Стандартизация надежности в технике (стр. 2 из 4)
По истечении назначенного ресурса (срока службы, срока хранения) объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей НД – направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.
Надежность – как свойство объекта сохранять во времени свою работоспособность является обобщенным понятием, включающим в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.
Безотказность – это свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение длительного периода времени или некоторой наработки. Свойство безотказности объекта распространяется как на период его использования, так и на период хранения и транспортирования.
Долговечность – это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания.
Ремонтопригодность – это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
Сохраняемость – это свойство объекта непрерывно сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.
С учетом этого можно дать следующее определение: надежность – это свойство работоспособного объекта, обусловленное его безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью.
Каждое из указанных выше свойств объекта (безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость), которые в целом характеризуют его надежность, определяются соответствующими показателями надежности по определенным планам наблюдения.
Планы наблюдения показателей надежности
На практике используют семь основных планов наблюдений, обозначенных индексами:
/N, U, N/; /N, U, r/; /N, U, T/; /N, R, r/; /N, R, T/; /N, M, r/; /N, M, T/.
Здесь N – число наблюдаемых объектов;
T – установленная наработка или календарная продолжительность наблюдений;
r – число отказов.
Буквы U, R, M в обозначениях планов наблюдений указывают степень и характер восстановления объектов в процессе наблюдения:
U – невосстанавливаемые и незаменяемые в случае отказа;
R – невосстанавливаемые, но заменяемые в случае отказа;
M – восстанавливаемые в случае отказа.
Прочитаем, для примера, некоторые из них:
/N, U, N/ – под наблюдение поставлено N объектов, наблюдения ведутся до отказа всех объектов или достижения ими предельного состояния. Отказавшие объекты не восстанавливаются и не заменяются новыми;
/N, R, r/ – под наблюдение поставлено N объектов, наблюдения ведутся до возникновения r отказов или предельных состояний. Отказавшие объекты не восстанавливаются, но заменяются новыми;
/N, M, T/ – Под наблюдение поставлено N объектов, наблюдение ведется в течение времени T. Отказавшие объекты в случае отказа восстанавливаются.
2. Показатели надежности и методы их определения
Показатели надежности подразделяются на составляющие свойства надежности для невосстанавливаемых и восстанавливаемых объектов (таблица 2).
Таблица 2 – Составляющие надежности для невосстанавливаемых и восстанавливаемых объектов
| Составляющиенадежности | Показатели надежности для объектов | |
| невосстанавливаемых | восстанавливаемых | |
| Безотказность | Р(t) – вероятность безотказной работы | |
| Тср – средняя наработкадо отказа | Т0 – наработка на отказ | |
| l(t) – интенсивность отказов | w – параметр потока отказов | |
| Долговечность | совпадают с показателями безотказности | Тр – средний ресурсТсл – средний срок службы |
| Ремонтопригодность | - | Тв – среднее время восстановления |
| Сохраняемость | Тс – средний срок сохраняемости | |
| Безотказность и ремонтопригодность (комплексные показатели) | - | kг – коэфф. готовностиkти – коэфф. тех. использованияkог – коэфф. оперативной готовности |
Рассмотрим эти показатели надежности.
Показатели безотказности
Вероятность безотказной работы (коэффициент надежности) – Р(t) – вероятность того, что в заданном интервале времени t (или в пределах заданной наработки) отказа объекта не возникает.
P(t)=Nt/Nto, (1)
где Nt, Nto– число работоспособных объектов в момент времени (t) и в начальный момент времени, т.е. при t=0.
В условиях эксплуатации количественную оценку безотказной работы получают по результатам обработки опытных данных, путем расчета отношения числа объектов (N), безотказно проработавших до момента времени (t), к числу (N0) объектов, работоспособных в начальный момент времени
, (2)где r(t) – число отказов за время t.
При экспоненциальном законе распределения наработки на отказ, характерном для установившегося режима эксплуатации, вероятность безотказной работы определяется по формуле:
, (3)где l – интенсивность отказов;
e – основание натуральных логарифмов (e=2,7183);
t – время.
Значение Р(t), как всякой вероятности, может находиться в пределах 0
P(t) 1.Противоположное понятие – вероятность отказа Q(t). А сумма вероятностей противоположных событий равна единице.
P(t) + Q(t) = 1, (4)
Следует иметь ввиду, что применение вероятности безотказной работы и вероятности отказа без указания периода времени наблюдения не имеет смысла, ибо для различной продолжительности работы объекта вероятность безотказной работы и вероятность отказа будут так же различными.
Средняя наработка до отказа (для невосстанавливаемых объектов) – Тср – математическое ожидание наработки до первого отказа.
При плане наблюдений /N, U, T/ средняя наработка до отказа определяется по формуле
Тср= 
, (5)где ti – наработка i-го объекта до отказа;
T – время наблюдения;
N – число наблюдаемых объектов;
r – число отказов во время наблюдения.
При плане наблюдения /N, U, N/ средняя наработка до отказа определяется по формуле:
Тср=
, (6)где tH - суммарная наработка до первого отказа всех наблюдаемых объектов;
N – число наблюдаемых объектов.
Интенсивность отказов – l(t) (для невосстанавливаемого объекта) это вероятность отказа в единицу времени. При плане наблюдения /N, U, T/ определяется по формуле
, (7)где r – число отказавших объектов за время Т (без их восстановления и замены новыми);
N – число объектов, поставленных под наблюдение;
Т – продолжительность наблюдения.
Для установившегося периода наблюдения при экспоненциальном законе распределения между показателем средней наработки до отказа Тср и интенсивностью отказов l(t) существует зависимость:
, (8)Наработка на отказ Т0 – это отношение наработки к числу отказов в течение этой наработки и вычисляется по формуле:
, (9)где tH – суммарная наработка объекта за время наблюдения без учета времени восстановления;
r – число отказов за время наблюдения (при условии восстановления каждого отказавшего элемента).
Достоинством этого показателя безотказности восстанавливаемых объектов является удобство вычисления его по экспериментальным данным. Поэтому Т0 используется в тактико-технических требованиях (ТТТ) для задания количественных требований надежности восстанавливаемых объектов.
Параметр потока отказов w – это среднее количество отказов в единицу времени. Следовательно, параметр потока отказов – величина, обратная наработке до отказа, т.е.
, (10)Показатели долговечности
Межгосударственный стандарт ГОСТ 27. 003–90 устанавливает восемь показателей долговечности. Основные из них:
Средний ресурс Тр – это средняя наработка изделия до достижения предельного состояния, оговоренного в технической документации (это может быть средний или капитальный ремонт).
По статистической информации средний ресурс определяется
, (11)где Tр,n – ресурс n-го объекта;
N – число объектов.
Гамма-процентный ресурс Тр g% – это наработка, в течение которого объект не достигает предельного состояния с заданной вероятностью g процентов. Если g=90%, то ресурс называют «девяностопроцентный ресурс».
Средний срок службы Тсл – это средняя календарная продолжительность срока службы изделия. Различают срок службы до списания, до капитального ремонта, межремонтный срок службы.