Федюкин В.К. Квалиметрия. Измерение качества промышленной продукции (2013) (1092055), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Интенсивность отказов используется в качестве одного из основных критериев при опенке надежности изделий. На рисунке 8.4 показано характерное изменение интенсивности отказов во времени для большинства промышленных изделий. На рисунке отмечено три этапа: 1 — приработка, 2 — устойчивая работа, 3— ускоренное старение и износ. Интенсивност отказов, Хр) Время, г Рис. 8.4. Изменение интенсивности отказов во времени эксплуатации Вероятность безотказной работы, выраженная через интенсивность отказов, имеет вид: Р(г) = ехр~-~Х(г) й . ~ о Это уравнение является одним из основных в теории и практике расчетов показателей надежности. Параметр ногпока отказов Хг(Г) для восстанавливаемого изделия характеризует плотность вероятности появления отказа ремонтопригодного объекта для определенного момента времени )ь1(г) = —, ф(г) й ' где /1г) — плотность распределения потока отказов аа период времени г.
При определении этого показателя статистическим методом имеем ~~~ и;(Г+бГ) — Ч~~ и;(Г) (8.11) где п1г) — количество отказов г-го изделия до наработки г я — число отказов изделия в интервале времени бт. 210 Средняя частота отказов ю(г) показывает отношение числа отказавших изделий в единицу времени к числу испытываемых или наблюдаемых при условии, что отказавшие элементы изделий заменяются исправными или восстанавливаются, т.е.
(В.12) Для качественного анализа безотказности работы изделия обычно принимают, что вероятность безотказной работы в период нормальной эксплуатации приближенно равна Р(с) = 1 — Х(г). Дополнительными показателями безотказности являются коэффициенты технических пРостоев (Чпр) и испРавности (Ч„,пр). Коэффициент технических простоев (иначе говоря, коэффициент неисправности), представляющий собой отношение продолжительности простоев гпр по причине неисправности техники за определенный промежуток времени к сумме продолжительности фактической работы гф и гпр за тот же период времени, равен: Гпр 1 Чп сф+гпр 1 гф р„р Длительность исправной работы машины, характеризуемая коэффициентом исправности, рассчитывают по формуле Ф Чиспр = Чпр ф+ пр Необходимо отметить, что в рассмотренных способах численных оценок показателей, связанных с отказами, не учитываются тяжести последствий от различных отказов.
В большинстве случаев при определении показателей безотказности следовало бы установить критерий или коэффициент весомости отказов изделия, например, по экономическим последствиям восстановления работоспособности, исчерпанию ресурса и другим характеристикам работоспособности во времени. Показатели безотказности в зависимости от целей управления качеством определяют на различных стадиях работы технического изделия. Например, наработку на отказ в период приработки изделия определяют для выявления ранних отказов с целью принятия необходимых мер по совершенствованию конструкции и технологии изготовления, исключающих причины появления ранних отказов серийно изготавливаемых изделий. 211 Во время производства техники показатели ее безотказности определяют через определенные промежутки времени, для контроля их нормируемых значений.
На стадии эксплуатации оценивают безотказность с целью прогнозирования ее на интересующее время эксплуатации. 8.4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОТКАЗНОСТИ Безотказность работы машин и другой техники обеспечивается специальными методами на всех этапах жизненного цикла изделия. Существует значительное количество разнообразных способов повышения безотказности техники. Поэтому практическая задача заключается в рациональном подборе и осуществлении оптимальных способов и средств повышения надежности с учетом как их технических, так и экономических показателей. 8.4.1.
Методы и показатели обеспечения безотказности на агапе проектирования и конструирования Известно, что уже при проектировании и конструировании закладывается та или иная безотказность изделия. При этом конструктор осуществляет расчеты характеристик безотказности для прогнозирования работоспособности и обоснования предлагаемого к изготовлению варианта изделия, для выбора комплектующих технических средств, для осуществления способов резервирования элементов с недостаточной надежностью и т.д. Многочисленные характеристики безотказности сложных технических систем, какими являются, например, машины, обычно определяются поэлементно, а потом уже синтезируются в итоговый результат.
Для определения характеристик безотказности работы элементов машины, т.е. ее деталей, все детали машин разделяют на три группы: детали тяжело нагруженные и изнашивающиеся (группа А), детали основные (группа Б) и детали вспомогательные (группа В). К деталям группы А относятся те детали, рабочая функция которых состоит в передаче мощностей или в том, чтобы служить опорами для движущихся нагруженных деталей. Их называют также активными. Эти детали в процессе работы машин подвергаются износу. 212 Вследствие износа происходит изменение размеров и формы, качества рабочих поверхностей. К деталям этой группы можно отнести различные подшипники, детали зубчатых, червячных и фрикционных передач, валы, оси, детали механизмов движения и т.п.
Детали группы Б обеспечивают правильное расположение деталей первой группы и их взаимодействие. Эти детали могут быть названы также основными или опорными. К деталям этой группы относятся станины, фундаментальные рамы, блоки цилиндров, кронштейны, стойки и т.д. К деталям группы В относятся различные детали вспомогательного назначения, служащие для управления машиной и обеспечения нормальной работы деталей первых двух групп. Безотказность технических изделий зависит от правильного выбора материала для отдельных ее деталей. Назначение материала для деталей машин зависит от ряда факторов, а именно; от величины и характера силовых нагрузок, от химической активности среды, в которой работают детали, от рода и вида трения поверхностей сопряженно работающих деталей.
При этом приходится учитывать особенности каждого из рассматриваемых материалов, в частности: изменение физико-механических свойств при работе в условиях низких или высоких температур; усталость и ползучесть (деформируемость при эксплуатации); старение материала и многое другое. При выборе материала существенное значение имеют его технологичность обработки и стоимость, так как достижение необходимой надежности не должно обходиться слишком дорого. Конструкция изделия, например машины, должна быть по возможности наиболее простой, т.е. она должна состоять из наименьшего количества деталей. Это повышает безотказность машины. Конструкция машины также должна быть технологичной для сборки и разборки.
Она должна обеспечивать доступ к отдельным ее элементам для наблюдений за их работой и для обслуживания (смазка, регулировка, замена, ремонт). Технологичность конструкции способствует повышению качества сборки, влияние на характеристики надежности работы машины. На этапе проектирования и конструирования часто решается вопрос необходимости использования метода резервирования машины.
Резервированием называют эффективный способ повышения безотказности путем параллельного включения в систему машины резервных (дополнительных) элементов, способных в случае отказа основного элемента выполнять его функции. В общем случае надежность так называемой неизбыточной системы машины, т.е. системы, для исправной работы которой необходима исправность всех входящих в нее элементов, определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех элементов системы.
Конструкция такой технической системы состоит из последовательно соединенных элементов (рис. 8.5). Поэтому вероятность безотказной работы машины как системы, элементы которой соединены (в надежностном смысле) последовательно, имеет вид: () П() (8.13) где Рг03 — веровтиость безотказной работы г-го злемеита за наработку времени г и — количество элементов в системе.
1анс. 8.$. Схема последовательного соединения элементов системы 214 Из равенства (8.13) следует, что утрата работоспособности любого элемента последовательной системы приводит к отказу всей системы. Надежность изделия с последовательным соединением его функциональных элементов относительно невелика.
Пусть, например, изделие с последовательно соединенными четырьмя элементами имеет показатели безотказности работы первого, второго и четвертого элементов, равные 0,9, а третьего — 0,5. Общая безотказность такого изделия, в соответствии с (8.13), равна 0,36. В последовательных системах элементы системы могут обладать различной безотказностью. Надежность такой системы всегда меньше надежности самого ненадежного элемента. Основным конструктивным способом устранения «слабых» мест в технических системах с последовательным взаимодействием их элементов является резервирование элементов с недостаточной надежностью.
Существуют следующие методы резервирования: общее резервирование, раздельное (поэлементное) резервирование и комбинированное (смещенное) резервирование. Общим называется такое резервирование, при котором параллельно подключаются идентичные системы. При этом одна из систем (включающаяся первой) считается основной, а остальные — резервными.
На рисунке 8.6, а показана схема общего резервирования. «'! — «2! — т .Я '«т' Д2' Я Рис. 8.8. Схема общего (е) и раздельного (б) резервирования Раздельным (поэлементным) резервированием является резервирование отдельных элементов системы изделия (рис. 8.6, б) в п звеньев. При комбинированном резервировании в системе элементов изделия применяется как общее, так и раздельное резервирование. Отношение числа резервных цепей (или элементов) к числу основных называется кратностью резервированим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
