Probleme și sarcini ale fiabilității LC. Conceptele de bază ale problemei și problema fiabilității TS sunt valabile și pentru sistemele laser LK. Determinarea experimentală a indicatorilor de fiabilitate LC este de multe ori mai dificilă decât măsurarea sau determinarea majorității parametrilor tehnici. Știința fiabilității studiază schimbarea indicatorilor de calitate ai produselor sub influența acelor motive care duc la modificări absolute ale proprietăților acestora.

Dacă această lucrare nu vă convine, există o listă de lucrări similare în partea de jos a paginii. De asemenea, puteți utiliza butonul de căutare

Curs 1. Introducere în fiabilitatea sistemelor tehnice (TS). Probleme și sarcini ale fiabilității LC.

Sistemele tehnice (TS) includ obiecte tehnice (produse, mașini, complexe tehnice) în scopuri militare și civile. Conceptele, problemele și problemele de bază ale fiabilității ES sunt valabile și pentru sistemele laser (LC).

În conformitate cu teoria modernă a fiabilitățiiFiabilitatea LC este capacitatea de a-și menține performanța în timp, adică starea în care complexul este capabil să îndeplinească funcțiile specificate, menținând în același timp valorile parametrilor specificati (caracteristicile tehnice) în limitele stabilite de documentația de reglementare și tehnică.

Un eveniment care constă într-o defecțiune, de ex. trecerea LC la o stare inoperabilă se numește eșec. Eșecul unui LC nu este doar o încetare imediată a funcționării, ci și o scădere inacceptabilă a caracteristicilor tehnice care determină eficacitatea sarcinii..

Diferite defecțiuni au consecințe diferite: de la abateri minore în funcționare până la situații de urgență.

Zonele de sănătate ale LC sunt împărțite în zona reală, care determină performanța necesară a produsului, și zona alocată, care este dictată de cerințele specificațiilor tehnice pentru parametrii individuali.

Performanța depinde de timpul de funcționare - cantitatea de muncă, care poate fi estimată în ore calendaristice, numărul de cicluri, numărul de impulsuri, kilometri, timpul de stocare etc..

Măsurarea timpului în ore calendaristice este tipică pentru cauze de funcționare defectuoasă a produsului precum coroziunea, acțiunea factorilor externi de temperatură și radiații.

Timpul până la eșec este o variabilă aleatorie.

Dacă durata produsului este reglementată și este o valoare deterministă, atunci se numește resursă instalată.

O resursă este un timp de funcționare până la starea limită specificată în documentația tehnică.

Durata de viață este durata calendaristică a funcționării LC până la starea limită, ținând cont de pauzele pentru întreținere și reparații.

Fiabilitatea, fiind una dintre principalele proprietăți care caracterizează calitatea complexului, este ea însăși caracterizată de o serie de proprietăți, dintre care principalele sunt fiabilitatea, durabilitatea, mentenabilitatea și capacitatea de depozitare.

Fiabilitate - proprietatea de a menține continuu o stare de funcționare pentru un anumit timp de funcționare fără a lua în considerare pauzele forțate.

Durabilitate - proprietatea LC de a menține performanța la starea limită cu pauzele necesare pentru întreținere și reparații.

Starea limită este o stare în care utilizarea ulterioară a LC în scopul propus este inacceptabilă din cauza cerinței de siguranță sau eficiență scăzută, inclusiv economică.

Trebuie remarcat faptul că durabilitatea și fiabilitatea nu sunt concepte identice, ele definesc aspecte diferite ale aceluiași fenomen. LK poate avea o fiabilitate ridicată și, în același timp, o durabilitate scăzută.

Mentenabilitatea - o proprietate a unui LC, care constă în adaptabilitatea acestuia la prevenirea, detectarea și eliminarea defecțiunilor și defecțiunilor prin efectuarea de întreținere și reparații.

Scopul întreținerii preventive este de a preveni apariția unei defecțiuni sau a unor condiții anormale de funcționare prin măsuri preventive, cum ar fi reglarea sau reglarea, lubrifierea, curățarea și unele acțiuni corective. Întreținerea preventivă poate include și înlocuirea componentelor sau elementelor care funcționează la limita lor.

Persistență - proprietatea unui LC de a menține o stare sănătoasă în procesul de stocare.

Astfel, fiabilitatea unui LC este o proprietate foarte specifică care depinde de un număr mare de factori variabili diferiți, dintre care mulți sunt aleatori și dificil de evaluat cu un singur indicator numeric. Determinarea experimentală a indicatorilor de fiabilitate LC este de multe ori mai dificilă decât măsurarea sau determinarea majorității parametrilor tehnici.

Fiabilitatea, care caracterizează schimbarea în timp a indicatorilor de calitate, este, așa cum ar fi, „dinamica calității”,dezvoltarea sa în timp. Prin urmare, fiabilitatea este proprietatea unui produs de a menține indicatorii de calitate solicitați pe toată perioada de utilizare.

Știința fiabilității studiază modificarea indicatorilor de calitate ai produselor sub influența acelor cauze care duc la modificări absolute ale proprietăților acestora.

Fiabilitatea unui produs este unul dintre principalii indicatori ai calității acestuia..

Dorința de a oferi un nivel ridicat de calitate și fiabilitate este principala forță motrice în crearea de produse noi și în funcționarea celor existente..

Principalele proprietăți de fiabilitate (funcționare fără defecțiuni, durabilitate, mentenanță și stocare) trebuie asigurate în toate etapele ciclului de viață LC.

La proiectareLC stabilește și fundamentează cerințele necesare de fiabilitate, care trebuie asigurate prin circuitul rațional și soluțiile de proiectare adoptate. În această etapă, sunt dezvoltate metode de protecție împotriva diferitelor efecte dăunătoare, sunt luate în considerare posibilitățile de restabilire automată a performanței pierdute și se evaluează aptitudinea pentru reparații și întreținere.

In fabricatie(în producție) fiabilitatea LC este asigurată și controlată, în funcție de calitatea pieselor de fabricație, metodele de control al produselor, capacitatea de a controla cursul procesului tehnologic, calitatea asamblarii, metodele de testare și reglarea fină. , și alți indicatori ai procesului tehnologic.

În timpul operațieiLK și-a dat seama de fiabilitatea sa. În același timp, depinde de modurile și condițiile de funcționare, de sistemul de reparații adoptat, de tehnologia de întreținere și de alți factori operaționali.

Metodele de îmbunătățire a calității și fiabilității TS, având un accent comun pentru toate sistemele tehnice, au de obicei anumite caracteristici specifice în funcție de proiectare, scop și cerințe tehnice care se aplică unui anumit eșantion.

În tabel. 1.1 prezintă clasificarea sistemelor tehnice (mașinilor) în funcție de scopul acestora. Acesta specifică cerințele de bază pentru caracteristicile tehnice ale vehiculelor pentru diverse scopuri.

Tabelul 1.1.

Nivelul de fiabilitate ar trebui să fie astfel încât la utilizarea TS în orice situație stipulată de condițiile tehnice (TS), să nu apară defecțiuni, de exemplu. performanța nu a fost afectată. În plus, în multe cazuri este de dorit să existe o marjă de siguranță pentru a crește rezistența la impacturi extreme atunci când sistemul tehnic intră în condiții neprevăzute de specificații.

În plus, este necesară o marjă de siguranță pentru a asigura performanța în condiții de uzură, ceea ce duce la o deteriorare treptată a performanței. Prin urmare, cu cât este mai mare marja de siguranță, cu atât mai mult timp, ceteris paribus, vehiculul va fi în stare de funcționare.

Nivelul insuficient de fiabilitate a vehiculului (atât nou, cât și „uzat”) poate duce la diverse consecințe în cazul în care performanța acestuia este afectată, dintre care principalele sunt:

1.- eșec catastrofalasociat cu moartea oamenilor (ca urmare a aviației sau a altor dezastre), defecțiuni ale echipamentelor militare în momente critice, distrugerea ireversibilă a mediului. Este suficient să ne amintim de astfel de evenimente tragice precum accidentul de la centrala nucleară de la Cernobîl sau moartea navei spațiale Challenger. Numeroase accidente și catastrofe au loc constant în lume.

De exemplu, statisticile arată că există aproximativ 1.200 de accidente majore pe nave în fiecare an în lume. Există peste 50 de focoase nucleare și mai mult de 10 reactoare nucleare pe fundul oceanelor lumii după accidente.

2. - defecțiune din cauza căreia vehiculul încetează să funcționeze ca urmare a defecțiunii uneia sau alteia unități (element), ceea ce duce la pierderi economice semnificative;

3.- scăderea eficienței muncii atunci când vehiculul este capabil să funcționeze, dar cu eficiență, productivitate, putere, precizie și alte caracteristici tehnice mai scăzute care au fost atinse pentru un produs nou.

Comportamentul TS din punct de vedere al fiabilității este asociat cu o schimbare în timp a parametrilor săi de „ieșire” care caracterizează scopul și calitatea urmărite.

Evaluarea fiabilității parametrice a TS și analiza cauzelor și consecințelor modificărilor caracteristicilor sale tehnice în timpul funcționării pe termen lung reprezintă fundamentul întregii probleme de fiabilitate.

Fonduri enorme sunt cheltuite în lume pentru a se asigura că parcul de mașini este în stare de funcționare. Crearea de întreprinderi de reparații și fabrici pentru fabricarea pieselor de schimb, utilizarea serviciilor multifuncționale pentru repararea și întreținerea mașinilor, inclusiv a sistemelor de informare, transport și aprovizionare - toate acestea sunt o consecință a faptului că mașinile își pierd eficiența din cauza uzurii, coroziunii, eșecului la oboseală și a altor procese care duc la „îmbătrânirea” mașinii.

Potrivit diverselor surse, se cheltuiesc de 5-10 ori mai mulți bani pentru repararea și întreținerea mașinilor pe toată perioada de funcționare a acestora decât pentru fabricarea unora noi.

În țările industrializate, aproximativ 4,5 din venitul național brut este cheltuit pentru frecarea, uzura și coroziunea îmbinărilor mobile ale produselor tehnice. Acest lucru are ca rezultat risipa de materii prime și energie în valoare totală de câteva sute de miliarde de dolari anual în întreaga lume.

Pierderile de la fiabilitatea insuficientă a mașinilor unice sunt deosebit de mari. Când eșuează din cauza unor circumstanțe neprevăzute, există un mare pericol de consecințe tragice pentru oameni și mediu.

Prin urmare, în întreaga lume se acordă din ce în ce mai multă atenție întreținerii și reparațiilor produselor industriale.

Prognoza pentru dezvoltarea industriilor de vârf arată că în anii 20 eu secolului, în majoritatea industriilor din domeniul exploatării și reparațiilor vor fi angajate până la 80 ... 90% din toate resursele de muncă.

Nivelul insuficient de fiabilitate a produsului duce la pierderi economice mari.

Siguranța funcționării vehiculului este o problemă complexă care include aspecte legate de activitățile umane, organizarea muncii, situația socio-politică (de exemplu, posibilitatea de sabotaj), pregătirea personalului și disciplina acestora. Fiabilitatea vehiculului, inclusiv comportamentul acestuia în situații extreme, este unul dintre principalii factori ai problemei de siguranță.

Defecțiunea și defecțiunea multor vehicule nu sunt legate doar de probleme de siguranță și de costuri economice, ci au și un impact direct asupra mediului și a situației ecologice de pe planeta noastră.

Funcționarea mașinilor, când caracteristicile acestora (de exemplu, eficiența, compoziția gazelor de eșapament, etanșeitatea, sarcinile dinamice, temperatură etc.) depășesc limitele admise, atunci când se efectuează reparații și întreținere a mașinilor, mai ales în circumstanțe neprevăzute sau în consecințele unui accident, duc la efecte nocive, adesea distructive, asupra biosferei, asupra naturii neînsuflețite, asupra atmosferei, asupra întregului mecanism de interacțiune din lumea din jurul nostru.

În problema creării de produse competitive și a găsirii celor mai eficiente modalități de vânzare a acestora, nivelul de fiabilitate al utilajelor furnizate consumatorului joacă un rol semnificativ.

Defectarea vehiculului în timpul utilizării, chiar dacă nu duce la consecințe grave, provoacă serioase prejudicii morale producătorului și subminează credibilitatea acestuia.

În cazul defecțiunilor vehiculelor în timpul funcționării sau depozitării acestora, producătorii sau organizațiile speciale sunt nevoiți să creeze o rețea extinsă de întreținere și reparații de urgență cu un sistem informațional adecvat, realizând satisfacerea la maximum a diferitelor solicitări ale consumatorilor. Cu cât este mai mare nivelul de fiabilitate al vehiculului garantat de producător, cu atât acesta va fi mai competitiv, ceteris paribus.

Luarea unei decizii cu privire la necesitatea îmbunătățirii nivelului atins de fiabilitate a TS ar trebui să se bazeze pe analiză economică. Nivelul modern de dezvoltare a tehnologiei face posibilă atingerea aproape oricăror indicatori de calitate și fiabilitate a produsului. Totul ține de costurile pentru atingerea obiectivului.

Astfel, este recomandabil să se creeze un TS foarte fiabil nu numai în funcție de cerințele de fiabilitate și prestigiu, ci și din punct de vedere al eficienței economice.

Odată cu creșterea costului de fabricație a unui vehicul nou, este necesar să se decidă ce proporție din aceste fonduri ar trebui utilizată pentru a îmbunătăți caracteristicile tehnice și ce proporție pentru a îmbunătăți fiabilitatea.

În condițiile dezvoltării intensive a ingineriei mecanice, practica cu diversele sale solicitări în domeniul proiectării, producției și exploatării ridică noi sarcini pentru știința fiabilității legate de prognoză, metode de testare a fiabilității și optimizarea proiectării după criterii de calitate și fiabilitate.

În același timp, oricât de diverse sunt TS și condițiile lor de funcționare, formarea indicatorilor de fiabilitate are loc conform legilor generale, se supune unei singure logici a evenimentelor, iar dezvăluirea acestor relații stă la baza evaluării, calculării și prezicerii. fiabilitate, precum și pentru construirea de sisteme de producție raționale, testare și exploatare.

Știința fiabilității studiază modelele de modificări ale indicatorilor de calitate a produselor de-a lungul timpului și, pe baza acesteia, sunt dezvoltate metode care asigură durata necesară și funcționarea fără defecțiuni a TS cu cel mai mic timp și bani.

Trebuie subliniat faptul că problemele atingerii unui anumit nivel de indicatori de calitate a mașinii - acuratețea, puterea, eficiența, productivitatea și altele a acestora - sunt de obicei luate în considerare de științe de ramură, iar „fiabilitatea” are în vedere procesul de modificare a acestor indicatori în timp.

În prezent, o abordare metodică bazată pe dezvoltarea modelelor parametrice de fiabilitate, care formalizează procesul de modificare a performanței ES în timp, câștigă din ce în ce mai multe poziții. Caracteristicile probabilistice ale acestui proces pot fi prezise în stadiile incipiente ale creării lor.

De aceea Principalele caracteristici ale aspectului științific al problemei fiabilității TS sunt acceptate:

• luând în considerare factorul timp, deoarece se estimează modificarea caracteristicilor inițiale ale vehiculului în timpul funcționării acestuia;

• combinarea metodelor probabilistice cu legile proceselor fizice;

• prognozarea unei posibile schimbări a stării obiectului în timpul funcționării acestuia;

• stabilirea unei legături între fiabilitatea vehiculului și indicatorii calității și performanței acestuia.

Sarcinile principale ale fiabilității includ:

• În faza de proiectare- calculul duratei de viață a principalelor elemente ale vehiculului (prin uzură, rezistența la oboseală), predicția fiabilității prin parametrii săi de ieșire, analiza opțiunilor și selectarea unui design rațional în ceea ce privește fiabilitatea, evaluarea modurilor de funcționare optime și a domeniului de aplicare, luând în considerare perioada specificată de funcționare.

• În stadiul de fabricațieun nou eșantion - crearea unui sistem de management al calității și fiabilității, asigurând fiabilitatea procesului tehnologic de fabricație a pieselor și ansamblurilor vehiculului, dezvoltarea metodelor de testare a probelor din punct de vedere al calității și fiabilității.

• În timpul fazei de operare- dezvoltarea unui sistem rațional de întreținere și reparare a vehiculelor, crearea de metode și instrumente de diagnosticare a stării vehiculului în timpul funcționării, realizarea unei baze de date cu informații privind fiabilitatea sistemului și a elementelor acestuia.

La rezolvarea diferitelor probleme de fiabilitate, este necesar, în primul rând, să se stabilească modul în care vehiculul se va comporta în timpul îndeplinirii funcțiilor sale și în interacțiunea cu mediul înconjurător, drept urmare, caracteristicile sale tehnice se vor modifica treptat.

Abordarea metodologică generală pentru rezolvarea acestor probleme este prezentată în fig. 1.1 sub forma unui model fizic și probabilistic pentru evaluarea fiabilității parametrice.

Orez. 1.1. Schema unui model fizic și probabilistic de evaluare a fiabilității parametrice.

Această schemă dezvăluie principalele relații cauză-efect care duc la o modificare (degradare) în timp a parametrilor de ieșire.

Degradarea stării vehiculului (mașinii) are loc deoarece în timpul funcționării toate tipurile de energie - mecanică, termică, chimică, electromagnetică - acționează asupra acestuia și provoacă în el procese reversibile și ireversibile care îi modifică caracteristicile inițiale.

Puteți specifica următoarele surse principale de efecte energetice asupra mașinii:

• acțiunea energiei mediului în care se află vehiculul în timpul funcționării, inclusiv a persoanei care acționează ca operator;

• sursele interne de energie asociate atât cu procesele de lucru care au loc în vehicul, cât și cu funcționarea unităților sale individuale;

• energia potențială care se acumulează în materialele și piesele vehiculului în procesul de fabricație a acestora (tensiuni interne la turnare, tensiuni de asamblare);

• impact asupra vehiculului în timpul lucrărilor de reparații și întreținere.

Principalele tipuri de energie care afectează performanța vehiculului includ:

• Energia mecanică, care nu numai că este transmisă prin toate legăturile vehiculului în timpul funcționării, dar acționează și asupra acesteia sub formă de sarcini statice și dinamice din interacțiunea cu mediul extern.

Forțele care apar în vehicul sunt determinate de natura procesului de lucru, de inerția pieselor mobile și de frecarea în perechile cinematice. Aceste forțe sunt funcții aleatorii ale timpului, deoarece natura apariției lor este asociată cu fenomene fizice complexe și cu moduri de funcționare variabile ale vehiculului. De exemplu, sarcinile în sistemele dinamice, cuplul motor, forțele asupra corpurilor de lucru ale mașinilor agricole, de construcții, textile și alte mașini, forțele de frecare în perechi cinematice etc., se modifică într-un interval destul de larg.

Energia mecanică dintr-un vehicul poate apărea și ca urmare a consumului de energie care a avut loc în timpul fabricării pieselor sale și a fost păstrată în acestea într-o formă potențială. De exemplu, deformarea pieselor în timpul redistribuirii tensiunilor interne după asamblarea ansamblului sau după tratamentul termic al piesei.

• Energia termică care acționează asupra vehiculului și a pieselor acestuia în timpul fluctuațiilor de temperatură ambientală, în timpul implementării procesului de lucru (în special efectele termice puternice apar în timpul funcționării motoarelor și a unui număr de mașini tehnologice), în timpul funcționării mecanismelor de acționare, electrice și dispozitive hidraulice.
• Energia chimică care afectează funcționarea vehiculului, de exemplu, prin coroziunea componentelor individuale în aer, care conține umiditate și componente agresive.

Dacă vehiculul funcționează în medii agresive (echipamente din industria chimică, nave, multe utilaje din industria textilă etc.), atunci efectele chimice determină procese care duc la distrugerea elementelor și ansamblurilor individuale.

• Energia nucleară (atomică) generată în procesul reacțiilor nucleare și care afectează materialele (în special în spațiu), modificându-le proprietățile.
• Energia electromagnetică sub formă de unde radio (oscilații electromagnetice), pătrunzând în întreg spațiul din jurul vehiculului și având un impact negativ asupra funcționării echipamentelor electronice, care este din ce în ce mai utilizat în sistemele moderne.
• Factorii biologici pot afecta, de asemenea, performanța vehiculului și pot provoca daune biologice, de exemplu, sub formă de biocoroziune metalică, atunci când pe suprafața acestuia se dezvoltă microorganisme (așa-numitele bacterii cu hidrogen). Aceste procese sunt deosebit de intense în țările tropicale, unde există microorganisme care nu numai că distrug anumite tipuri de materiale plastice, ci pot afecta și metalul.

Toate tipurile de energie care acționează asupra vehiculului și a unităților sale provoacă o serie de procese nedorite în acesta, creând condiții pentru deteriorarea caracteristicilor sale tehnice.

Unele dintre procesele care au loc în TS sunt reversibile. Procesele reversibile modifică temporar parametrii pieselor, ansamblurilor și întregului sistem în anumite limite, fără tendința de deteriorare progresivă. Cele mai caracteristice exemple de astfel de procese sunt deformarea elastică a componentelor și pieselor mașinii, care are loc sub acțiunea forțelor externe și interne și deformațiile termice ale structurilor.

Procesele ireversibile duc la o deteriorare progresivă a caracteristicilor tehnice ale vehiculului în timp și de aceea sunt numite procese de îmbătrânire.

Cele mai caracteristice procese ireversibile sunt uzura, coroziunea, oboseala, redistribuirea tensiunilor interne și deformarea pieselor în timp.

Procesele care modifică caracteristicile inițiale ale TS au ritmuri diferite și pot fi împărțite în trei categorii principale.

Procese rapideapar imediat, de îndată ce vehiculul începe să funcționeze. Aceste procese au o periodicitate de schimbare, de obicei măsurată în fracțiuni de secundă. Acestea se termină în cadrul ciclului de funcționare a vehiculului și reapar în timpul următorului ciclu.

Acestea includ vibrațiile nodurilor, modificările forțelor de frecare în articulațiile în mișcare, fluctuațiile sarcinilor de lucru și alte procese care afectează poziția reciprocă a nodurilor vehiculului la un moment dat și distorsionează ciclul de funcționare al acestuia.

Procese cu viteză medieasociat cu perioada de funcționare continuă a vehiculului, durata acestora este de obicei măsurată în minute sau ore. Acestea duc la o modificare monotonă a parametrilor inițiali. Această categorie include atât procesele reversibile (de exemplu, o modificare a temperaturii vehiculului în sine și a mediului), cât și pe cele ireversibile (de exemplu, procesul de uzură a unei scule de tăiere, care se desfășoară de multe ori mai intens decât piesele și componentele uzura unei mașini de tăiat metale).

Procese care rulează lentăapar pe toata perioada de functionare a vehiculului. Ele durează zile și luni. Astfel de procese includ uzura elementelor principale, curajul metalelor, contaminarea suprafețelor de frecare, coroziunea și schimbările sezoniere de temperatură.

Aceste procese afectează, de asemenea, precizia, puterea, eficiența și alți parametri ai vehiculului, dar modificările lor apar foarte lent. Metodele obișnuite de a face față acestor procese sunt reparațiile și măsurile preventive care se efectuează la intervale regulate.

Trebuie subliniat faptul că toate procesele sunt funcții aleatorii, care se caracterizează prin dispersia valorilor. Pentru multe vehicule, procesul de uzură joacă cel mai important rol.

Când se ia în considerare influența diferitelor procese asupra parametrilor de ieșire ai TS, ar trebui să se țină seama și de feedback-ul care există între ele și starea TS în sine. De exemplu, uzura mecanismelor individuale ale mașinii nu numai că poate reduce acuratețea funcționării acesteia, dar poate duce și la o creștere a sarcinilor dinamice, care, la rândul lor, intensifică procesul de uzură. Deformațiile de temperatură ale legăturilor individuale nu numai că pot distorsiona poziția componentelor mașinii și, prin urmare, pot afecta calitatea muncii sale, dar pot duce și la încărcări crescute și, ca urmare, la creșterea generării de căldură în mecanisme.

Schema generală a modelului fizico-probabilistic de evaluare a fiabilității parametrice (Fig. 1.1) arată că unul dintre principalele motive pentru modificarea ireversibilă a stării TS este apariția diferitelor procese de îmbătrânire în materialele din care este realizat. . Acest lucru afectează în mod semnificativ starea de funcționare a vehiculului. Estimarea probabilității de ieșire a caracteristicilor tehnice ale vehiculului dincolo de limitele admise este, în esență, o evaluare a nivelului de fiabilitate parametrică a mașinii. Legea distribuției, care descrie acest proces probabilist în formă diferenţială sau integrală, se numește legea fiabilității.

Cursul 2. Indicatori ai fiabilității vehiculului. Tipuri de eșec.

Pentru a rezolva problemele de evaluare și analiză a fiabilității vehiculului, care includ atât LC militară, cât și civilă, este necesar în primul rând stabilirea principalelor indicatori, ale căror valori numerice determină nivelul de fiabilitate al vehiculului ( produse, mașini, dispozitive etc.).

Principalii indicatori de fiabilitate care pot cuantifica nivelul de fiabilitate, durabilitate, stocare și întreținere a vehiculului includ:

Indicatori de fiabilitate.

1.Probabilitatea de funcționare fără defecțiunieste principalul indicator al fiabilității vehiculului, care arată probabilitatea ca într-un anumit interval de timp (sau într-un anumit timp de funcționare) să nu se producă o defecțiune a sistemului.

Se poate aplica probabilitatea de funcționarepentru a evalua nivelul de fiabilitate a sistemelor și dispozitivelor atât recuperabile, cât și nerecuperabile. Valoarea lui ‚, ca orice probabilitate, poate fi în limite.

De exemplu, dacă probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a TS în timpul este egală cu 0,95, atunci aceasta înseamnă că dintr-un număr mare de sisteme, în medie, 5% își vor pierde operabilitatea mai devreme decât prin muncă.

Indicatorul este aplicabil pentru evaluarea fiabilității unui produs. În acest caz, determină capacitatea produsului de a funcționa fără defecțiuni pentru o anumită perioadă de timp. Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni și probabilitatea de defecțiune formează, așadar, un grup complet de evenimente

Valoarea caracterizează gradul de pericol de defecțiune și, prin urmare, cu cât valoarea sa este mai mică, cu atât produsul va funcționa mai fiabil, toate celelalte lucruri fiind egale. De exemplu, pentru produsele critice ale tehnologiei aviației, valorile permise ale probabilității de funcționare fără defecțiuni ajung până la și mai sus.

Dacă consecințele eșecului sunt asociate cu pierderi economice nesemnificative, valoarea acceptabilă este de obicei luată în limite.

Valoarea probabilității de funcționare fără defecțiuni a unui produs dat poate fi determinată dacă se cunoaște legea distribuției timpului până la defecțiune, care este numită și legea fiabilității..

Pe fig. 2.1 prezintă o diagramă a formării legii fiabilității în forme diferențiale (densitatea probabilității) și integrale.

Motivul eșecului este un proces aleatoriu de modificare a parametrului de ieșire al produsului în timp de la valoarea inițială la valoarea maximă admisă. Datorită caracterului aleatoriu al procesului, acesta poate continua cu intensitate diferită. Prin urmare, timpul de funcționare până la starea limită, adică. timpul până la eșec apar ca o variabilă aleatorie.

Orez. 2.1. Schema de formare a legii fiabilității.

Legea distribuției poate fi exprimată în formă analitică sau ca histogramă obținută din date statistice.

Dacă pentru un parametru de ieșire dat este cunoscută legea distribuției timpului până la defecțiune, atunci probabilitatea de funcționare fără eșec poate fi determinată pentru orice valoare dată prin dependență

Numeric, valorile și sunt egale, respectiv, cu aria de sub curba de distribuție înainte și după valoare (Fig. 2.1, b).

Trebuie avut în vedere faptul că utilizarea unui indicator fără a specifica perioada de timp în care este luată în considerare funcționarea produsului nu are sens..

Cu cât cerințele de fiabilitate sunt mai mici, cu atât durata produsului poate fi permisă.

1. Cu cerințe ridicate pentru fiabilitatea produsului, acestea sunt setate la o valoare acceptabilă și determină timpul de funcționare al produsului corespunzător unei probabilități reglementate date de funcționare fără defecțiuni. Valoarea se numește resursa procentuală gamma (valoare non-aleatorie) și valoarea ei este folosită pentru a aprecia fiabilitatea mai mare sau mai mică a produselor. La γ =50% obținem valoarea resursei medii Tsr.r.

1. Cu cerințele obișnuite de fiabilitate, dacă defecțiunea nu duce la consecințe grave, este posibil să se stabilească resursa stabilită a produsului t =Tr.r, (sau durata de viață t =Tsl). În acest caz, fiabilitatea produsului este judecată direct după valoarea lui P(t)‚ corespunzătoare resursei stabilite.

2.Parametrul debitului defect ω.

,

Unde:

Ω(t) - numărul mediu de defecțiuni într-un interval de timp dat de la 0 la t (deci

numită funcție de conducere);

T m - timpul până la eșec;

Parametrul ratei de defecțiuni ω este numărul mediu de defecțiuni ale produsului pe unitatea de timp.

Acest parametru este utilizat pentru vehiculele recuperabile în cazul defecțiunilor care sunt ușor de eliminate și nu duc la nicio consecință semnificativă (de exemplu, schimbarea unei scule în timpul lucrului la o mașină de tăiat metal).

3.Marja de siguranță K n , care reprezintă raportul X max la o asemenea valoare a parametrului X γ, la care parametrul nu va depăși limitele date cu probabilitate γ, adică.

.

Perioada de timp în care este asigurată îndeplinirea condiției (Kn≥1) se numește perioada de funcționare garantată a produsului. Tr.

4.Rata de respingere(λ-caracteristică).

Aceasta este densitatea de probabilitate condiționată a defecțiunii produsului, determinată pentru momentul considerat, cu condiția ca nicio defecțiune să nu fi avut loc înainte de acest moment.

Rata de eșec în cazul general este o funcție a timpului λ(t) și este legată de alte caracteristici ale legii fiabilității prin dependență

.

Statistic, rata de eșec este estimată în funcție de dependență

1.14.

Unde:

Numărul tuturor produselor care participă la experiment;

Numărul de produse bune rămase la un moment dat

În practica calculării fiabilității TS de tip LK, este recomandabil să se utilizeze rata de eșec pentru perioada de funcționare normală, pentru care valoareacaracteristica λși este luată ca valoare constantă (λ= const).

Dependența calitativă a ratei de eșec în timp este prezentată în fig. 2.2.

Orez. 2.2. Dependența intensității defecțiunilor de timp.

După cum rezultă din figură, este posibil să distingem trei intervale de timp în care comportamentul lui λ(t) > 0 este semnificativ diferit.

Durata intervalului de la 0 la t1 - interval de rulare.

Pe ea, rata de eșec scade monoton, atingând în timp o anumită intensitate staționară. Însuși numele intervalului indică faptul că defecțiunile dispozitivului din acesta se datorează în principal calității slabe a asamblarii, instalării, încălcării tehnologiei, defectelor componentelor etc. La începutul intervalului de rulare, dispozitivele cu defecte latente sunt mai predispuse să se defecteze. Rata de eșec scade spre sfârșitul intervalului de rulare.

Acesta este urmat de un interval de funcționare normală de durată

t n \u003d t 2 - t 1.

În acest interval, defecțiunile dispozitivului se datorează în principal factorilor de funcționare aleatoriu și defectelor ascunse. Rata de eșec λ poate fi considerată constantă (λ=const) pe întregul interval de funcționare normală.Această rată de eșec λ, în special în electronica radio, este dată în manualele de fiabilitate.

În acest caz, probabilitatea de funcționare fără defecțiuni în intervalul de funcționare normală este determinată de dependență

Intervalul de funcționare normală este urmat de un interval de îmbătrânire, timp în care rata de eșec crește monoton.

În acest interval, solicitările de oboseală în elementele structurale ale TS, degradarea blocurilor și componentelor funcționale individuale încep să afecteze din ce în ce mai semnificativ.

indicatori de durabilitate.

Principalii indicatori ai durabilității includ resursa tehnică, resursa medie, resursa procentuală gamma și durata de viață.

5.Resursa tehnica- timpul de functionare al obiectului de la inceperea functionarii acestuia sau reluarea acestuia dupa reparatie pana la trecerea la starea limita.

Pentru obiectele nereparabile (nereparabile), acesta coincide cu timpul până la defecțiune.

6. Resursa medie este așteptarea matematică a resursei tehnice.

7. Resursa procentuală gammaeste timpul de funcționare în care obiectul nu ajunge probabil la starea limităγ , exprimat ca procent.

8.Durata de viata - durata calendaristică de la începutul funcționării obiectului până la trecerea la starea limită.

Pentru vehiculele reparate, se face o distincție între pre-reparație, revizie, post-reparație și durata de viață completă (înainte de dezafectare). Durata de viață este măsurată în unități de timp calendaristic.

Indicii de fiabilitate luați în considerare nu caracterizează integral fiabilitatea sistemului care este restaurat. În acest scop, sunt utilizați indicatori complecși de fiabilitate.

Indicatori cuprinzători de fiabilitate.

Acestea includ factorul de pregătire, factorul de pregătire operațională,raportul de retenție a eficiențeiși coeficientul de utilizare tehnică.

9. Factorul de disponibilitate Kg- probabilitatea ca sistemul să fie într-o stare de funcționare la un moment arbitrar, cu excepția perioadelor planificate în care sistemul nu este destinat să fie utilizat în scopul propus. În general, Kg(t) este o funcție de timp.

Pentru intervale mari de timp, aceasta este determinată de formulă

Din această formulă se poate observa că factorul de disponibilitate caracterizează simultan două proprietăți diferite ale sistemului: fiabilitatea și mentenabilitatea (recuperarea). T 0 – timpul mediu până la eșec. TV este timpul mediu de recuperare.

10. Raportul de disponibilitatecaracterizează fiabilitatea sistemelor, a căror nevoie apare într-un moment arbitrar în timp și care trebuie să funcționeze pentru un anumit timp cu o probabilitate dată de funcționare fără defecțiuni:

Unde

Tp este timpul de funcționare necesar după începerea utilizării operaționale a vehiculului.

Până în momentul utilizării operaționale, vehiculul poate fi în modul de așteptare (la sarcini complete sau ușoare, dar fără a îndeplini funcțiile de lucru specificate) sau în modul de utilizare pentru a îndeplini alte funcții de lucru. În ambele moduri, defecțiunile și recuperarea sistemului sunt posibile.

11. Raportul de reținere a eficienței- acesta este raportul dintre valoarea reală a indicatorului de eficiență pentru utilizarea vehiculului în scopul său pentru o anumită durată de funcționare și valoarea nominală a indicatorului de eficiență calculată cu condiția ca vehiculul să nu se defecteze în această perioadă .

În practică, de regulă, acestea se limitează la calcularea coeficientului de pregătire operațională.

12.Factor tehnic de utilizare Kti- acesta este raportul dintre așteptările matematice ale intervalului de timp pentru ca obiectul să fie într-o stare de funcționare pentru o anumită perioadă de funcționare și durata acestei perioade. Coeficientul de utilizare tehnică (Kt) caracterizează proporția de timp în care obiectul este în stare de funcționare pentru o anumită perioadă de funcționare, inclusiv toate tipurile de întreținere și reparații, și este determinat de dependență

unde Trab - timpul total de funcționare utilă a mașinii atunci când este utilizată în scopul propus pentru o anumită perioadă de funcționare;

ΣTirem este timpul total de nefuncționare al mașinii datorită reparației și întreținerii acesteia în aceeași perioadă.

Coeficientul de utilizare tehnică este o valoare adimensională (0≤Kti≤1), iar cu cât valoarea sa este mai mare, cu atât mașina este mai adaptată la funcționarea pe termen lung. Coeficientul Kti este numeric egal cu probabilitatea ca la un moment dat, luat în mod arbitrar, vehiculul să funcționeze, să nu fie reparat și să nu fie în întreținere.

În etapele de proiectare și dezvoltare a TS și a dispozitivelor, acești indicatori sunt estimați prin calcul, în etapele de producție și exploatare se determină pe baza rezultatelor testelor.

Principalele tipuri și clasificarea defecțiunilor.

Atunci când se calculează indicatorii de fiabilitate, tipul și natura defecțiunilor emergente sau posibile sunt de mare importanță.

Principalele caracteristici care determină diferitele tipuri de defecțiuni sunt natura apariției și cursul proceselor care duc la eșec, consecințele defecțiunilor și metodele de eliminare a acestora.

Din acest punct de vedere, există următoarele tipuri principale de defecțiuni:

1. Eșecuri treptate și bruște

Eșecurile treptate apar ca urmare a apariției unuia sau altuia proces de îmbătrânire care înrăutățește parametrii inițiali ai produsului.

Principala caracteristică a eșecului treptat este că probabilitatea apariției sale într-o anumită perioadă de timp de la până la depinde de durata funcționării anterioare a produsului. t1 . Cu cât produsul a fost folosit mai mult timp, cu atât este mai mare probabilitatea de defecțiune, de ex. , dacă. Majoritatea eșecurilor sunt de acest tip. Sunt asociate cu uzura, coroziunea, oboseala, fluajul și alte procese de îmbătrânire a materialelor din care sunt fabricate produsele.

Eșecurile bruște sunt cele cauzate de procese rezultate dintr-o combinație de factori nefavorabili și influențe externe aleatorii care depășesc capacitățile produsului de a le percepe..

Semnul principal al unei defecțiuni bruște este că probabilitatea apariției acesteia într-o anumită perioadă de timp nu depinde de durata funcționării anterioare a produsului.

Exemple de astfel de defecțiuni sunt fisurile termice care au apărut în piesă din cauza încetării alimentării cu lubrifiant; spargerea pieselor din cauza funcționării necorespunzătoare a mașinii sau a supraîncărcării; deformarea sau spargerea pieselor care au căzut în condiții de funcționare neprevăzute.

Eșecul în acest caz apare, de regulă, brusc, fără simptome anterioare de distrugere și nu depinde de gradul de uzură.

De exemplu, cauza unei defecțiuni a anvelopei auto poate fi fie uzura benzii de rulare ca urmare a funcționării pe termen lung a mașinii, fie o puncție rezultată din conducerea pe un drum prost și o combinație nefavorabilă de factori aleatori.

Probabilitatea defecțiunii anvelopei din cauza uzurii benzii de rulare este de multe ori mai mare pentru o anvelopă veche decât pentru una nouă. În schimb, o înțepătură - o defecțiune bruscă - nu are legătură cu durata de funcționare a anvelopei înainte de eveniment. Probabilitatea de apariție a acestuia este aceeași atât pentru anvelopele noi, cât și pentru cele uzate.

Împărțirea în eșecuri treptate și bruște este determinată de natura apariției lor.

Pentru eșecul treptat, procesul de pierdere a capacității de lucru începe imediat în timpul funcționării produsului.

Pentru o defecțiune bruscă, momentul apariției sale este o variabilă aleatorie. Procesul de dezvoltare este foarte rapid.

Poate exista un al treilea tip de defecțiune, care include caracteristici ale celor două anterioare și se numește eșec complex. Aici, momentul declanșării eșecului este o variabilă aleatorie care nu depinde de starea produsului, iar rata procesului de pierdere a performanței produsului depinde de fizica procesului de îmbătrânire. De exemplu, impacturile externe asupra mașinii de la obiecte străine (un eveniment aleator rar) pot fi sursa unei fisuri de oboseală din cauza deteriorării primare a suprafeței piesei.

2. Eșecuri funcționale și defecțiuni parametrice.

Eșecul funcționalduce la faptul că produsul nu poate îndeplini funcțiile care îi sunt atribuite. De exemplu, ca urmare a unei defecțiuni, cutia de viteze nu transmite mișcare, motorul cu ardere internă nu pornește, pompa nu furnizează ulei etc. Adesea, eșecul de funcționare este asociat cu defecțiuni sau blocarea elementelor individuale ale produs.

Eșecul parametrilor, care este cel mai tipic pentru mașinile și produsele moderne, apare atunci când parametrii (caracteristicile) produsului depășesc limitele admise. Aici produsul devine inoperabil din punct de vedere al cerințelor stabilite prin specificații.

Utilizarea continuă a unui produs care are o defecțiune parametrică poate duce la consecințe economice și de altă natură foarte grave. De exemplu, la lansarea de produse de calitate scăzută, care pot provoca eșecuri în funcționarea în domeniul de funcționare a acestuia, la eșecul produsului în a-și îndeplini sarcinile, la costuri suplimentare mari de timp și bani. Dar rolul defecțiunilor parametrice este, de asemenea, important deoarece în sistemele complexe, defecțiunile parametrice ale elementelor pot duce la defecțiuni ale funcționării.

Prin urmare, defecțiunile parametrice sunt unul dintre principalele obiecte de luat în considerare în teoria fiabilității vehiculelor și mașinilor.

3. Eșecuri reale și potențiale.

În timpul funcționării produsului, mai devreme sau mai târziu va apărea prima defecțiune a acestuia și apoi eșecurile ulterioare. Dacă aceste defecțiuni sunt prevenite prin reparații și ajustări timpurii, atunci ele nu sunt percepute ca evenimente reale, ci ca evenimente potențiale.Astfel de eșecuri vor fi numite potențiale..

Producătorii și operatorii se străduiesc în mod constant să evite orice defecțiuni în funcționarea mașinii. Acest lucru se poate realiza nu numai prin perfecționarea designului mașinii, ci și prin prevenirea eventualelor defecțiuni prin organizarea corectă a sistemului de reparații și întreținere și respectarea strictă a regulilor de funcționare.

Cu toate acestea, absența defecțiunilor reale nu indică încă fiabilitatea ridicată a mașinii. Este posibil ca mașina să nu aibă defecțiuni în timpul funcționării, cu toate acestea, nivelul de fiabilitate nu va satisface dezvoltatorii și consumatorii dacă acest lucru se realizează printr-o cantitate mare de lucrări preventive și de reparații. Informațiile statistice din domeniul de operare, atunci când sunt luate în considerare doar defecțiunile reale, oferă adesea o idee incorectă a nivelului de fiabilitate al vehiculului și al mașinii.

4. Eșecuri acceptabile și inacceptabile.

Toate defecțiunile care apar în timpul funcționării vehiculului și a mașinilor pot fi împărțite în cele care sunt inevitabile, deoarece produsul are o capacitate limitată de a percepe diferite impacturi și defecțiuni care sunt rezultatul unei încălcări a metodelor și regulilor de proiectare, fabricare. și operarea mașinii și care sunt posibile și necesare pentru a evita.

Eșecuri permisesunt de obicei asociate cu procese de îmbătrânire care nu pot fi prevenite și care conduc la o deteriorare treptată a parametrilor de ieșire ai produsului. Aceasta ar trebui să includă și defecțiunile bruște care sunt cauzate de o combinație nefavorabilă de factori, dacă aceștia din urmă sunt în limitele specificate în specificații. Proiectantul poate permite în mod conștient să apară o anumită probabilitate (de obicei mică) de eșec pentru a facilita și reduce costul proiectării.Acest lucru, desigur, este permis numai în cazurile în care eșecul nu va provoca consecințe catastrofale.. De exemplu, chiar și în structurile aeronavelor, în unele elemente și panouri de aripi li se permite să se dezvolte fisuri de oboseală.

Eșecuri nevalideasociat cu o încălcare a condițiilor de producție și exploatare și cu factori necontabiliați.

În primul rând, acestea sunt defecțiuni datorate încălcării condițiilor tehnice în timpul fabricării și asamblarii produselor. În al doilea rând, defecțiunile pot apărea în cazul încălcării regulilor și condițiilor de funcționare și reparare - depășirea modurilor de funcționare ale mașinii peste cele permise, încălcarea regulilor de reparații, greșeli ale persoanelor care operează mașina etc. În plus, există motive ascunse pentru apariția defecțiunilor inacceptabile - aceștia sunt parametri care nu sunt luați în considerare în condițiile tehnice și standardele care afectează fiabilitatea. Produsul poate fi realizat în strictă conformitate cu specificațiile tehnice (TS), cu toate acestea, TS în sine nu țin cont de toți acei factori existenți în mod obiectiv care afectează fiabilitatea și se manifestă în timpul funcționării. O analiză a faptului dacă fiecare defecțiune aparține uneia sau alteia categorii de clasificare vă permite să alegeți indicatori de fiabilitate și un model de calcul care să reflecte corect situația reală în care este utilizat produsul.

Raționalizarea indicatorilor de fiabilitate

Atunci când se creează un vehicul sau o mașină nouă, este necesar să se atribuie indicatori de fiabilitate, astfel încât siguranța și eficiența ridicată a muncii să fie garantate în timpul funcționării mașinii.

De obicei, în funcție de cerințele de eficiență a produsului și de cerințele de fiabilitate a acestuia, se ajunge la un compromis între ele.

În primul rând, probabilitatea de nefuncționare a produsului cu o estimare a duratei perioadei în care este estimat este supusă raționalizării, iar pentru sistemele foarte fiabile, care ar trebui să aibă o marjă și o valoare de siguranță.

În același timp, valoarea admisibilă a probabilității de funcționare fără defecțiuni este o măsură de evaluare a consecințelor unei defecțiuni, care pot fi foarte diverse - de la pagube materiale nesemnificative la catastrofale. Aceste consecințe sunt asociate cu natura defecțiunii în sine, cu categoria defecțiunii și cu factori precum timpul necesar pentru eliminarea defecțiunii, tipul de reparație, durata existenței defecțiunii (posibilitatea de auto-vindecare). a produsului), impactul acestei defecțiuni asupra probabilității altor defecțiuni etc.

Toate caracteristicile defecțiunii și consecințele acesteia ar trebui să fie caracterizate de probabilitatea permisă de funcționare fără defecțiuni, care acumulează și evaluează numeric pericolul consecințelor defecțiunii.

Deci, dacă defecțiunea există pentru o perioadă scurtă de timp și apoi performanța mașinii se recuperează de la sine și nu au loc procese ireversibile în acest timp, atunci va fi permisă o probabilitate mai mică de funcționare fără defecțiuni decât cu o defecțiune „completă” și consecințe mai periculoase. . Atunci când se evaluează fiabilitatea produselor complexe, nu numai mașina în ansamblu, ci și componentele și ansamblurile sale individuale trebuie să fie caracterizate de o probabilitate acceptabilă de funcționare fără defecțiuni. La normalizarea indicatorilor de fiabilitate, este necesar să se țină cont de specificul designului și al scopului acestei mașini.

De obicei, se folosesc șase clase de fiabilitate în funcție de valorile admise (Tabelul 2.2).

Tabelul 2.2.

Clasa zero include piese și ansambluri cu responsabilitate redusă, a căror defecțiune rămâne practic fără consecințe. Pentru ei, un bun indicator al fiabilității poate fi durata medie de viață, timpul mediu dintre defecțiuni sau parametrul ratei de defecțiuni.

Clasele 1-4 sunt caracterizate de cerințe sporite pentru fiabilitate (numărul clasei corespunde numărului de nouă după virgulă zecimală a valorii.

Până în clasa a cincea include produse extrem de fiabile, a căror eșec

în perioada specificată nu este permisă.

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT AUTONOM DE STAT FEDERALĂ

EDUCATIE INALTA

„Universitatea Națională de Cercetare Nucleară „MEPhI”

Institutul de Energie Atomică Obninsk -

Filiala Instituției de Învățământ Autonome de Stat Federal „Universitatea Națională de Cercetare Nucleară „MEPhI”

(IATE NRNU MEPhI)

Scoala tehnica IATE NRNU MEPhI

proiectarea cursului

la disciplina „Baze teoretice pentru asigurarea fiabilității sistemelor de automatizare și modulelor sistemelor mecatronice”

pe tema „Fiabilitatea sistemelor tehnice”

Introducere. 3

1 Partea generala. 6

1.1 Teoria fiabilității. 6

1.2 Indicatori pentru evaluarea fiabilității. nouă

1.3 Indicatori pentru evaluarea menținabilității. unsprezece

1.4 Indicatori pentru evaluarea durabilității. unsprezece

1.5 Indicatori de evaluare a persistenței. 12

2 Selectarea și justificarea metodelor de calcul 12

2.1 Calculul fiabilității. 12

3 Parte estimată. paisprezece

3.1 Calculul fiabilității sistemului.. 14

3.2 Arborele evenimentelor. douăzeci

3.3 Arborele defecțiunilor. douăzeci

4 Fiabilitatea sistemului.. 21

4.1 Modalități de îmbunătățire a fiabilității sistemului.. 21

4.2 Construirea unui circuit cu fiabilitate sporită. 23

5. Concluzie. 24

6. Concluzie. 25

Lista literaturii folosite.. 26

Introducere

În fiecare an, se acordă din ce în ce mai multă atenție problemelor de fiabilitate a sistemelor tehnice. Importanța problemei fiabilității sistemelor tehnice se datorează ubicuității lor în aproape toate industriile.

În țara noastră, teoria fiabilității a început să se dezvolte intens începând cu anii 50, iar până acum s-a format într-o disciplină independentă, ale cărei sarcini principale sunt:

• Stabilirea tipurilor de indicatori de fiabilitate a acestora. sisteme;
• Dezvoltarea metodelor analitice de evaluare a fiabilității;
• Simplificarea evaluării fiabilității sistemelor tehnice;
• Optimizarea fiabilității în etapa de funcționare a sistemului.

Fiabilitate - proprietatea sistemului de a păstra în timp și în limitele stabilite valorile tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea sistemului de a îndeplini funcțiile necesare în modurile și condițiile de funcționare specificate. Fiabilitatea este cel mai important indicator al calității produsului, care trebuie asigurat în toate etapele ciclului de viață al produsului (proiectare – fabricare – exploatare). Fiabilitatea depinde de indicatori cheie precum calitatea, eficiența și siguranța. O tehnică poate funcționa bine doar dacă este suficient de fiabilă.

Fiabilitatea este în esență o măsură a eficienței unui sistem. Dacă pentru a evalua calitatea unui sistem automat este suficient să-l caracterizezi prin fiabilitatea performanței funcțiilor sistemului în diferite stări, atunci fiabilitatea coincide cu eficiența sistemului.

Fiabilitatea echipamentelor tehnice depinde de proiectarea și fabricarea acestuia. Pentru a crea un sistem tehnic de încredere, trebuie să calculați corect fiabilitatea acestuia în momentul proiectării, să cunoașteți metodele și programele de calcul și asigurarea unei fiabilități ridicate. De asemenea, este necesar să se dovedească în practică că indicatorii fiabilității obținute a sistemului tehnic nu sunt mai mici decât indicatorii specificați.

Intuitiv, fiabilitatea obiectelor este asociată cu inadmisibilitatea defecțiunilor în funcționare. Aceasta este o înțelegere a fiabilității în sensul „îngust” - proprietatea unui obiect de a menține o stare sănătoasă pentru un timp sau un timp de funcționare. Cu alte cuvinte, fiabilitatea unui obiect constă în absența unor modificări inacceptabile neprevăzute ale calității acestuia în timpul funcționării și depozitării. Fiabilitatea în sensul „larg” este o proprietate complexă, care, în funcție de scopul obiectului și de condițiile de funcționare a acestuia, poate include proprietățile de fiabilitate, durabilitate, întreținere și persistență, precum și o anumită combinație a acestor proprietăți. .

Relevanța acestei lucrări de curs este importanța calculării fiabilității, în care pot fi utilizate diverse metode și instrumente, și obținerea fiabilității necesare. Lucrarea de curs are în vedere metode de calcul al fiabilității sistemelor tehnice, tipuri de defecțiuni, metode de îmbunătățire a fiabilității, precum și cauzele defecțiunilor.

Obiectul de studiu al acestui curs sunt circuitele electrice.

Scopul principal al acestui curs este de a analiza parametrii unui sistem dat și cerințele pentru acesta, selectarea metodelor necesare pentru calcularea fiabilității sistemului, precum și justificarea acestor metode.

Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar să se rezolve o serie de sarcini:

• Luați în considerare sistemul dat, precum și parametrii, descrierea și cerințele;
• Selectați și justificați metodele de calcul;
• Pentru a trata partea de calcul: calculați direct fiabilitatea sistemului, construiți un arbore de defecțiuni și un arbore de evenimente;
• Găsiți metode de îmbunătățire a fiabilității pentru un anumit sistem.

Lucrarea acestui curs va consta din următoarele părți:

1) Introducere, care descrie scopul și obiectivele lucrării

2) Partea teoretică, care stabilește conceptele de bază, cerințele și metodele de calcul al fiabilității.

3) Partea practică, în care are loc calculul fiabilității unui sistem dat.

4) Concluzie, care conține concluzii asupra acestei lucrări

Gradul de semnificație al fiabilității diferitelor sisteme tehnice din lumea modernă este foarte mare, deoarece instalațiile tehnice moderne trebuie să fie cât mai fiabile și sigure posibil.

1.General

1.1 Teoria fiabilității

Fiabilitate - această proprietate a obiectului de a menține în timp în limitele stabilite valorile parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcțiile solicitate în modurile și condițiile specificate de aplicare a întreținerii, reparațiilor, depozitării și transportului. Fiabilitatea este o proprietate complexă, care, în funcție de scopul obiectului și de condițiile de utilizare a acestuia, constă într-o combinație de siguranță și întreținere.

Pentru majoritatea absolută a dispozitivelor tehnice pe tot parcursul anului, atunci când se evaluează fiabilitatea lor, cele mai importante sunt trei proprietăți: funcționare fără defecțiuni, durabilitate și mentenanță.

Fiabilitate - proprietatea unui obiect de a menține continuu o stare sănătoasă pentru o anumită perioadă de timp sau timp de funcționare.

Durabilitate - proprietatea unui obiect de a menține starea de funcționare până când starea limită apare cu sistemul stabilit de întreținere și reparare.

mentenabilitatea - proprietatea unui obiect, care constă în adaptabilitatea la menținerea și restabilirea unei stări de funcționare prin întreținere și reparare.

persistenta - proprietatea unui obiect de a menține, în limitele specificate, valorile parametrilor care caracterizează capacitatea unui obiect de a îndeplini funcțiile necesare în timpul și după depozitare și (sau) transport.

Resursa (tehnica) - timpul de funcționare al produsului până când acesta atinge starea limită convenită în documentația tehnică. Resursa poate fi exprimată în ani, ore, kilometri, hectare, număr de incluziuni. Există o resursă: plină - pentru întreaga durată de viață până la sfârșitul funcționării; pre-reparație - de la punerea în funcțiune până la revizia produsului restaurat; utilizat - de la începutul funcționării sau de la revizuirea anterioară a produsului până la momentul luat în considerare; rezidual - de la momentul luat în considerare până la defectarea produsului nereparabil sau revizia, revizia acestuia.

Timp de funcționare - durata de funcționare a produsului sau cantitatea de muncă efectuată de acesta pentru o anumită perioadă de timp. Se măsoară în cicluri, unități de timp, volum, lungime de rulare etc. Există timp de funcționare zilnic, timp de funcționare lunar, timp de funcționare până la prima defecțiune.

MTBF - criteriul de fiabilitate, care este o valoare statică, valoarea medie a timpului de funcționare a unui produs reparat între defecțiuni. Dacă timpul de funcționare este măsurat în unități de timp, atunci timpul mediu dintre defecțiuni este înțeles ca timpul mediu de funcționare fără defecțiuni.

Proprietățile enumerate ale fiabilității (funcționare fără defecțiune, durabilitate, mentenanță și persistență) au proprii lor indicatori cantitativi.

Deci, fiabilitatea este caracterizată de șase indicatori, inclusiv de cei importanți ca probabilitatea de eșec. Acest indicator este utilizat pe scară largă în economia națională pentru evaluarea diferitelor tipuri de mijloace tehnice: echipamente electronice, aeronave, piese, componente și ansambluri, vehicule, elemente de încălzire. Calculul acestor indicatori se realizează pe baza standardelor de stat.

Refuz - una dintre principalele definiții ale fiabilității, constând într-o încălcare a performanței produsului (unul sau mai mulți parametri ai produsului depășesc limitele admise).

Eșecurile sunt clasificate după următoarele criterii:

1) după natura manifestării:

• Brusc (caracterizat printr-o schimbare bruscă a unuia sau mai multor parametri specificați ai produsului);
• Treptat (caracterizat printr-o modificare treptată a unuia sau mai multor parametri specificați ai mașinii);
• Intermitent (apar în mod repetat și durează puțin).

2) eșecurile ca evenimente aleatoare pot fi:

• Independent (când defectarea oricărui element nu duce la defectarea altor elemente);
• Dependent (apar ca urmare a defectării altor elemente);

3) prin prezența semnelor externe:

• Evident (explicit);
• Ascuns (implicit);

4) defecțiuni în funcție de volum:

• Complet (în caz de accident);
• parțial;

5) defecțiuni din motive de apariție:

• Structurale (apar din cauza fiabilității insuficiente, proiectării nereușite a ansamblului etc.);
• Tehnologice (apar din cauza utilizării materialelor de calitate scăzută sau a încălcărilor proceselor tehnologice în fabricație);
• Operaționale (apar din cauza încălcării modurilor de funcționare, uzurii pieselor de împerechere din cauza frecării).

Toate obiectele sunt împărțite în reparabile (restaurabile) și nereparabile (nereparabile) în funcție de metoda de eliminare a defecțiunii.

Rata de eșec - densitatea de probabilitate condiționată a defecțiunii unui obiect nerecuperabil este determinată cu condiția ca defecțiunea să nu fi avut loc înainte de momentul considerat.

Probabilitatea de funcționare - posibilitatea ca, într-un anumit timp de funcționare, să nu se producă defecțiunea unui obiect.

Durabilitatea este, de asemenea, caracterizată de șase indicatori care reprezintă diferite tipuri de resurse și durata de viață. Din punct de vedere al siguranței, de cel mai mare interes este resursa procentuală gamma - timpul de funcționare în care obiectul nu atinge starea limită cu o probabilitate g, exprimată în procente.

Un indicator al calității unui obiect este fiabilitatea acestuia. Prin urmare, cu cât fiabilitatea este mai mare, cu atât calitatea obiectului este mai mare. În timpul funcționării, un obiect se poate afla în una dintre următoarele stări tehnice (Fig. 1.1):

1) Stare bună - starea obiectului în care acesta îndeplinește toate cerințele documentației normative și tehnice.

2) Stare defectuoasă - o astfel de stare a obiectului în care nu respectă cel puțin una dintre cerințele documentației de reglementare și tehnică.

3) Stare de funcționare - starea obiectului, în care valorile tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcțiile specificate respectă cerințele documentației tehnice și de reglementare.

4) Stare nefuncțională - starea obiectului, în care valoarea a cel puțin unui parametru care caracterizează capacitatea de a îndeplini anumite funcții nu îndeplinește cerințele documentației de reglementare și tehnică.

5) Stare limită - o stare în care funcționarea ulterioară a obiectului este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea unei stări de funcționare este imposibilă sau nepractică.

1.2 Indicatori pentru evaluarea fiabilității

Pentru a evalua fiabilitatea, indicatori precum:

1) Probabilitatea de funcționare fără defecțiune - probabilitatea ca într-un anumit timp de funcționare să nu existe o defecțiune a obiectului. Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni variază de la 0 la 1 și este calculată prin formula:

unde este numărul de obiecte operabile în momentul inițial de timp și este numărul de obiecte care au eșuat în momentul t de la începutul testării sau al funcționării.

2) MTBF (sau MTBF) și MTBF. Timpul mediu dintre defecțiuni este așteptarea matematică a timpului de funcționare al unui obiect până la prima defecțiune:

unde este timpul până la eșecul celui de-al-lea obiect și este numărul de obiecte.

3) Densitatea probabilității de defecțiune (sau frecvența defecțiunilor) - raportul dintre numărul de produse eșuate pe unitatea de timp și numărul inițial sub observație:

unde este numărul de defecțiuni în intervalul de timp de funcționare luat în considerare;

− numărul total de produse sub supraveghere;

- valoarea intervalului de operare luat în considerare.

4) Rata de eșec - densitatea condiționată a probabilității defecțiunii unui obiect, determinată cu condiția ca înainte de momentul considerat defecțiunea să nu aibă loc:

unde este rata de eșec;

Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni;

Numărul de produse eșuate pentru perioada de la până la;

Interval de timp de funcționare considerat;

Numărul mediu de elemente de siguranță, care este determinat de următoarea formulă:

unde este numărul de produse de siguranță la începutul intervalului de timp de funcționare luat în considerare;

− numărul de produse de siguranță la sfârșitul intervalului de timp de funcționare.

1.3 Indicatori pentru evaluarea menținabilității

Pentru a evalua mentenabilitatea, indicatori precum:

1) Timp mediu de recuperare - așteptarea matematică a timpului de recuperare a unui obiect, care este determinată de formula:

unde este timpul de recuperare al celui de-al treilea obiect;

Numărul de defecțiuni pentru o anumită perioadă de testare sau operare.

2) Probabilitatea restabilirii unei stări sănătoase este probabilitatea ca timpul de restabilire a stării sănătoase a unui obiect să nu depășească o valoare dată. Pentru un număr mai mare de obiecte de inginerie, probabilitatea de recuperare este determinată de legea distribuției exponențiale:

unde este rata de eșec (valoare constantă).

1.4 Indicatori pentru evaluarea durabilității

Proprietatea de durabilitate poate fi realizată atât în ​​timpul unui anumit timp de funcționare (apoi se vorbește despre resursă), cât și în timpul calendaristic (apoi se vorbește despre durata de viață). Câțiva indicatori cheie ai resurselor și duratei de viață:

1) Resursa medie - așteptarea matematică a resursei.

2) Gamma-procent resursă - timpul total de funcționare în care obiectul nu atinge starea limită cu o probabilitate dată.

3) Durata medie de viață - așteptarea matematică a duratei de viață.

4) Gamma-procent de viață - durata calendaristică de funcționare, în timpul căreia obiectul nu ajunge probabil la starea limită.

5) Resursa alocata - timpul total de functionare, la atingerea caruia functionarea instalatiei trebuie sa se termine, indiferent de starea tehnica a acesteia.

6) Durată de viață nealocată - durata calendaristică de funcționare, la atingerea căreia trebuie să înceteze funcționarea instalației, indiferent de starea sa tehnică.

1.5 Indicatori pentru evaluarea termenului de valabilitate

Din punctul de vedere al teoriei fiabilității, este firesc să presupunem că obiectul este depozitat sau începe să fie transportat în stare bună.

Proprietatea de persistență se realizează și de ceva timp, ceea ce se numește perioadă de persistență.

1) Perioada de valabilitate - durata calendaristică de depozitare și/sau transport a obiectului, în timpul căreia valorile parametrilor care caracterizează capacitatea obiectului de a îndeplini funcțiile specificate sunt stocate în limitele specificate.

2) Durata medie de valabilitate este așteptarea matematică a duratei de valabilitate a obiectului.

3) Gamma-procent de valabilitate - durata calendaristică de depozitare și/sau transport a obiectului, timp în care indicatorii de fiabilitate, întreținere și durabilitate a obiectului nu vor depăși cu probabilitate limitele stabilite.

1. Selectarea și justificarea metodelor de calcul

2.1 Calculul fiabilității.

Studiul fiabilității sistemelor tehnice se realizează pe baza metodelor cu date privind defecțiunile și restaurările obținute ca urmare a utilizării sistemelor și a elementelor acestora. În cursul activității, se folosesc de obicei metode analitice pentru calcularea fiabilității. Cel mai adesea, acestea sunt metode logice și probabiliste, precum și metode bazate pe teoria proceselor aleatorii.

Timpul de recuperare a elementelor sistemului este de obicei mult mai mic decât timpul dintre defecțiuni. Acest fapt face posibilă utilizarea metodelor asimptotice pentru calcularea fiabilității. Dar studiul fiabilității folosind aceste metode este o sarcină dificilă, deoarece formulele de descriere a fiabilității nu sunt întotdeauna obținute și sunt dificil de utilizat în practică.

Cu toate acestea, se folosesc alte metode pentru a analiza și calcula fiabilitatea sistemelor. Acestea sunt logice - probabilistice, grafice, euristice, analitice - statice și modelare de mașini.

Metodele logico-probabilistice se bazează pe aplicarea directă a teoremelor și a teoriilor probabilităților pentru analiza și calculul fiabilității sistemelor tehnice.

Metoda graficului este mai generală pentru descrierea unui sistem tehnic. Se ține cont de influența oricăror factori care afectează sistemul. Dar dezavantajul acestei metode este complexitatea introducerii datelor și determinarea caracteristicilor de fiabilitate.

Esența metodei euristice pentru evaluarea și calcularea fiabilității este de a combina grupuri de elemente ale sistemului într-un singur element comun. Astfel, există o scădere a numărului de elemente din sistem. Această metodă este utilizată numai pentru elemente foarte fiabile, fără erori de calcul.

Metodele de modelare a mașinilor sunt universale și permit luarea în considerare a sistemelor cu un număr mare de elemente. Dar utilizarea acestei metode ca studiu de fiabilitate este recomandabilă numai atunci când este imposibil să se obțină o soluție analitică.
Atunci când se analizează sisteme cu fiabilitate ridicată, există probleme asociate cu cheltuieli mari de timp pe calculator. Pentru a crește viteza calculelor se folosește o metodă analitic-statică. Dar această metodă nu permite să se determine pe deplin fiabilitatea sistemului, având în vedere numărul mare de factori care afectează buna funcționare a acestuia.

Calculul unui sistem dat se bazează pe metodă distribuție exponențială.

Metoda distribuției exponențiale a fost aleasă deoarece este determinată de un singur parametru λ. Această caracteristică a distribuției exponențiale indică avantajul acesteia față de distribuțiile care depind de un număr mai mare de parametri. De obicei, parametrii sunt necunoscuți și trebuie găsite valori aproximative. Este mai ușor să evaluezi un parametru decât doi sau trei etc.

3 Partea de decontare

3.1 Calculul fiabilității sistemului

1. Sarcina 1:

Diagrama bloc a sarcinii 1:

Orez. 1 - Diagrama bloc a sarcinii 1

Rata de respingere:

Timp mediu până la eșec:

Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni:

FBG al sistemului cu o conexiune în serie de elemente:

1. Sarcina 2:

Diagrama bloc a sarcinii 2:

Orez. 2 - Schema bloc a sarcinii

Tabelul 1 - Rata de eșec și timpul mediu până la eșec:

Formula pentru calcularea probabilității de funcționare fără defecțiuni a unui element individual:

Probabilitatea de funcționare fără defecțiuni a fiecărui element al circuitului:

Calculul fiabilității circuitului electric:

3.2 Arborele evenimentelor

Orez. 3 - Arborele evenimentelor

3.3 Arborele defecțiunilor

Orez. 4 - Arborele de erori

4 Fiabilitatea sistemului

4.1 Modalități de îmbunătățire a fiabilității sistemului

Printre metodele de îmbunătățire a fiabilității echipamentelor, se pot distinge principalele:
. reducerea ratei de eșec a elementelor sistemului;
. rezervare;
. reducerea timpului de lucru continuu;
. reducerea timpului de recuperare;
. alegerea frecvenței raționale și a domeniului de control al sistemului.
Aceste metode sunt utilizate în proiectarea, fabricarea și operarea echipamentelor.
După cum sa menționat deja, fiabilitatea sistemelor este stabilită în proiectare, construcție și fabricare. Este munca proiectantului și constructorului care determină modul în care echipamentul va funcționa în anumite condiții de funcționare. Organizarea procesului de operare afectează și fiabilitatea instalației. În timpul funcționării, personalul de întreținere poate modifica semnificativ fiabilitatea sistemelor, atât în ​​jos, cât și în sus.
Modalitățile constructive de îmbunătățire a fiabilității includ:
- aplicarea unor elemente de inalta incredere si optimizarea modurilor de functionare ale acestora;
- menținerea mentenabilității;
- crearea condiţiilor optime pentru munca personalului de serviciu etc.;
- alegerea raţională a unui set de parametri controlaţi;
- alegerea rațională a toleranțelor pentru modificarea parametrilor principali ai elementelor și sistemelor;
- protectia elementelor de vibratii si lovituri;
- unificarea elementelor si sistemelor;
- elaborarea documentației operaționale ținând cont de experiența de utilizare a unor astfel de echipamente;
- asigurarea fabricabilitatii operationale a designului;
- utilizarea dispozitivelor de control încorporate, automatizarea controlului și indicarea defecțiunilor;
- comoditatea abordărilor pentru întreținere și reparare.
În producția de echipamente, astfel de metode sunt utilizate pentru a crește fiabilitatea, cum ar fi:
- îmbunătățirea tehnologiei și organizarea producției, automatizarea acesteia;
- aplicarea metodelor instrumentale de control al calitatii produselor cu probe validate statistic;
- antrenamentul elementelor si sistemelor.
Aceste metode de îmbunătățire a fiabilității ar trebui aplicate ținând cont de impactul fiecăreia dintre ele asupra performanței sistemului.
Pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor în timpul funcționării lor, se folosesc metode bazate pe studiul experienței de operare. Calificarea personalului de service este, de asemenea, de mare importanță pentru creșterea fiabilității.

Starea sistemului este determinată de starea elementelor sale și depinde de structura acestuia. Redundanța este utilizată pentru a îmbunătăți fiabilitatea sistemelor și elementelor: Redundanța este o metodă de asigurare a fiabilității unui obiect prin utilizarea unor mijloace și (sau) capacități suplimentare care sunt redundante în raport cu minimul necesar pentru îndeplinirea funcțiilor cerute. Rezervă - un set de fonduri suplimentare și (sau) oportunități utilizate pentru rezervare.

Există trei moduri de a activa o rezervă:

• constantă - în care elementele funcționează la egalitate cu cele principale;
• redundanță de înlocuire - în care elementul de rezervă este introdus în sistem după defecțiunea celui principal, o astfel de redundanță se numește activă și necesită utilizarea dispozitivelor de comutare;
• redundanță sliding - redundanță prin înlocuire, în care un grup de elemente principale ale sistemului este susținut de unul sau mai multe elemente de rezervă, fiecare dintre acestea putând înlocui orice element principal defect din acest grup.

4.2 Construirea unui circuit cu fiabilitate sporită

Diagrama bloc care ni se oferă:

Orez. 5 - Diagrama bloc

Elementele 1 și 18 sunt cele mai nesigure, deoarece dacă unul dintre ele eșuează, întregul sistem va eșua.

Diagrama structurală a fiabilității sporite folosind redundanța de înlocuire:

Orez. 6 - Diagrama structurală cu fiabilitate sporită

5. Concluzie

Redundanța prin înlocuire este o modalitate mai convenabilă de a crește fiabilitatea sistemului.

Avantajele sale:

1. Creștere semnificativă a timpului de funcționare a sistemului
2. Număr mic de elemente de rezervă
3. Îmbunătățirea menținabilității (pentru că se știe exact ce element a eșuat).

Dezavantajele acestui tip de rezervare sunt următoarele:

1. Dacă este detectată o eroare, este necesar să întrerupeți funcționarea software-ului principal pentru a detecta elementul defect și a-l elimina din funcțiune.
2. Software-ul devine mai complex datorită faptului că este necesar un program special pentru detectarea elementelor defecte
3. Sistemul nu poate detecta o eroare dacă elementele principale și de rezervă eșuează în același timp.

6. Concluzie

În această lucrare de curs, a fost efectuat calculul probabilității de funcționare fără defecțiuni a unui sistem complex. Pe baza diagramei bloc, au fost construite un arbore de erori și un arbore de evenimente. Au fost luate în considerare și metode de îmbunătățire a fiabilității și, pe baza redundanței, a fost construită o diagramă bloc cu fiabilitate sporită, a fost efectuată o analiză a avantajelor și dezavantajelor metodei selectate pentru îmbunătățirea fiabilității.

Lista literaturii folosite

1. Polovko, A.M. Fundamentele teoriei fiabilității / A.M. Polovko, S.V. Gurov - SPb.: BHV - Petersburg, 2006.-S.
2. Fiabilitatea sistemelor tehnice: carte de referință / Yu.K. Bilyaev; V.A. Bogatyrev
3. Fiabilitatea sistemelor tehnice [Resursa electronică]: manual electronic. - Mod de acces: http://www.kmtt43.ru/pages/technical/files/pedsostav/krs/Nadejnost"%20tehnicheskih%20sistem.pdf
4. GOST 27.301 - 95 Fiabilitate în inginerie. Calculul fiabilității. Puncte cheie
5. Concepte de bază ale teoriei fiabilității [Resursa electronică]: manual electronic. - Mod de acces: http://www. obzh. ro / de mai sus/4-1. html(Accesat 13.02.2017)
6. GOST R 27.002-2009 Fiabilitate în inginerie. Termeni și definiții.

Descarca: Nu aveți acces pentru a descărca fișiere de pe serverul nostru.

Termeni fiabilitate, siguranță, pericolȘi risc adesea amestecate, cu semnificațiile lor suprapuse. Adesea termeni analiza siguranței sau analiza riscurilor sunt folosiți ca termeni echivalenti. Odată cu termenul analiza de fiabilitate ele se referă atât la studiul operabilității, al defecțiunilor echipamentelor, al pierderii operabilității, cât și al procesului de apariție a acestora.

Asigurarea fiabilității sistemelor acoperă o mare varietate de aspecte ale activității umane. Fiabilitatea este una dintre cele mai importante caracteristici luate în considerare în etapele de dezvoltare, proiectare și exploatare a diferitelor sisteme tehnice.

Odată cu dezvoltarea și complicarea tehnologiei, problema fiabilității acesteia s-a adâncit și dezvoltat. Studiul cauzelor care provoacă defecțiuni ale obiectelor, determinarea tiparelor pe care le respectă, dezvoltarea unei metode de verificare a fiabilității produselor și a metodelor de monitorizare a fiabilității, metode de calcul și testare, găsirea căilor și mijloacelor de îmbunătățire a fiabilității - fac obiectul cercetărilor de fiabilitate.

În cazul în care analiza este necesară pentru a determina parametrii care caracterizează siguranța, este necesar să se ia în considerare posibilitatea deteriorării echipamentului în sine sau a altor daune cauzate de acestea, pe lângă defecțiunile echipamentelor și defecțiunile sistemului. Dacă în această etapă a analizei de siguranță este presupusă posibilitatea defecțiunilor în sistem, atunci se efectuează o analiză de risc pentru a determina consecințele defecțiunilor în ceea ce privește deteriorarea echipamentului și consecințele pentru persoanele din vecinătatea acestuia.

Știința fiabilității este o știință complexă și se dezvoltă în strânsă interacțiune cu alte științe, cum ar fi fizica, chimia, matematica etc., ceea ce este evident mai ales atunci când se determină fiabilitatea sistemelor de mare scară și complexitate.

Când se studiază problemele de fiabilitate, sunt luate în considerare o mare varietate de obiecte: produse, structuri, sisteme cu subsistemele lor. Fiabilitatea unui produs depinde de fiabilitatea elementelor sale, iar cu cât fiabilitatea acestora este mai mare, cu atât este mai mare fiabilitatea întregului produs.

Teoria fiabilității se bazează pe un set de diferite concepte, definiții, termeni și indicatori care sunt strict reglementați în standardele de stat (GOST).

Sistem este un obiect tehnic destinat să îndeplinească anumite funcții.

Sunt numite părți separate ale sistemului (izolate structural, de regulă). elemente.

Totuși, trebuie menționat că același obiect, în funcție de sarcina pe care proiectantul (cercetător, designer, dezvoltator) dorește să o rezolve, poate fi considerat ca sistem sau ca element. De exemplu, un post de radio este de obicei privit ca un sistem. Cu toate acestea, poate deveni un element al unui obiect mai mare - o linie de releu radio, considerată ca un sistem. Prin urmare, poate fi dată o definiție completă a unui element.

Element- acesta este un obiect care este cea mai simplă parte a sistemului, ale cărui părți individuale nu prezintă un interes independent în cadrul unei anumite considerații.

Din punctul de vedere al teoriei fiabilității, orice obiect tehnic (sistem, dispozitiv, element) poate fi caracterizat prin proprietățile sale, starea tehnică și adaptabilitatea la recuperare după o pierdere de performanță (Fig. 1).

Fiabilitate proprietatea unui obiect de a reține în timp în limitele stabilite valorile tuturor parametrilor care caracterizează capacitatea de a îndeplini funcțiile cerute în modurile și condițiile specificate de utilizare, întreținere, depozitare și transport. Fiabilitatea insuficientă a instalației duce la costuri uriașe de reparații, opriri ale utilajelor, întreruperea furnizării de energie electrică, apă, gaz, vehicule către populație, neîndeplinirea sarcinilor importante, uneori la accidente asociate cu pierderi economice mari, distrugerea unor instalații mari. și victime umane. Cu cât fiabilitatea mașinilor este mai scăzută, cu atât trebuie produse loturi mai mari, ceea ce duce la un consum excesiv de metal, o creștere a capacității de producție și o supraestimare a costurilor reparațiilor și exploatării.

Figura 1 - Principalele caracteristici ale vehiculului

Fiabilitatea unui obiect este proprietate complexă, sunt evaluate în funcție de patru indicatori - fiabilitate, durabilitate, menținere și persistență, sau printr-o combinație a acestor proprietăți.

Fiabilitate - proprietatea unui obiect de a rămâne operațional continuu o anumită perioadă de timp sau un anumit timp de funcționare. Această proprietate este deosebit de importantă pentru mașini, a căror defecțiune este asociată cu un pericol pentru viața umană. Fiabilitatea este inerentă unui obiect în oricare dintre modurile posibile de existență a acestuia, inclusiv în timpul depozitării și transportului.

Durabilitate - proprietatea unui obiect de a menține starea de funcționare până când starea limită apare cu sistemul stabilit de întreținere și reparare.

Spre deosebire de fiabilitate, durabilitatea se caracterizează prin durata de funcționare a obiectului în termeni de timp total de funcționare, întreruptă de perioade de restabilire a performanței acestuia în reparații și întreținere programate și neprogramate.

stare limită - starea obiectului, în care funcționarea sa ulterioară este inacceptabilă sau nepractică, sau restabilirea stării sale de funcționare este imposibilă sau impracticabilă.

Mentenabilitatea - proprietatea unui obiect, care constă în adaptabilitatea acestuia la menținerea și restabilirea unei stări de funcționare prin întreținere și reparare. Importanța menținabilității sistemelor tehnice este determinată de costurile uriașe ale reparației mașinilor.

persistenta - proprietatea unui obiect de a menține, în limitele specificate, valorile parametrilor care caracterizează capacitatea unui obiect de a îndeplini funcțiile necesare în timpul și după depozitare și (sau) transport. Rolul practic al acestei proprietăți este excelent pentru piesele, ansamblurile și mecanismele depozitate într-un set de accesorii de rezervă.

Obiectele sunt împărțite în nerecuperabil, care nu poate fi reparat de către consumator și trebuie înlocuit (de exemplu, becuri, rulmenți, rezistențe etc.) și recuperabil, care poate fi restaurat de către consumator (de exemplu, un televizor, o mașină, un tractor, o mașină unealtă etc.).

Fiabilitatea unui obiect este caracterizată de următoarele stări: funcțional, defect, operabil, inoperabil.

Conditii de lucru - o astfel de stare a obiectului în care acesta îndeplinește toate cerințele de reglementare și documentație tehnică și (sau) de proiectare (proiect).

Produsul corect trebuie să funcționeze.

Stare defectuoasa - o astfel de stare a obiectului în care nu respectă cel puțin una dintre cerințele documentației de reglementare și tehnice și (sau) de proiectare (proiect). Există defecte care nu duc la eșecuri și defecte care duc la eșecuri. De exemplu, deteriorarea vopselei unei mașini înseamnă că aceasta este într-o stare defectuoasă, dar o astfel de mașină este funcțională.

conditii de lucru numiți o astfel de stare a unui obiect în care este capabil să îndeplinească funcțiile specificate care îndeplinesc cerințele de reglementare și documentație tehnică și (sau) de proiectare (proiect).

Un produs inoperabil este, de asemenea, defect.

Conceptul de utilitate este mai larg decât conceptul de performanță. Un vehicul defect poate fi operabil și inoperabil - totul depinde de ce cerință a NTD nu satisface acest vehicul. Deci, de exemplu, dacă carcasa sau șasiul este îndoită, vopseaua lor este ruptă, izolația conductorilor este deteriorată, dar parametrii echipamentului sunt în limitele normale, atunci vehiculul este considerat a fi defect, dar în același timp operabil.

Figura 2 - Clasificarea obiectelor TS

Omul de știință Dunin-Barkovsky a dat următoarea definiție a termenului „fiabilitate tehnologică”: nivelul parametrilor de producție ai calității produsului fabricat în timpul necesar. Apoi A. S. Pronikov a introdus conceptul de „fiabilitatea proceselor tehnologice”. El scrie că „un procent mai mare de defecțiuni ale diferitelor mașini este asociat cu o fiabilitate insuficientă a procesului tehnologic”, că ... „procesul tehnologic trebuie să fie de încredere, i.e. evitați astfel de indicatori care pot afecta calitatea produselor fabricate. Problemele de evaluare a fiabilității proceselor tehnologice și a fiabilității sunt, de asemenea, luate în considerare în lucrările lui PI Bobrik, AL Meerov și alții și numai din punctul de vedere al capacității sistemelor, proceselor și operațiunilor tehnologice de a asigura (într-un anumit timp) ) fabricarea de produse cu indicatori de calitate în conformitate cu cerințele stabilite.

Dar este evident că o modificare a caracteristicilor sistemelor tehnologice în timp poate duce la o schimbare nu numai a calității produselor de fabricație, ci și a productivității. Defecțiunile sistemelor tehnologice în majoritatea cazurilor nu duc la apariția unor produse defecte, ci la o întârziere în executarea sarcinii, care afectează productivitatea echipamentului. Prin urmare, la caracterizarea proprietății fiabilității sistemelor tehnologice, este indicat să o luăm în considerare din punctul de vedere al îndeplinirii sarcinilor atât din punct de vedere al indicatorilor de calitate, cât și din punct de vedere al volumului de produse fabricate.

Astfel, în literatura tehnică, problemele aplicării metodelor teoriei fiabilității la analiza proprietăților sistemelor tehnologice pentru a asigura fabricarea produselor în conformitate cu cerințele documentației tehnice și în volumul prescris au primit o acoperire largă.

Un sistem tehnologic este un ansamblu de echipamente tehnologice, instalații de producție și, în general, executanți, necesare și suficiente pentru a efectua anumite procese și operațiuni tehnologice și se află în stare de pregătire pentru funcționare sau într-o stare de funcționare în conformitate cu cerințele documentatie tehnica. Astfel, putem considera un sistem tehnologic pentru efectuarea unei operații și un sistem tehnologic pentru efectuarea unui proces constând din operații separate.

Sistemul tehnologic include elemente pentru care este necesară prezența unor legături funcționale pentru a asigura fluxul proceselor tehnologice pentru fabricarea produselor. Un caz special de astfel de conexiuni sunt conexiunile cinematice între elemente individuale (de exemplu, în mașina-uneltă - dispozitiv de fixare - unealtă - sistem de piese).

Fiabilitatea sistemului tehnologic este proprietatea sistemului tehnologic de a îndeplini funcțiile specificate, menținând în același timp indicatorii de calitate și ritmul de eliberare a produselor adecvate pentru perioadele de funcționare necesare sau timpul de funcționare necesar. Ritmul lansării este numărul de produse cu un anumit nume, dimensiune și design, produse pe unitatea de timp.

Conceptele de „fiabilitatea procesului tehnologic” și „fiabilitatea funcționării tehnologice” înseamnă fiabilitatea unui sistem tehnologic care asigură funcționarea procesului sau a operațiunii luate în considerare în conformitate cu cerințele documentației tehnice.

Din definitii rezulta ca un sistem tehnologic poate fi considerat fiabil daca asigura indeplinirea sarcinii din punct de vedere al calitatii produselor fabricate sau fabricate si din punct de vedere al parametrilor de performanta.

Parametrii și proprietățile unui sistem tehnologic și ale elementelor acestuia se modifică în timpul funcționării, adică în timpul unui proces tehnologic sau al unei operațiuni. Prin urmare, sistemul tehnologic la un moment dat poate fi într-o stare operabilă sau inoperabilă.

Atunci când se efectuează cercetări, este posibil să se evalueze performanța sistemului atât separat - prin capacitatea sa de a furniza nivelul necesar de calitate al produselor fabricate și parametrii de performanță, cât și prin ambele proprietăți simultan, ținând cont de relația dintre ele.

Sistemul tehnologic este operabil din punct de vedere al parametrilor de calitate dacă asigură fabricarea de produse cu indicatori de calitate care îndeplinesc cerințele documentației tehnice, și este operabil din punct de vedere al parametrilor de performanță dacă asigură ritmul de lansare stabilit.

Încălcările separate ale sistemului tehnologic vor fi clasificate ca daune dacă transferă sistemul dintr-o stare sănătoasă în una defectuoasă și ca defecțiuni dacă transferă sistemul dintr-o stare operabilă într-una inoperabilă.

Astfel, defectarea unui sistem tehnologic este un eveniment constând în pierderea operabilității.

Eșecurile în sistemele tehnologice pot fi bruște și treptate. Defecțiunile treptate includ defecțiuni cauzate de natura neregulată sau discretă a modificărilor în starea sistemului tehnologic și care conduc la o pierdere treptată a performanței (uzura ghidajelor mașinii, sculelor, dispozitivelor de fixare, deformații termice, îmbătrânirea materialului pieselor echipamentelor de bază etc. .). Defecțiunile bruște sunt cauzate de încălcări individuale, al căror moment de apariție este aproape imposibil de previzionat (ruperea sculei, eroarea reglatorului la instalarea echipamentului, defecte ale materialului sau pieselor etc.).

În viitor, astfel de defecțiuni treptate și bruște vor fi clasificate ca defecțiuni din cauza stării sistemului, adică defecțiuni interne. Dar sistemele tehnologice ale operațiunilor sau proceselor individuale pot fi, de asemenea, într-o stare de inoperabilitate din cauza unor factori externi (pentru de curent, deteriorarea spațiilor, lipsa de material, piese de prelucrat etc.). Evident, factorii externi duc la o scădere a fiabilității în ceea ce privește performanța. Defecțiunile externe ar trebui să includă și timpii de nefuncționare a sistemelor tehnologice din motive organizaționale.

Pentru a rezolva problema creșterii fiabilității mașinilor și mecanismelor, este necesar nu numai să se precizeze faptul defecțiunii, ci să se considere fiecare caz de defecțiune prematură ca un eveniment și să se stabilească adevărata cauză a defecțiunii. Analiza ar trebui să înceapă prin identificarea locației defecțiunii. Fiecare tip de deteriorare sau defecțiune are diferite forme de manifestare. Toate cauzele defecțiunilor pot fi atribuite unuia dintre următoarele trei grupuri principale:

Erori de proiectare și fabricație;

erori de operare;

Cauze externe, de ex. motive care nu depind direct de produsul sau ansamblul în cauză.

Defectele tipice de proiectare sunt: ​​protecția insuficientă a unităților de frecare, prezența concentratoarelor de tensiuni, calcularea incorectă a capacității portante, alegerea incorectă a materialelor etc. Cele mai tipice defecte tehnologice includ: defecte datorate compoziției incorecte a materialului, defecte la topire și fabricație. a semifabricatelor, prelucrări mecanice etc. Principalele cauze operaționale ale defecțiunilor și avariilor sunt: ​​încălcarea condițiilor de utilizare; întreținere necorespunzătoare; prezența supraîncărcărilor și a sarcinilor neprevăzute cauzate de perturbări în alimentarea cu energie, influența defecțiunilor aferente (deteriorări secundare), influența fenomenelor naturale, pătrunderea unor obiecte străine în mecanism etc.

O astfel de clasificare permite doar atribuirea eșecului înregistrat unuia dintre motivele de mai sus. Sarcina este de a asigura proiectarea produselor cu o durabilitate specificată, cunoscând cauza fizică a distrugerii. Prin urmare, este important să se facă o concluzie preliminară corectă cu privire la cauzele distrugerii pe baza aspectului piesei distruse.

La rezolvarea oricărei probleme de evaluare a fiabilității sistemelor tehnologice, se iau în considerare următoarele condiții preliminare:

1) Fiabilitatea sistemelor tehnologice ar trebui să fie evaluată numai prin acei parametri și indicatori ai calității produselor fabricate, al căror nivel depinde de operațiunea în cauză. De exemplu, la șlefuirea unui arbore, doar o suprafață este supusă prelucrării, iar restul nu se modifică. Prin urmare, evaluarea fiabilității unei astfel de operațiuni de șlefuire depinde de condițiile pentru asigurarea dimensiunii și rugozității necesare numai a suprafeței prelucrate.

Mulți indicatori de ergonomie și estetică tehnică sunt determinați în mod unic de designul produsului și nu depind de fiabilitatea operațiunilor tehnologice (de exemplu, locația și numărul de puncte de lubrifiere în produsul fabricat, vizibilitate etc.). Prin urmare, atunci când se calculează fiabilitatea operațiunilor tehnologice, astfel de indicatori ai calității produsului finit nu trebuie luați în considerare.

2) Atunci când se calculează fiabilitatea sistemelor tehnologice, ar trebui să se pornească de la faptul că documentația de proiectare specifică în mod clar valorile nominale și indicatorii de calitate ai produsului finit. Atunci când se evaluează fiabilitatea operațiunilor tehnologice (atât în ​​procesul de pregătire tehnologică a producției, cât și în producția de masă), ar trebui să se ia în considerare doar modul în care procesul de fabricație asigură conformitatea cu cerințele stabilite și nu se ia în considerare conformitatea cu nivelul actual al indicatorilor stabiliți. mai jos în documentația de proiectare. Aceasta înseamnă că procesul tehnologic poate avea o fiabilitate ridicată, deși produsele obținute în timpul implementării sale pot aparține celei de-a doua categorii de calitate.

3) La evaluarea fiabilității sistemelor tehnologice în condițiile producției în serie, trebuie să se pornească de la căile, modurile și mijloacele tehnologice ale echipamentelor tehnologice specificate în documentația tehnologică.

4) Dezvoltarea operațiunilor și proceselor tehnologice în ceea ce privește indicatorii de fiabilitate în etapa de pre-producție ar trebui realizată prin găsirea celei mai bune soluții tehnologice din punct de vedere al criteriilor economice și al probabilității de finalizare a sarcinii în ceea ce privește indicatorii de calitate a produselor fabricate și parametri de performanță.

Evaluarea fiabilității sistemelor tehnologice se reduce la o evaluare diferențiată a indicatorilor de fiabilitate, durabilitate și menținere sau la calcularea, dacă este necesar, a unor indicatori complecși care caracterizează simultan toate proprietățile compozite ale fiabilității.

Evaluarea fiabilității se reduce la definiția:

Probabilitățile ca procesul (sau operațiunea) tehnologică în cauză să asigure fabricarea produselor în conformitate cu indicatorii de calitate solicitați de documentația tehnică într-un interval de timp dat fără întreruperi forțate, asigurând în același timp un anumit volum de producție pe unitatea de timp (lansare). ritm);

Timp mediu până la eșec;

Parametru de flux de sărituri.

La evaluarea indicatorilor de fiabilitate, timpul de oprire forțat a echipamentelor din motive organizaționale nu este luat în considerare.

Pentru operațiunile tehnologice continue, timpul de funcționare se ia ca durată de lucru (h); pentru operații tehnologice discrete (tăiere, ștanțare etc.) - numărul de piese prelucrate sau numărul de bare prelucrate (la fabricarea pieselor din material bar).

La evaluarea fiabilității liniilor automate, precum și a operațiunilor tehnologice, numărul de piese fabricate după operația de finisare este luat ca unitate de timp de funcționare.

Operațiunea de control ar trebui să fie considerată ca parte integrantă a operațiunilor tehnologice relevante.

O defecțiune a sistemului tehnologic în ceea ce privește indicatorii de calitate nu trebuie considerată o abatere de la cerințele documentației tehnice pentru unul dintre indicatorii de calitate care au apărut în urma operațiunii de prelucrare, identificate în timpul operațiunii de control, în urma căreia piesa defectă a fost fie izolat, fie trimis pentru revizuire (procesare). Atunci când se evaluează fiabilitatea din punct de vedere al productivității, timpul necesar pentru fabricarea unui produs defect ar trebui să fie luat în considerare ca timpul necesar pentru a elimina defecțiunea.

Pentru produsele care sunt scumpe și necesită forță de muncă intensă de fabricat, fiabilitatea trebuie evaluată pentru operația de prelucrare și separat pentru operația de control.

Evaluarea durabilității se reduce la definiția:

Durata calendaristică de funcționare a sistemului tehnologic până la defecțiune, revizie, între reparații, până la înlocuirea completă;

Timpul de funcționare al sistemului până în aceleași perioade.

Evaluarea menținabilității sistemului tehnologic se reduce la:

La definirea indicatorilor care caracterizează durata și costul identificării și eliminării defecțiunilor;

Să stabilească timpul necesar pentru a pune sistemul în stare de funcționare;

La eliminarea indicatorilor care caracterizează intensitatea muncii și costul operațiunilor de întreținere a sistemelor tehnologice, ajustări, schimbări de scule.

Evaluarea fiabilității sistemelor tehnologice se realizează prin calcularea indicatorilor de fiabilitate în etapele de pregătire tehnologică a producției, producție în serie, precum și după reparații majore sau modernizare a celor mai importante elemente ale sistemelor tehnologice.

Scopul principal al evaluărilor de fiabilitate a sistemului tehnologic este aducerea proceselor tehnologice într-o stare care să asigure fabricarea produselor în conformitate cu parametrii și indicatorii de calitate stabiliți în documentația tehnică, asigurând în același timp productivitate maximă și pierderi minime din defecte. În funcție de stadiul evaluărilor, anumite sarcini pot fi rezolvate:

La planificare - stabilirea volumelor de producție ale secțiilor și atelierelor individuale, definirea standardelor de precizie justificate economic;

În timpul pregătirii tehnologice a producției - alegerea proceselor tehnologice optime (alegerea modurilor de prelucrare, stabilirea locurilor pentru operațiuni de control în procesul tehnologic și planuri de control);

În producția de serie - determinarea conformității parametrilor sistemului tehnologic cu cerințele stabilite, identificarea factorilor negativi și elaborarea măsurilor de îmbunătățire a fiabilității sau acurateței și stabilității proceselor tehnologice;

După efectuarea reparațiilor sistemelor tehnologice - evaluarea calității reparațiilor.

Aceleași metode pot fi folosite pentru organizarea testelor de acceptare după repararea principalelor elemente ale sistemelor tehnologice sau după modernizarea acestora.

Următoarele condiții prealabile pot fi folosite ca bază pentru dezvoltarea modernă a lucrărilor privind teoria fiabilității:

Majoritatea defecțiunilor care apar în timpul funcționării produselor ar putea fi prevăzute în avans, deci nu pot fi considerate aleatorii;

Majoritatea defecțiunilor bruște se explică prin defecte și erori în proiectare, fabricație și asamblare, de aceea este necesar nu numai să se precizeze faptele apariției defecțiunilor bruște, ci să se elaboreze metode care exclud posibilitatea acestora;

Majoritatea metodelor de control industrial nu detectează efectiv defecte; sunt necesare noi metode de control, care să permită prezicerea momentelor de apariție a defecțiunilor pentru a lua măsurile necesare în timp util, excluzând caracterul brusc al defecțiunilor;

Fiabilitatea sistemelor tehnice ar trebui să fie evaluată în etapa de proiectare;

Managementul fiabilității ar trebui să fie cuprinzător și asigurat în etapele de proiectare, fabricare, operare și reparare.

Indicatori de fiabilitate numiți caracteristicile cantitative ale uneia sau mai multor proprietăți ale obiectului care alcătuiesc fiabilitatea acestuia. Valorile indicatorilor de fiabilitate sunt obținute din rezultatele testelor sau ale funcționării. În funcție de recuperabilitatea produselor, indicatorii de fiabilitate sunt împărțiți în indicatori ai produselor nereparabile și indicatori ai produselor recuperabile.

Nerecuperabil ei denumesc un astfel de element care, după ce a lucrat până la prima defecțiune, este înlocuit cu același element, deoarece restaurarea lui în condiții de funcționare este imposibilă. Exemple de elemente nerecuperabile includ diode, condensatoare, triode, microcircuite, supape hidraulice, squibs etc.

Cele mai complexe sisteme tehnice cu durată lungă de viață sunt recuperabil, adică defecțiunile sistemului care apar în timpul funcționării sunt eliminate în timpul reparațiilor. Starea tehnică bună a produselor în timpul funcționării este susținută de lucrări preventive și de remediere.

Fiabilitatea produselor, în funcție de scopul lor, poate fi evaluată folosind fie o parte a indicatorilor de fiabilitate, fie toți indicatorii.

Indicatori de fiabilitate:

• - probabilitatea de funcționare fără defecțiuni - probabilitatea ca într-un anumit timp de funcționare să nu se producă defecțiunea obiectului;
• - timp mediu până la eșec - așteptarea matematică a timpului de funcționare al obiectului până la prima defecțiune;
• - timp mediu până la eșec - raportul dintre timpul total de funcționare al obiectului restaurat și așteptarea matematică a numărului de defecțiuni ale acestuia în acest timp de funcționare;
• - Rata de eșec - densitatea condiționată a probabilității apariției unei defecțiuni a unui obiect, determinată cu condiția ca defecțiunea să nu fi avut loc înainte de momentul de timp considerat. Acest indicator se referă la produsele nereparabile.

indicatori de durabilitate. Indicatorii cantitativi ai durabilității produselor restaurate sunt împărțiți în două grupuri.

• 1) Indicatori legati de durata de viata a produsului:
  • - durata de viață - durata calendaristică de funcționare de la începutul funcționării obiectului sau reluarea acestuia după reparație până la trecerea la starea limită;
  • - durata de viata medie- așteptarea matematică a duratei de viață;
  • - durata de viață până la prima revizie a unității sau a ansamblului - aceasta este durata de funcționare înainte de reparația efectuată pentru a restabili funcționalitatea și restaurarea completă sau aproape completă a resursei produsului cu înlocuirea sau restaurarea oricăreia dintre părțile sale, inclusiv a celor de bază;
  • - durata de viață între revizii,în funcție în principal de calitatea reparației, adică de măsura în care resursele lor au fost restaurate;
  • - durata de viata totala- ego calendarul duratei de funcționare a sistemului tehnic de la începutul funcționării până la sacrificare, ținând cont de timpul de funcționare după reparație;
  • - gama procentuală de viață- durata calendaristică de funcționare, timp în care obiectul nu va atinge starea limită cu o probabilitate y, exprimată în procente.
• 2) Indicatori legati de resursa produsului:
  • - resursă- timpul total de funcționare al obiectului de la începutul funcționării acestuia sau reînnoirea acestuia după reparație până la trecerea la starea limită.
  • - resursa medie - așteptarea matematică a resursei; pentru sistemele tehnice se folosește o resursă tehnică ca criteriu de durabilitate;
  • - resursă atribuită- timpul total de funcționare, la atingerea căruia trebuie să înceteze funcționarea instalației, indiferent de starea tehnică a acesteia;
  • - resursa procentuală gamma- timpul total de funcționare în care obiectul nu atinge starea limită cu o probabilitate dată y, exprimată în procente.

Unitățile de măsurare a resursei sunt alese pentru fiecare industrie și pentru fiecare clasă de mașini, unități și structuri separat.

Indicatori cuprinzători de fiabilitate. Coeficientul de utilizare tehnică poate servi ca un indicator care determină durabilitatea unui sistem, obiect, mașină.

Coeficient tehnic de utilizare - raportul dintre așteptarea matematică a timpului total în care obiectul este în stare de funcționare pentru o anumită perioadă de funcționare și așteptarea matematică a timpului total în care obiectul este în stare de funcționare și toată perioada de nefuncționare pentru reparații și întreținere. Se numește coeficientul de utilizare tehnică, preluat în perioada dintre reparațiile programate și întreținerea factor de pregătire, care evaluează opririle neprevăzute ale utilajului și că reparațiile programate și activitățile de întreținere nu își îndeplinesc pe deplin rolul.

Un indicator al fiabilității unui element nerecuperabil sau a întregului sistem este probabilitatea de funcționare fără defecțiuni P(t) pentru un timp dat / sau functie de fiabilitate, care este funcția inversă a funcției de distribuție:

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

unde Р(/) este probabilitatea de defectare a elementului înainte de momentul /; t este timpul de funcționare al elementului nerecuperabil.

Grafic, funcția de fiabilitate este o curbă monoton descrescătoare (Fig. 6.7); la / = O P(1\u003d 0) \u003d 1, când / - "o P(1= oo) = 0.

Orez. 6.7.

În general, probabilitatea de funcționare fără defecțiuni P(0 a elementelor structurale testate este definită ca raportul dintre numărul de elemente rămase în stare de funcționare la sfârșitul timpului de încercare și numărul inițial de elemente supuse încercării:

/>(*) = (ЛГ - „)/#,

Unde N- numarul initial de elemente testate; P- numarul de elemente esuate pt V, N - n = n 0- numărul de elemente care au păstrat performanţa.

Valoare P(t)și probabilitatea de eșec F(t) atunci t legate de raport

P(t) + F(t)-,

Unde F(t) = l - P(t) sau F(t) = -n 0 / N.

Motivul apariției defecțiunilor bruște nu este legat de o schimbare a stării obiectului și de timpul funcționării sale anterioare, ci depinde de nivelul influențelor externe. Se evaluează eșecurile bruște Rata de eșec A(0 - probabilitatea ca o defecțiune să se producă pe unitatea de timp, cu condiția ca până în acest moment să nu fi avut loc defecțiunea. În general, probabilitatea de funcționare fără defecțiuni poate fi exprimată în termeni de rata de defecțiune A. (/):

P(t) = exp

Indicatorul A (0 este măsurat prin numărul de defecțiuni pe unitatea de timp (h "). Folosind această expresie, puteți obține o formulă pentru probabilitatea funcționării fără defecțiuni a oricărui element al unui sistem tehnic pentru orice distribuție cunoscută a timpului. între defecţiuni.Funcţia A (/) poate fi determinată din rezultatele testelor Numeroase date experimentale arată că pentru multe elemente graficul funcţiei A (7) are o formă „în formă de jgheab” (Fig. 6.8).

Orez. 6.8.

din timpul de funcționare /

Analiza graficului arată că timpul de testare poate fi împărțit condiționat în trei perioade. În prima dintre ele, funcția A(/) are valori ridicate. Acest perioada de rodaj sau perioada de eșec timpurie pentru defecte latente. Se numește a doua perioadă perioada de functionare normala. Această perioadă este caracterizată de o rată constantă de eșec. Ultima, a treia perioadă este perioada de imbatranire. Deoarece perioada de funcționare normală este cea principală, în calculele de fiabilitate este luată k(t) - const. În acest caz, cu o lege de distribuție exponențială, funcția de fiabilitate are forma:

P = exp

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

Una dintre cele mai importante caracteristici ale fiabilității sistemului este durata medie de viață obiect care este evaluat folosind expresia:

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

Prin urmare, funcția de fiabilitate poate fi scrisă după cum urmează:

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

Dacă timpul de funcționare al elementului este scurt în comparație cu timpul mediu de „viață”, atunci se poate folosi o formulă aproximativă:

Pentru cazul unei distribuții exponențiale, „durata de viață” medie a sistemului este egală cu

A,] + A, + ... + A. ((

Exemplul 6.4. Determinați „viața” medie a sistemului pentru o perioadă de timp I= 10 h, dacă se știe că sistemul este format din cinci elemente cu rate corespunzătoare de eșec, h-1: ^ = 2 10 e; la 2 = 5 10 "5; X, 3 = 10" 5; X, 4 = 20 KG 5; A-5 - 50 10 „5. Rezultatele testului au constatat că distribuția timpului între defecțiuni se supune unei legi exponențiale.

Soluţie.Ținând cont de legea exponențială a distribuției timpului între defecțiuni, determinăm probabilitatea de funcționare fără eșec:

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

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

În aceleași condiții, determinăm timpul mediu de „viață” a sistemului:

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