utilizzata una risorsa tecnica come criterio di durabilità;
  • - risorsa assegnata- tempo totale di esercizio, al raggiungimento del quale l'esercizio dell'impianto deve essere interrotto, indipendentemente dalle sue condizioni tecniche;
  • - risorsa percentuale gamma- tempo totale durante il quale l'oggetto non raggiunge lo stato limite con una determinata probabilità y, espresso in percentuale.

Le unità per misurare la risorsa vengono scelte per ogni settore e per ogni classe di macchine, unità e strutture separatamente.

Indicatori completi di affidabilità. Il coefficiente di utilizzo tecnico può servire come indicatore che determina la durabilità di un sistema, un oggetto, una macchina.

Coefficiente di utilizzazione tecnica - il rapporto tra l'aspettativa matematica del tempo totale in cui l'oggetto è in condizioni di lavoro per un certo periodo di funzionamento e l'aspettativa matematica del tempo totale in cui l'oggetto è in condizioni di lavoro e tutti i tempi di fermo per riparazione e manutenzione. Viene chiamato il coefficiente di utilizzazione tecnica, rilevato nel periodo tra le riparazioni programmate e la manutenzione fattore di prontezza, che valuta i fermi macchina imprevisti e che le attività di riparazione e manutenzione programmate non svolgono pienamente il loro ruolo.

Un indicatore dell'affidabilità di un elemento non recuperabile o dell'intero sistema è probabilità di funzionamento senza guasti P(t) per un dato tempo / o funzione di affidabilità, che è la funzione inversa della funzione di distribuzione:

P(t) = l-F(t) = P(r>t),

dove Р(/) è la probabilità di guasto dell'elemento prima del momento /; t è il tempo di funzionamento dell'elemento irrecuperabile.

Graficamente, la funzione di affidabilità è una curva monotonicamente decrescente (Fig. 6.7); a / = O P(1\u003d 0) \u003d 1, quando / - "o P(1= oo) = 0.

Riso. 6.7.

In generale, la probabilità di funzionamento esente da cedimento P(0 degli elementi strutturali testati è definita come il rapporto tra il numero di elementi rimasti in servizio al termine del tempo di prova e il numero iniziale di elementi sottoposti a prova:

/>(*) = (ЛГ - „)/#,

dove n- il numero iniziale di elementi testati; P- il numero di elementi falliti per V, N - n = n 0- il numero di elementi che hanno mantenuto la performance.

Valore P(t) e probabilità di fallimento F(t) in un momento T legati dal rapporto

P(t) + F(t)-,

dove F(t) = l - P(t) o F(t) = -n 0 / N.

Il motivo del verificarsi di guasti improvvisi non è correlato a un cambiamento nello stato dell'oggetto e nel tempo della sua precedente operazione, ma dipende dal livello delle influenze esterne. Si valutano i guasti improvvisi tasso di fallimento A(0 - la probabilità che si verifichi un guasto nell'unità di tempo, a condizione che fino a questo momento il guasto non si sia verificato. In generale, la probabilità di un funzionamento senza guasti può essere espressa in termini di tasso di guasto A. (/):

P(t) = esp

L'indicatore A(0 è misurato dal numero di guasti per unità di tempo (h "). Usando questa espressione, puoi ottenere una formula per la probabilità di funzionamento senza guasti di qualsiasi elemento di un sistema tecnico per qualsiasi distribuzione nota del tempo tra guasti La funzione A (/) può essere determinata dai risultati del test Numerosi dati sperimentali mostrano che per molti elementi il ​​grafico della funzione A (7) ha una forma "a depressione" (Fig. 6.8).

Riso. 6.8.

dal tempo di funzionamento /

L'analisi del grafico mostra che il tempo di prova può essere suddiviso condizionatamente in tre periodi. Nel primo, la funzione A(/) ha valori elevati. Questo periodo di rodaggio o il periodo di inadempimento anticipato per vizi latenti. Viene chiamato il secondo periodo periodo di normale funzionamento. Questo periodo è caratterizzato da un tasso di fallimento costante. L'ultimo, terzo periodo è periodo di invecchiamento. Poiché il periodo di normale funzionamento è quello principale, nei calcoli di affidabilità viene preso k(t) - cost. In questo caso, con una legge di distribuzione esponenziale, la funzione di affidabilità ha la forma:

P = esp

P(/) = exp[-(?1, + A. 2

Una delle caratteristiche più importanti dell'affidabilità del sistema è vita media oggetto che viene valutato utilizzando l'espressione:

r 0 \u003d | p (^ \u003d / ex p (-ML L \u003d m-0 0 ^

Pertanto, la funzione di affidabilità può essere scritta come segue:

/ 5 (/) = exp(-/ / r 0).

Se il tempo di funzionamento dell'elemento è breve rispetto al tempo di "vita" medio, è possibile utilizzare una formula approssimativa:

Nel caso di una distribuzione esponenziale, la “vita” media del sistema è uguale a

LA,] + LA, + ... + LA. ((

Esempio 6.4. Determinare la "vita" media del sistema per un periodo di tempo io= 10 h, se è noto che il sistema è composto da cinque elementi con tassi di guasto corrispondenti, h-1: ^ = 2 10 e; a 2 = 5 10 "5; X, 3 = 10" 5; X, 4 = 20 KG 5; A-5 - 50 10 "5. I risultati del test hanno rilevato che la distribuzione del tempo tra i guasti obbedisce a una legge esponenziale.

Soluzione. Tenendo conto della legge esponenziale della distribuzione del tempo tra i guasti, determiniamo la probabilità di un'operazione no-failure:

/'(?) \u003d exp "1-(I, + I, 2 + A, 3 + A. 4 + I. 5) \u003d

1 -(2 + 5 + 1 + 20 + 50)10“ 5 -10 = 0,992.

Nelle stesse condizioni determiniamo il tempo medio di "vita" del sistema:

• 1 I A / l I * « I A /
• 1 1 pag
• 1 / (2+ 5 + 1+ 20+ 50) 10 ~ 5 \u003d 10 5 / 78 \u003d 1282 ore.