ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН. Технический ресурс. Срок службы .
Для повышения долговечности ремонтируемых машин, отдельных узлов, соединений, а также деталей путем их восстановления, выбора рационального способа восстановления и материала покрытия, определения расхода запасных частей весьма важно знать и уметь оценивать величины предельных! износов и других показателей долговечности.
Согласно ГОСТ 27.002-83, — свойство объекта (детали, узла, машины) сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. В свою очередь, работоспособное состояние — состояние объекта, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации; предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесообразно, либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. При этом следует иметь в виду, что для неремонтируемых объектов предельного состояния может достигнуть не только неработоспособный объект, но и работоспособный, применение которого оказывается недопустимым согласно требованиям безопасности, безвредности, экономичности, эффективности. Переход такого неремонтируемого объекта в предельное состояние происходит раньше возникновения отказа.
С другой стороны, объект может оказаться в неработоспособном состоянии, не достигнув предельного состояния. Работоспособность такого объекта, а также объекта, находящегося в предельном состоянии, восстанавливается с помощью ремонта, при котором происходит восстановление ресурса объекта в целом.
Основными техническими оценочными показателями долговечности являются ресурс и срок службы. При характеристике показателей следует указывать вид действия после наступления предельного состояния объекта (например, средний ресурс до капитального ремонта; гамма-процентный ресурс до среднего ремонта и т. д.). В случае окончательного снятия с эксплуатации объекта, обусловленного предельным состоянием, показатели долговечности называются: полный средний ресурс (срок службы), полный гамма-процентный ресурс (срок службы), полный назначенный ресурс (срок службы). Полный срок службы включает в себя продолжительности всех видов ремонта объекта. Рассмотрим основные показатели долговечности и их разновидности, конкретизирующие этапы или характер эксплуатации.
— наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.
— календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.
— продолжительность или объем работы объекта.
Наработка объекта может быть:
1) наработка до отказа — от начала эксплуатации объекта до возникновения первого отказа;
2) наработка между отказами — от окончания восстановления работоспособного состояния объекта после отказа до возникновения следующего отказа.
представляет собой запас возможной наработки объекта. Различают следующие виды технического ресурса: доремонтный ресурс -наработка объекта до первого капитального ремонта; межремонтный ресурс — наработка объекта от предыдущего до последующего ремонта (число межремонтных ресурсов зависит от числа капитальных ремонтов); послеремонтный ресурс -наработка от последнего капитального ремонта объекта до его перехода в предельное состояние; полный ресурс — наработка от начала эксплуатации объекта до его перехода в предельное состояние, соответствующее окончательному прекращению эксплуатации. Виды сроков службы подразделяются так же, как и ресурсы.
— математическое ожидание ресурса. Показатели «средний ресурс», «средний срок службы», «средняя наработка» определяют по формуле
где 
— средняя наработка до отказа (средний ресурс, средний срок службы); f(t)-плотность распределения наработки до отказа (ресурса, срока службы); F(t) — функция распределения наработки до отказа (ресурса, срок службы).
Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью γ, выраженной в процентах. Гамма-процентный ресурс, гамма-процентный срок службы определяют по следующему уравнению:
где t γ — гамма-процентная наработка до отказа (гамма-процентный ресурс, гамма-процентный срок службы).
При γ = 100% гамма-процентная наработка (ресурс, срок службы) называется установленной безотказной наработкой (установленным ресурсом, установленным сроком службы). При γ=50% гамма-процентная наработка (ресурс, срок службы) называется медианной наработкой (ресурсом, сроком службы).
— событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.
— суммарная наработка объекта, при достижении которой применение по назначению должно быть прекращено.
(срок службы) установлен с целью принудительного заблаговременного прекращения применения объекта по назначению, исходя из требований безопасности или: экономического анализа. При этом в зависимости от технического состояния, назначения, особенностей эксплуатации объект после достижения назначенного ресурса может эксплуатироваться дальше, сдан в капитальный ремонт, списан.
— это износ, соответствующий предельному состоянию изнашивающегося изделия. Основными признаками приближения предельного износа являются увеличение расхода топлива, снижение мощности, снижение прочности деталей, т. е. дальнейшая работа изделия становится технически ненадежной и экономически нецелесообразной. При достижении предельных износов деталей и соединений их полный ресурс (Т п ) исчерпывается, и необходимо принимать меры для его восстановления.
— износ, при котором изделие сохраняет работоспособность, т. е. при достижении этого износа детали или соединения могут работать без их восстановления еще целый межремонтный срок. Допустимый износ меньше предельного, и остаточный ресурс деталей не исчерпан.
Источник
Показатели безотказности и ремонтопригодности
Наработка до отказа — вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникнет (при условии работоспособности в начальный момент времени).
Для режимов хранения и транспортировки может применяться аналогично определяемый термин «вероятность возникновения отказа».
Средняя наработка до отказа — математическое ожидание случайной
наработки объекта до первого отказа.
Средняя наработка между отказами— математическое ожидание случайной наработки объекта между отказами.
Обычно этот показатель относится к установившемуся процессу эксплуатации. В принципе средняя наработка между отказами объектов, состоящих из стареющих во времени элементов, зависит от номера предыдущего отказа. Однако с ростом номера отказа (т.е. с увеличением длительности эксплуатации) эта величина стремится к некоторой постоянной, или, как говорят, к своему стационарному значению.
Средняя наработка на отказ — отношение наработки восстанавливаемого объекта за некоторый период времени к математическому ожиданию числа отказов в течение этой наработки.
Этим термином можно назвать кратко среднюю наработку до отказа
и среднюю наработку между отказами, когда оба показателя совпадают.
Для совпадения последних необходимо, чтобы после каждого отказа объект восстанавливался до первоначального состояния.
Заданная наработка— наработка, в течение которой объект должен безотказно работать для выполнения своих функций.
Среднее время простоя — математическое ожидание случайного времени вынужденного нерегламентированного пребывания объекта в состоянии неработоспособности.
Среднее время восстановления — математическое ожидание случайной продолжительности восстановления работоспособности (собственно ремонта).
Вероятность восстановления — вероятность того, что фактическая продолжительность восстановления работоспособности объекта не превысит
Показатель технической эффективности функционирования — мера качества собственно функционирования объекта или целесообразности использования объекта для выполнения заданных функций.
Этот показатель определяется количественно как математическое ожидание выходного эффекта объекта, т. е. в зависимости от назначения системы принимает конкретное выражение. Часто показатель эффективности функционирования определяется как полная вероятность выполнения объектом задачи с учетом возможного снижения качества его работы из-за возникновения частичных отказов.
Коэффициент сохранения эффективности — показатель, характеризующий влияние степени надежности к максимально возможному значению этого показателя (т. е. соответствующему состоянию полной работоспособности всех элементов объекта).
Нестационарный коэффициент готовности — вероятность того, что объект окажется работоспособным в заданный момент времени, отсчитываемый от начала работы (или от другого строго определенного момента времени), для которого известно начальное состояние этого объекта.
Средний коэффициент готовности — усредненное на заданном интервале времени значение нестационарного коэффициента готовности.
Стационарный коэффициент готовности (коэффициент готовности) — вероятность того, что восстанавливаемый объект окажется работоспособным в произвольно выбранный момент времени в установившемся процессе эксплуатации. Коэффициент готовности может быть определен и как отношение времени, в течение которого объект находится в работоспособном состоянии, к общей длительности рассматриваемого периода. Предполагается, что рассматривается установившийся процесс эксплуатации, математической моделью которого является стационарный случайный процесс.
Коэффициент готовности является предельным значением, к которому
стремятся и нестационарный, и средний коэффициенты готовности с ростом рассматриваемого интервала времени.
Часто используются показатели, характеризующие простой объект, так
называемые коэффициенты простоя соответствующего типа. Каждому
коэффициенту готовности можно поставить в соответствие определенный коэффициент простоя, численно равный дополнению соответствующего коэффициента готовности до единицы. В соответствующих определениях работоспособность следует заменить на неработоспособность.
Нестационарный коэффициент оперативной готовности— вероятность того, что объект, находясь в режиме ожидания, окажется работоспособным в заданный момент времени, отсчитываемый от начала работы (или от другого строго определенного времени), и начиная с этого момента времени будет работать безотказно в течение заданного времени.
Средний коэффициент оперативной готовности — усредненное на заданном интервале значение нестационарного коэффициента оперативной готовности.
Стационарный коэффициент оперативной готовности (коэффициент оперативной готовности) — вероятность того, что восстанавливаемый элемент окажется работоспособным в произвольный момент времени, и с этого момента времени будет работать безотказно в течение заданного интервала времени.
Предполагается, что рассматривается установившийся процесс эксплуатации, которому соответствуют в качестве математической модели стационарный случайный процесс.
Коэффициент технического использования — отношение средней наработки объекта в единицах времени за некоторый период эксплуатации
к сумме средних значений наработки, времени простоя, обусловленного техническим обслуживанием, и времени ремонтов за тот же период эксплуатации.
Интенсивность отказов — условная плотность вероятности отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник.
Параметр потока отказов — плотность вероятности возникновения отказа восстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого момента времени.
Параметр потока отказа может быть определен как отношение числа
отказов объекта за определенный интервал времени к длительности этого интервала при ординарном потоке отказов.
Интенсивность восстановления — условная плотность вероятности восстановления работоспособности объекта, определенная для рассматриваемого момента времени, при условии, что до этого момента восстановление не было завершено.
Показатели долговечности и сохраняемости
Гамма-процентный ресурс — наработка, в течение которой объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью 1 – g.
Средний ресурс — математическое ожидание ресурса.
Назначенный ресурс— суммарная наработка объекта, при достижении которой эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния.
Средний ремонтный ресурс — средний ресурс между смежными капитальными ремонтами объекта.
Средний ресурс до списания— средний ресурс объекта от начала эксплуатации до его списания.
Средний ресурс до капитального ремонта средний ресурс от начала эксплуатации объекта до его первого капитального ремонта.
Гамма-процентный срок службы— срок службы, в течение которого объект не достигает предельного состояния с вероятностью 1 – g.
Средний срок службы — математическое ожидание срока службы.
Средний межремонтный срок службы — средний срок службы между смежными капитальными ремонтами объекта.
Средний срок службы до капитального ремонта — средний срок службы от начала эксплуатации объекта до его первого капитального ремонта.
Средний срок службы до списания — средний срок службы от начала эксплуатации объекта до его списания.
Гамма-процентный срок сохраняемости— продолжительность хранения, в течение которой у объекта сохраняются установленные показатели с заданной вероятностью 1 – g.
Средний срок сохраняемости — математическое ожидание срока сохраняемости.
Виды надежности
Многоцелевое назначение оборудования и систем приводит к необходимости исследовать те или другие стороны надежности с учетом причин, формирующих надежностные свойства объектов. Это приводит к необходимости подразделения надежности на виды. Различают:
— аппаратурную надежность, обусловленную состоянием аппаратов;
в свою очередь она может подразделяться на надежность конструктивную, схемную, производственно-технологическую;
— функциональную надежность, связанную с выполнением некоторой функции (либо комплекса функций), возлагаемых на объект, систему;
— эксплуатационную надежность, обусловленную качеством использования и обслуживания;
— программную надежность, обусловленную качеством программного обеспечения (программ, алгоритмов действий, инструкций и т. д.);
— надежность системы «человек-машина», зависящую от качества обслуживания объекта человеком-оператором.
Источник