Общие термины и понятия

Надежность гидропривода

Общие термины и понятия

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

Наука о надежности рассматривает только изменения показателей надежности во времени и не рассматривает вопросов достижения требуемых уровней показателей надежности.

Рисунок 1 – Организация структуры обеспечения надежности

Надежность закладывается на этапе проектирования, обеспечивается на этапе доводки и производства, реализуется и улучшается на этапах эксплуатации и производства.

Объекты теории надежности:

· Изделие – единица продукции, выпускаемая предприятием;

· Элемент – простейшая составная часть изделия, может состоять из многих деталей;

· Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначена для самостоятельного выполнения заданных функций.

Описание системы включает:

1) функциональную особенность – гипотетическое отделение системы от ее окружения; состав входов и выходов; функциональное соотношение между входами и выходами;

2) структуру системы – идентификацию элементов системы и определение иерархического порядка (разделение сложной системы на подсистемы и элементы различных уровней сложности); определение свойств элементов; определение взаимосвязей между элементами.

Виды состояний:

· исправное – при котором привод соответствует всем требованиям нормативно-технической документации (НТД);

· неисправное – при котором привод не соответствует хотя бы одному требованию НТД;

· работоспособное – при котором изделие способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных НТД;

· неработоспособное – при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям НТД;

· предельное – при котором дальнейшая эксплуатация привода должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности, снижения эффективности и необходимости проведения ремонта.

Основные понятия теории надежности

Отказ – событие, заключающееся в полной или частичной потере работоспособного состояния, т.е. отказ характеризует не только прекращение работы системы, но и выход хотя бы одного параметра системы за пределы НТД.

Повреждение – нарушение исправного состояния вследствие воздействия внешних факторов, превышающих уровни, установленные НТД. Повреждениями являются все неисправности, которые в данный момент не приводят к отказу, но являются отклонением от нормы.

Дефект– любое несоответствие требованиям НТД. Понятие дефекта применяется при контроле качества продукции в процессе ее изготовления, ремонта и дефектации технического состояния изделия.

Безотказность– свойство привода непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки в определенных условиях эксплуатации.

Долговечность– свойство привода сохранять работоспособное состояние да наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. При этом показателями предельного состояния являются моральный и физический износ:

· Моральный износ – показатель предельного состояния с экономической точки зрения, отражает потребительскую стоимость привода и технического совершенство;

· Физический износ – показатель предельного состояния, при котором затраты на эксплуатацию и ремонт превышают допустимые значения.

Наработка – продолжительность или объем работы привода, которые могут быть выражены временем, циклом срабатывания и т.д. Различают суточную, месячную, годовую наработку, до первого отказа, до первого ремонта и т.д.

Срок службы– календарная продолжительность эксплуатации привода от ее начала или возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Ресурс– наработка привода от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния. Отличие ресурса от срока службы заключается в том, что первый является оценкой фактической наработки привода, а второй характеризует продолжительность «жизни» привода с момента ввода в эксплуатацию независимо от характера его использования, в том числе хранения на складе.

Средний ресурс – среднее значение ресурса совокупности приводов одного типоразмера и использования:

где – количество приводов;

- ресурс j-го элемента.

Средняя наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого привода к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки.

Ремонтопригодность – свойство изделия, которое заключается в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Сохраняемость – свойство привода непрерывно оставаться в работоспособном состоянии во время и после хранения и транспортирования.

Восстанавливаемый – привод, работоспособность которого может быть восстановлена предусмотренной системой ремонтов. Восстанавливаемые приводы характеризуются:

· Восстанавливаемостью – свойство изделия, заключающееся в возможности при определенных условиях эксплуатации возобновления допустимых значений его параметров в результате устранения причин. Восстанавливаемость оценивают отношением заданного параметра изделия после восстановления к допускаемому значению данного параметра;

· Средним временем восстановления работоспособного состояния;

· Вероятностью восстановления работоспособного состояния в заданное время.

В целом гидросистема относится к восстанавливаемым системам, т.к. после замены элемента (например, насоса) она полностью восстанавливает свои характеристики.

Невосстанавливаемый – не подлежащий восстановлению после отказа по техническим или эксплуатационным причинам.

Понятия «восстанавливаемое (невосстанавливаемое) изделие» и «ремонтируемое (неремонтируемое) изделие» не эквивалентны, т.к. последнее характеризует свойство изделия, а первое учитывает и условия его эксплуатации.

Неремонтируемое изделие является невосстанавливаемым, а ремонтируемое может быть как восстанавливаемым, так и невосстанавливаемым в зависимости от условий эксплуатации.

Коэффициент технического использования – один из показателей, определяющих долговечность привода; есть отношение математического ожидания времени работоспособного состояния за некоторый период эксплуатации к математической сумме времен работоспособного состояния и всех простоев для ремонта и технического обслуживания:

где - время работы привода за некоторый период эксплуатации;

- сумма продолжительности времени ремонтов за этот же период эксплуатации.

Коэффициент долговечности– равен коэффициенту технического использования за весь период эксплуатации:

где - сумма относительных ремонтных потерь;

- время до очередного ремонта.

Коэффициент готовности – вероятность того, что изделие окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени кроме периодов, в которых эксплуатация не предусматривается; определяется как отношение математических ожиданий времени нахождения в работоспособном состоянии к математическому ожиданию суммы времен внеплановых ремонтов.

Отказ

Понятие отказа обычно ограничивают моментом времени, в течение которого он проявляется. Однако проявлению отказа предшествует период, в течение которого на основе изменений в материалах, деталях, узлах происходит формирование отказа.

Поэтому в широком смысле отказ есть единая причинно-следственная цепочка событий, процессов и явлений: начальное звено – исходная причина, конечное – внешнее проявление.

Критерий отказа – это признак или совокупность признаков неработоспособного состояния, установленные в нормативно-технической и конструкторской документации. Эти признаки могут быть количественными и качественными.

Причины отказов:

1) нарушение норм проектирования, требований документации, технологии производства и правил эксплуатации;

2) скрытые дефекты и повреждения, выявление и предупреждение которых требует специальных исследований;

3) внешние воздействия (удары, вибрации, температура и др.), превышающие расчетные значения;

4) естественное старение и износ.

Старение – процесс постепенного и непрерывного изменения параметров.

Таблица 1 – Классификация отказов

По степени нарушения работоспособности
полный (до устранения которого использование системы невозможно)	частичный (до устранения которого система может быть частично использована)
По характеру нарушения функционирования
Функциональный	Параметрический
По сфере происхождения
Конструкционный	Производственный	Эксплуатационный	Ремонтный
По количеству проявлений
Одиночный	Групповой	Массовый
По устойчивости неработоспособного состояния
Устойчивый	Самоустраняющийся
По скорости изменения контролируемого параметра
Постепенный	Внезапный
По возможности прогнозирования
Прогнозируемый	Непрогнозируемый
По допустимости возникновения
Допустимый	Недопустимый
По уровню проявления
Явный	Неявный

Постепенные отказы, которые можно контролировать, являются прогнозируемыми.

где - время завершения отказа;

- время начала развития отказа;

- быстродействие системы диагностики.

Для внезапного (непрогнозируемого) отказа .

Интенсивность отказов ( ) – условная плотность распределения вероятностей возникновения отказа, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого времени отказа не было.

Рисунок 2 – Зависимость интенсивности отказов от времени

Интенсивность отказов зависит от времени и имеет три характерных участка:

I – характерен для начального времени эксплуатации, в течение которого наблюдается уменьшение интенсивности отказов. Этот период называют периодом приработки. Здесь проявляются конструктивные, технологические и производственные дефекты, а также ошибки обслуживающего персонала при освоении техники. Поэтому вводят технологическую операцию приработки (обкатки) в стендовых или реальных условиях эксплуатации. Для приработки очень важно выбрать такой режим работы, который обеспечил бы минимальный первичный износ детали;

II – основной участок, учитывает интенсивность отказов в процессе длительной эксплуатации. В этой зоне интенсивность отказов приблизительно постоянна и определяется случайными, в основном внезапными отказами под влиянием эксплуатационных факторов. Интенсивность отказов на этом участке можно понизить правильной и грамотной организацией регламентных работ;

III – характеризуется возрастанием интенсивности отказов вследствие необратимых физико-химических процессов, связанных с длительной эксплуатацией. На этом участке механизм отказов объясняется моделями изнашивания, старения и усталости.