Показатели ремонтопригодности

Введение

Показатели надёжности служат для количественной оценки уровня надежности объекта. С их помощью сравнивают надёжность различных объектов между собой или надёжность одного и того же объекта в разных условиях либо на разных этапах эксплуатации. По ремонтопригодности выделяют дополнительно показатели для восстанавливаемых и не восстанавливаемых объектов.

Кроме того, показатели могут быть единичными и комплексными. Единичный показатель относят к одному из свойств, а комплексный – к нескольким свойствам.

Введение показателей надёжности основывают на рассмотрении эксплуатации как процесса случайного изменения свойств объекта в виде последовательного чередования работоспособного и неработоспособного состояний. Другими словами, процесс изменения свойств объекта – это поток случайных дискретных изменений состояний. При таком представлении мерой надёжности служат характеристики перехода объекта из одного состояния в другое. Используя их, определяют, как часто осуществляются переходы, как долго объект находится в работоспособном и неработоспособном состояниях, какова вероятность наступления этих событий и т. д.

Понятие надежности

Надежность — один из показателей качества технического изделия (объекта); свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, характеризующие его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки. Надежность является единственным показателем качества, учитывающим изменчивость свойств объекта, обусловленную разбросом характеристик исходных материалов и отклонениями в технологии изготовления, а также разброс характеристик внешних нагрузок, действующих на объект, и накопление изменений, происходящих в объекте в процессе эксплуатации (старение, износ и т. п.).

Надежность формируется при проектировании и расчете, обеспечивается при изготовлении (производстве), реализуется и поддерживается в эксплуатации. Она зависит: от конструкции объекта и его элементов, применяемых материалов, методов защиты от вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту и обслуживанию и др. конструктивных особенностей; от качества материалов, качества изготовления элементов и сборки объекта, методов контроля над процессом изготовления, возможностей управления технологическими процессами, методов испытаний и т. п.; от методов и условий эксплуатации, принятой системы технического обслуживания и ремонта, режимов работы и других эксплуатационных факторов. Надежность является комплексным показателем качества и в зависимости от особенностей объекта и условий его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортировки может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность (Рисунок 1).

Надежность

Безотказность

Долговечность

Ремонтопри-годность

Сохраняемость

Вероятность безотказной работы

Средняя наработка до отказа

Гамма-процентная наработка до отказа

Средняя наработка на отказ

Интенсивность отказов

Параметр потока отказов

Вероятность восстановления и заданное время

Среднее время восстановления

Интенсивность восстановления

Средний ресурс

Гамма-процентный ресурс

Назначенный ресурс

Средний срок службы

Гамма-процентный срок сохраняемости

Назначенный срок службы

Гамма-процентный срок службы

Средний срок сохраняемости

Рисунок 1 – Единичные показатели надежности

Показатели безотказности

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние (работоспособность) в течение некоторого времени или наработки (величины пробега, количества циклов и т. п.).

Показатели безотказности характеризуют способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени (некоторой наработки). Вероятность безотказной работы -вероятность того, что в пределах заданного времени (наработки) не возникнет отказа:

(1)

где - число объектов, оставшихся работоспособными за время ;

- число объектов в начале наблюдения;

- число отказов (или отказавших объектов) за время .

Вероятность безотказной работы за время численно равна доле объектов, сохраняющих работоспособность за это время. Иногда используют понятие вероятности отказа - вероятность того, что в пределах заданной наработки возникнет отказ. Событие отказа является противоположным событию безотказной работы. При этом . Поэтому вероятность отказа определяют так:

(2)

Средняя наработка до отказа - это математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. По статическим данным эксплуатации или испытаний этот вычисляют по следующей формуле:

(3)

где - наработка (продолжительность безотказной работы) -го элемента до первого отказа;

- число объектов в начале наблюдения.

Средняя наработка на отказ - это среднее время наработки восстанавливаемого объекта между отказами:

(4)

где - число отказов -го элемента;

-наработка -го элемента за время наблюдений.

Интенсивность отказов - среднее число отказов, приходящихся на единицу наработки невосстанавливаемого объекта:

(5)

где - число отказов объектов от начала наблюдений до наработки и соответственно;

- число исправных объектов от начала наблюдений до наработки ;

-изучаемый интервал наработок.

Интенсивность отказов характеризует стабильность свойств объекта и показывает скорость снижения вероятности безотказной работы. Для восстанавливаемых объектов интенсивность отказов не всегда правильно характеризует свойство безотказности. Дело в том, что в отличии от не восстанавливаемых объектов, у которых моменты появления отказов образуют группы случайных величин, для ремонтируемых объектов эти моменты образуют поток случайных событий. Поэтому для восстанавливаемых объектов вместо интенсивности отказов используют параметр потока отказов, приходящихся на единицу наработки:

(6)

где - число отказов -го элемента;

- наработка -го элемента за время наблюдений;

- число элементов в эксплуатации.

Показатели долговечности

Под долговечностью понимают свойство элемента сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при надлежащем техническом обслуживании и ремонте. Для не восстанавливаемых элементов долговечность совпадает с временем их эксплуатации до отказа. Количественные оценки долговечности – срок службы и ресурс.

Ресурсом называют наработку объекта от начала эксплуатации или после ремонта до наступления предельного состояния. Различают средний ресурс и гамма - процентный ресурс.

Средний срок службы – средняя календарная продолжительность службы объектов. Различают средний срок службы до первого капитального ремонта и между капитальными ремонтами.

Средний срок службы до списания – средняя календарная продолжительность эксплуатации до предельного состояния.

Гамма – процентный срок службы – средняя календарная продолжительность эксплуатации, в течении которого объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью процентов.

Показатели сохраняемости

Показатели сохраняемости характеризуют свойство элемента сохранять эксплуатационные качества во время хранения и транспортировки. Для этого используют средний срок сохраняемости и интенсивность отказов при хранении . свойство сохраняемости можно рассматривать как специфический случай безотказности в период хранения и транспортировки. В сельском хозяйстве большая часть энергетического оборудования занята в течении года от двух до шести месяцев, а остальное время её не используют. Для такого оборудования свойство сохраняемости имеет первостепенное значение.

Комплексные показатели надёжности

Коэффициент готовности - характеризует готовность объекта к применению по назначению:

(8)

где - средняя наработка на отказ;

- среднее время восстановления.

Коэффициент оперативной готовности характеризует готовность объекта к функционированию с учётом простоев по организационным причинам:

Коэффициент технического обслуживания характеризует время нахождения объектов в работоспособном состоянии с учётом простоя объектов на всех видах технического обслуживания и ремонта.

Заключение

Поскольку уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям, мы должны стремиться достичь высокой надежности технических средств, применяемых в технологическом процессе.

Но невозможно достичь высокой надежности и долговечности с непрогрессивным рабочим процессом и несовершенной схемой или несовершенными механизмами.

Поэтому первым направлением повышения надежности является обеспечение необходимого технического уровня изделий.

Кроме этого следует применять агрегаты с высокой надежностью и долговечностью, которые обеспечиваются самой природой, т.е. быстроходных агрегатов без механический передач, например, на электростанциях, агрегатов и деталей, работающих на чистом жидкостном трении или без механического контакта (электрическое торможение, бесконтактное электрическое управление); деталей, работающих при напряжениях ниже пределов выносливости, и др.

Также нужно использовать детали и механизмы, самоподдерживающие работоспособность: самоустанавливающихся, самоприрабатывающихся, самосмазывающихся, самонастраивающихся и самоуправляющихся системах.

Необходимо отметить, что переход на изготовление машин по строго регламентированной технологии заключает в себе резерв повышения надежности.

Этап конструирования системы является очень важным, поскольку на нем закладывается уровень надежности систем безопасности. При конструировании и проектировании следует ориентироваться на простые структуры, имеющие наименьшее количество элементов, поскольку сокращение количества элементов является существенной мерой повышения надежности.

Введение

Показатели надёжности служат для количественной оценки уровня надежности объекта. С их помощью сравнивают надёжность различных объектов между собой или надёжность одного и того же объекта в разных условиях либо на разных этапах эксплуатации. По ремонтопригодности выделяют дополнительно показатели для восстанавливаемых и не восстанавливаемых объектов.

Кроме того, показатели могут быть единичными и комплексными. Единичный показатель относят к одному из свойств, а комплексный – к нескольким свойствам.

Введение показателей надёжности основывают на рассмотрении эксплуатации как процесса случайного изменения свойств объекта в виде последовательного чередования работоспособного и неработоспособного состояний. Другими словами, процесс изменения свойств объекта – это поток случайных дискретных изменений состояний. При таком представлении мерой надёжности служат характеристики перехода объекта из одного состояния в другое. Используя их, определяют, как часто осуществляются переходы, как долго объект находится в работоспособном и неработоспособном состояниях, какова вероятность наступления этих событий и т. д.

Понятие надежности

Надежность — один из показателей качества технического изделия (объекта); свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, характеризующие его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортировки. Надежность является единственным показателем качества, учитывающим изменчивость свойств объекта, обусловленную разбросом характеристик исходных материалов и отклонениями в технологии изготовления, а также разброс характеристик внешних нагрузок, действующих на объект, и накопление изменений, происходящих в объекте в процессе эксплуатации (старение, износ и т. п.).

Надежность формируется при проектировании и расчете, обеспечивается при изготовлении (производстве), реализуется и поддерживается в эксплуатации. Она зависит: от конструкции объекта и его элементов, применяемых материалов, методов защиты от вредных воздействий, системы смазки, приспособленности к ремонту и обслуживанию и др. конструктивных особенностей; от качества материалов, качества изготовления элементов и сборки объекта, методов контроля над процессом изготовления, возможностей управления технологическими процессами, методов испытаний и т. п.; от методов и условий эксплуатации, принятой системы технического обслуживания и ремонта, режимов работы и других эксплуатационных факторов. Надежность является комплексным показателем качества и в зависимости от особенностей объекта и условий его эксплуатации, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортировки может включать безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность (Рисунок 1).

Надежность

Безотказность

Долговечность

Ремонтопри-годность

Сохраняемость

Вероятность безотказной работы

Средняя наработка до отказа

Гамма-процентная наработка до отказа

Средняя наработка на отказ

Интенсивность отказов

Параметр потока отказов

Вероятность восстановления и заданное время

Среднее время восстановления

Интенсивность восстановления

Средний ресурс

Гамма-процентный ресурс

Назначенный ресурс

Средний срок службы

Гамма-процентный срок сохраняемости

Назначенный срок службы

Гамма-процентный срок службы

Средний срок сохраняемости

Рисунок 1 – Единичные показатели надежности

Показатели безотказности

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние (работоспособность) в течение некоторого времени или наработки (величины пробега, количества циклов и т. п.).

Показатели безотказности характеризуют способность объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени (некоторой наработки). Вероятность безотказной работы -вероятность того, что в пределах заданного времени (наработки) не возникнет отказа:

(1)

где - число объектов, оставшихся работоспособными за время ;

- число объектов в начале наблюдения;

- число отказов (или отказавших объектов) за время .

Вероятность безотказной работы за время численно равна доле объектов, сохраняющих работоспособность за это время. Иногда используют понятие вероятности отказа - вероятность того, что в пределах заданной наработки возникнет отказ. Событие отказа является противоположным событию безотказной работы. При этом . Поэтому вероятность отказа определяют так:

(2)

Средняя наработка до отказа - это математическое ожидание наработки объекта до первого отказа. По статическим данным эксплуатации или испытаний этот вычисляют по следующей формуле:

(3)

где - наработка (продолжительность безотказной работы) -го элемента до первого отказа;

- число объектов в начале наблюдения.

Средняя наработка на отказ - это среднее время наработки восстанавливаемого объекта между отказами:

(4)

где - число отказов -го элемента;

-наработка -го элемента за время наблюдений.

Интенсивность отказов - среднее число отказов, приходящихся на единицу наработки невосстанавливаемого объекта:

(5)

где - число отказов объектов от начала наблюдений до наработки и соответственно;

- число исправных объектов от начала наблюдений до наработки ;

-изучаемый интервал наработок.

Интенсивность отказов характеризует стабильность свойств объекта и показывает скорость снижения вероятности безотказной работы. Для восстанавливаемых объектов интенсивность отказов не всегда правильно характеризует свойство безотказности. Дело в том, что в отличии от не восстанавливаемых объектов, у которых моменты появления отказов образуют группы случайных величин, для ремонтируемых объектов эти моменты образуют поток случайных событий. Поэтому для восстанавливаемых объектов вместо интенсивности отказов используют параметр потока отказов, приходящихся на единицу наработки:

(6)

где - число отказов -го элемента;

- наработка -го элемента за время наблюдений;

- число элементов в эксплуатации.

Показатели ремонтопригодности

Среднее время восстановления - это математическое ожидание продолжительности восстановления работоспособности после отказа элемента:

где - время восстановления работоспособного состояния -го объекта;

- число обнаруженных и устранённых отказов (или число объектов, подвергавшихся восстановлению).

Вероятность восстановления работоспособного состояния:

(7)

где - заданное время устранения отказа.

Интенсивность восстановления

где - число восстанавливаемых объектов;

- продолжительность восстановления -го элемента.

Показатели долговечности

Под долговечностью понимают свойство элемента сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при надлежащем техническом обслуживании и ремонте. Для не восстанавливаемых элементов долговечность совпадает с временем их эксплуатации до отказа. Количественные оценки долговечности – срок службы и ресурс.

Ресурсом называют наработку объекта от начала эксплуатации или после ремонта до наступления предельного состояния. Различают средний ресурс и гамма - процентный ресурс.

Средний срок службы – средняя календарная продолжительность службы объектов. Различают средний срок службы до первого капитального ремонта и между капитальными ремонтами.

Средний срок службы до списания – средняя календарная продолжительность эксплуатации до предельного состояния.

Гамма – процентный срок службы – средняя календарная продолжительность эксплуатации, в течении которого объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью процентов.

Показатели сохраняемости

Показатели сохраняемости характеризуют свойство элемента сохранять эксплуатационные качества во время хранения и транспортировки. Для этого используют средний срок сохраняемости и интенсивность отказов при хранении . свойство сохраняемости можно рассматривать как специфический случай безотказности в период хранения и транспортировки. В сельском хозяйстве большая часть энергетического оборудования занята в течении года от двух до шести месяцев, а остальное время её не используют. Для такого оборудования свойство сохраняемости имеет первостепенное значение.

Комплексные показатели надёжности

Коэффициент готовности - характеризует готовность объекта к применению по назначению:

(8)

где - средняя наработка на отказ;

- среднее время восстановления.

Коэффициент оперативной готовности характеризует готовность объекта к функционированию с учётом простоев по организационным причинам:

Коэффициент технического обслуживания характеризует время нахождения объектов в работоспособном состоянии с учётом простоя объектов на всех видах технического обслуживания и ремонта.