Основы теории надежности

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Операции обслуживания и ремонта

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

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

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

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

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

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

    Для невосстанавливаемых  изделий предельное состояние  наступает после первого отказа.

    Под наработкой понимается продолжительность или объем работы объекта.

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

Основные свойства надежности

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

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