≡× МЕНЮ

• Интерьер
• Окна
• Стены
• Проекты
• Постройки

Смотреть страницы где упоминается термин показатели долговечности. Показатели долговечности продукции

Согласно ГОСТ 27.002-89 долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
В качестве показателей долговечности используются: средняя наработка до первого отказа (для невосстанавливаемых объектов); средний ресурс; гамма-процентный ресурс; назначенный ресурс; средний срок службы; гамма-процентный срок службы; назначенный срок службы. В основе этих показателей лежат такие основополагающие понятия как технический ресурс (ресурс) и срок службы, под которыми понимаются соответственно - наработка объектов и календарная продолжительность от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида до перехода в предельное состояние.
Как видно из этих определений, ресурс и срок службы при общности содержания различаются единицами измерения. Ресурс объекта измеряется в единицах наработки, т. е. в единицах времени или объема выполненной работы (длины, площади, объема, массы, количества выполненных измерений, циклов срабатывания, объема вычислений и т. п.), а срок службы - в календарныхединицах времени, обычно укрупненных, например, в годах. Соотношение значений ресурса и срока службы зависит от интенсивности использования объекта или плотности его эксплуатации, под которой понимается наработка объекта в календарную единицу времени (календарный час, месяц, год). Понятие интенсивности использования или стойкости позволяет осуществить переход от ресурса к сроку службы и наоборот.
Гамма-процентный ресурс и срок службы - соответственно наработка и календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта, в течение которых он не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью у, выраженной в процентах.
Назначенный ресурс и срок службы - соответственно суммарная наработка и календарная продолжительность эксплуатации объекта, при достижении которых его применение по назначению должно быть прекращено.
Средняя наработка до отказа и гамма-процентный ресурс определяются соответственно по формулам (2.5), (2.6) и (2.14) для невосстанавливаемых объектов. Средний ресурс как математическое ожидание ресурса определяется по формулам (2.20) и (2.21).
Средний срок службы может быть определен путем перехода от среднего ресурса с помощью интенсивности использования или плотности эксплуатации объекта, зависящих от структуры режима его эксплуатации и устанавливаемых статистически .
В условиях высоких темпов научно-технического прогресса срок службы многих видов объектов (например, компьютерной и радиоэлектронной техники, одежды и др.) определяется в большей степени их моральным старением и определяется из этих соображений с использованием методов прогнозирования . Назначенные ресурс и срок службы устанавливаются в НТД из экономических соображений или условий безопасности.
Дополнительными показателями, особенно часто используемыми для объектов бытового назначения, являются соответственно гарантийная наработка и срок гарантии, под которыми принято понимать соответственно наработку и календарный период времени, до завершения которых изготовитель гарантирует и обеспечивает выполнение определенных требований к объекту, при условии соблюдения потребителем правил эксплуатации, в том числе, правил хранения и транспортирования. Эти показатели устанавливаются обычно из экономических соображений в НТД или договорах между изготовителем и потребителем с учетом конъюнктуры рынка и конкурентоспособности объектов.

Долговечность - это способность материала в течение заданного времени сохранять работоспособность. Критерий долговечности зависит от условий эксплуатации.

При циклическом нагружении долговечность определяется числом циклов до разрушения УУ Р азр и зависит от принятого предела ограниченной выносливости. Ее можно определить по выражению

N

Пред о 2 о 2

Кст° а) А? а-1

где п" уст - коэффициент концентрации напряжений в зоне усталостной трещины;

^пред _ характеризует величину остаточной макродеформации, накопленной в теле к моменту его разрушения при механических (растяжение, кручение, и т.д.), технологических или промышленных испытаниях заготовки;

Д?" сг _ 1 - величина неупругой деформации за один цикл нагружения напряжением, равным пределу выносливости;

о а - амплитудное напряжение;

о_! - предел выносливости гладкого образца;

о т - предел текучести гладкого образца.

= к м к,

• *ч а -1 У
• (2.3)

Выражение (2.2) выведено с учетом закономерностей линейного суммирования повреждений; действия эффективных концентраторов напряжений, к которым можно отнести дислокационные сплетения при условии, что источник Франка-Рида действует от достаточно высокого напряжения. Для пластичных материалов такая возможность возникает, когда в зоне действия концентратора напряжений от ближайшего скопления дислокаций оказывается он сам. Резкое повышение напряжений в зоне концентратора приводит к тому, что при разгрузке образца дислокации не возвращаются в исходное положение и пластическая деформация сосредотачивается в отдельных небольших объемах, которые деформируются при этом до исчерпания ресурса пластичности, и с них начинается процесс разрушения.

Величину микрообъема можно оценить по выражению

1/Уст _ (2 А)

у разр 5 V

где Е - модуль нормальной упругости.

Тогда длину пластической зоны, в которой накапливается предельная деформация, можно оценить по выражению

При этом критическая плотность дислокаций

где в - вектор Бюргерса;

Ь - размер полосы скольжения.

Относительное изменение плотности в разрушаемом элементе:

Ар ^разрА

V.

где р - плотность материала в исходном состоянии;

100% - относительное изменение плотности в%; Р

АЕ - относительное изменение модуля нормальной упругости до и после разрушения;

К р ст - разрушаемый объем при статическом нагружении.

?’/ 1ред а /

Е

Для большинства деталей машин (более 80%) долговечность определяется сопротивлением материала усталостным разрушениям (циклической долговечностью) или сопротивлением изнашиванию (износостойкостью).

Циклическая долговечность характеризует работоспособность материала в условиях многократно повторяющихся циклов напряжений. Цикл напряжения - совокупность изменения напряжения между двумя его предельными значениями о тах и о т1п в течение периода Т.

Процессы постепенного накопления повреждений в материале под действием циклических нагрузок, приводящие к изменению его свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению, называют усталостью, а свойство противостоять усталости - выносливостью (ГОСТ 23207-78).

Разрушение от усталости по сравнению с разрушением от статической нагрузки имеет ряд особенностей.

• 1. Оно происходит при напряжениях, меньших, чем при статической нагрузке, и меньшем пределе текучести или временном сопротивлении.
• 2. Разрушение начинается на поверхности, в местах концентрации напряжений (деформации). Локальную концентрацию напряжений создают повреждения поверхности в результате циклического нагружения либо надрезы в виде следов обработки, воздействия среды.
• 3. Разрушение протекает в несколько стадий, характеризующих процессы накопления повреждений в материале, образования трещин усталости.
• 4. Разрушение имеет характерное строение излома, отражающее последовательность процессов усталости. Излом состоит из очага разрушения (места образования микротрещин) и двух зон - усталости и долома (рис. 2.2).

Долговечность материала в условиях трения определяется износостойкостью - сопротивлением изнашиванию. Износ оценивается по изменению веса или размеров детали, а долговечность - скоростью изнашивания и допустимой величиной износа.

Изнашивание - процесс постепенного изменения размеров тела при трении, проявляющийся в отделении с поверхности трения материала и (или) в его остаточной деформации:

• износ - результат изнашивания, проявляющийся в виде отделения или остаточной деформации материала;
• линейный износ - износ, определяемый по уменьшению размера образца (тела) по нормали к поверхности трения;
• скорость изнашивания - отношение величины износа к времени, в течение которого он возник;
• интенсивность изнашивания - отношение величины износа к обусловленному пути, на котором происходило изнашивание, или объему выполненной работы.

Виды изнашивания:

• 1. Абразивное изнашивание в результате режущего или механического действия твердых тел или частиц. Механизм этого вида изнашивания заключается в удалении материала с изнашиваемой поверхности либо в виде очень мелкой стружки, либо целых участков материала, находящихся в «предразрушенном» (сильно наклепанном) состоянии.
• 2. Изнашивание вследствие пластического деформирования. Такому изнашиванию подвержены пластичные сплавы, работающие при значительных нагрузках и повышенных температурах.

Рис. 22.

• 1 - очаг зарождения трещины; 2 - зона усталости;
• 3 - зона долома (схема)

Происходит постепенное перемещение поверхностных слоев в направлении скольжения, приводящее к изменению размеров изделия. В данном случае износ не сопровождается потерей массы.

• 3. Изнашивание при хрупком разрушении. Это изнашивание происходит, когда поверхностный слой одного из трущихся металлов претерпевает большую пластическую деформацию, интенсивно наклепывается, становится хрупким и затем разрушается, обнажая лежащий под ним менее хрупкий материал, после чего явление повторяется, т.е. носит циклический характер.
• 4. Усталостное разрушение, или контактная усталость, представляет собой процесс накопления и развития разрушения поверхностных слоев материала под действием переменных контактных нагрузок, вызывающих образование ямок выкрашивания (питтинга) или трещин. Этот вид разрушения, связанный с локальным разрушением поверхности, проявляется только через некоторое время работы деталей, особенно при трении качения или качения с проскальзыванием, когда контакт деталей является сосредоточенным (шарико-и роликоподшипники, зубья шестерен И Т.Д.).
• 5. Адгезивное изнашивание. Это изнашивание связано с различными видами «схватывания» металла при трении: перенос (диффузионный) металла с одной поверхности на другую; вырывания частиц одной поверхности и налипание или наволакивание их на другую, что обычно ведет к появлению на поверхности рисок и задиров; заедание сопряженных деталей, сопровождаемое резким повреждением поверхностей и повышением сопротивления трения.
• 6. Тепловое изнашивание - это когда чистые (от пленок или адсорбированного вещества) поверхностные слои трущихся металлов разогреваются до высоких температур, что наблюдается при трении скольжения с большими скоростями и значительными удельными давлениями и происходит тепловое изнашивание. При нагреве и охлаждении с большими скоростями структурные изменения в стали распространяются на глубину от 5 до 80 мкм.

В интервале температур, мало снижающих прочность трущихся поверхностей металлов (для стали - до 600 °С), тепловой износ характеризуется контактным схватыванием и разрушением мест схватывания с малыми пластическими деформациями; поверхность трения на этой стадии износа покрыта надрывами, чередующимися через правильные промежутки. В интервале температур (для стали выше 600 °С) тепловой износ характеризуется контактным схватыванием и пластическим разрушением точек схватывания с налипанием и размазываем металла на трущихся поверхностях. В интервале температур плавления разрушение контактирующих поверхностей в процессе износа происходит путем уноса пленок расплавленного металла.

• 7. Окислительное изнашивание. Такое изнашивание возможно, когда кислород воздуха или кислород, находящийся в смазке, вступая во взаимодействие с трущейся поверхностью металла, образуют на ней окисную пленку. Изнашивание в этом случае определяется механическим удалением окисных пленок при трении, их уносом вместе со смазкой и новым образованием свежих пленок.
• 8. Изнашивание в условиях агрессивного действия жидкой среды. Такой средой может быть неудачно выбранная смазка, либо какая-то активная жидкость, присутствие которой обусловлено конкретными

условиями эксплуатации. Частным видом данного вида изнашивания является фреттинг-коррозия, т.е. изнашивание мест сопряжения деталей, находящихся под нагрузкой, при продольных вибрациях). Фреттинг-коррозия возникает под действием промышленной атмосферы или просто влаги.

9. Особые виды изнашивания. Кавитационное изнашивание деталей появляется в потоке жидкости, движущейся с переменной скоростью в закрытом канале, например, в потоке воды, несущей песок.

Эрозионное изнашивание состоит в отделении частиц поверхности тела в результате соприкосновения с ним движущейся жидкой или газовой среды или увлекаемых ею твердых частиц, либо в результате ударов потока твердых частиц.

Износостойкость - свойство материала оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию.

Износостойкость материала оценивают величиной, обратной скорости V или интенсивности J h изнашивания.

Скорость и интенсивность изнашивания представляют собой отношение износа соответственно к времени или пути трения. Чем меньше значение скорости изнашивания при заданном износе АИ, тем выше ресурс работы / узла трения

t = Ah/v h . (2.9)

Работоспособность материала детали в условиях эксплуатации характеризуют следующие критерии конструкционной прочности:

• 1) критерии прочности а в, а 0 2 , а_ 1? которые при заданном запасе прочности определяют допустимые рабочие напряжения, массу и размеры деталей;
• 2) модуль упругости Е, который при заданной геометрии детали определяет величину упругих деформаций, т.е. ее жесткость;
• 3) пластичность 5, ф, ударная вязкость КСТ, КСУ, КС1), вязкость разрушения К 1с, температурный порог хладноломкости / 50 , которые оценивают надежность материала в эксплуатации;
• 4) циклическая долговечность, скорости изнашивания, ползучести, коррозии, определяющие долговечность материала.

При проектировании металлических конструкций также должны учитываться следующие основные требования.

Условия эксплуатации. Удовлетворение заданным при проектировании условиям эксплуатации является основным требованием для проектировщика. Оно в основном определяет систему, конструктивную форму сооружения и выбор материала для него.

Экономия металла. Требование экономии металла определяется большой его потребностью во всех отраслях промышленности (машиностроение, транспорт и т.д.) и относительно высокой стоимостью. В строительных конструкциях металл следует применять лишь в тех случаях, когда замена его другими видами материалов (в первую очередь, железобетоном) нерациональна.

Транспортабельность. Металлические конструкции изготавливаются на заводах и впоследствии перевозятся на место строительства, поэтому в проекте должна быть предусмотрена возможность перевозки их целиком или по частям (отправочными элементами) с применением соответствующих транспортных средств.

Технологичность. Конструкции должны проектироваться с учетом требований технологии изготовления и монтажа с ориентацией на наиболее современные и производительные технологические приемы, обеспечивающие максимальное снижение трудоемкости.

Скоростной монтаж. Конструкция должна соответствовать возможностям сборки ее в наименьшие сроки с учетом имеющегося монтажного оборудования. Ведущим принципом скоростного монтажа является сборка конструкций в крупные блоки на земле с последующим подъемом их в проектное положение с минимальным количеством монтажных работ наверху.

Долговечность конструкции определяется сроками ее физического и морального износа. Физический износ металлических конструкций связан главным образом с процессами коррозии. Моральный износ связан с изменением условий эксплуатации.

Эстетичность. Конструкции, независимо от их назначения, должны обладать гармоничными формами. Особенно существенно это требование для общественных зданий и сооружений.

Надежность как комплексное свойство. Составляющие надежности.

Безотказность

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при необходимом обслуживании. Предельное состояние – такое состояние объекта, при котором невозможна (или нецелесообразна) его дальнейшая эксплуатация.

Ремонтопригодность

Сохраняемость – свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортировки.

Устойчивоспособность – свойство системы непрерывно сохранять устойчивость в течение некоторого интервала времени. Устойчивость – способность системы переходить от одного устойчивого режима к другому при различных возмущениях.

Живучесть – свойство системы противостоять крупным возмущениям режима, не допуская каскадного (цепочечного) развития аварий и массового отключения потребителей, не предусмотренного алгоритмом работы противоаварийной автоматики.

Безопасность – свойство объекта не создавать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды во всех возможных режимах работы и аварийных ситуациях.

3. Основные показатели надежности. - количественная характеристика одного или нескольких свойств, определяющих надежность объекта.

Их подразделяют на единичные , характеризующие одно свойство, и комплексные , характеризующие несколько свойств. Единичные показатели применяются в основном для характеристики отдельных конструктивных элементов, комплексные - для узлов нагрузки и систем в целом.

Единичные показатели надежности.

Их можно подразделить на показатели безотказности и восстанавливаемости.

Основной количественной характеристикой безотказности является вероятность безотказной работы P(t) , т. е. вероятность того, что в заданном интервале времени (или в пределах заданной наработки) при заданных условиях работы не произойдет отказа . Функцией, характеризующей противоположное событие, является вероятность отказа, или ненадежность . Очевидно, что

Плотность распределения случайной величины. Это есть производная от функции распределения:

4. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени. Работоспособность элемента – состояние элемента, при котором он способен выполнять заданные функции с параметрами, установленными соответствующими требованиями технической документации.

5. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей, к поддержанию и восстановлению работоспособности путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Понятие долговечности. Показатели долговечности.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при необходимом обслуживании. Предельное состояние – такое состояние объекта, при котором невозможна (или нецелесообразна) его дальнейшая эксплуатация.

Показатели долговечности:

ресурс, технический ресурс - суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние;

назначенный ресурс - суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния;

срок службы - календарная продолжительность от начала эксплуатации объекта до перехода в предельное состояние, при котором объект подлежит списанию.

Многие показатели качества продукции являются функциями ее параметров. Так, показатель долговечности сверла зависит от ширины направляющей ленточки (геометрического параметра) и от механических характеристик материала сверла (структурных параметров).  

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Единичными показателями долговечности являются средний ресурс, средний срок службы. Понятие ресурс применяется при характеристике долговечности по наработке изделия, а срок службы - при характеристике долговечности по календарному времени.  

Установление перечня технических требований предполагает необходимость осуществления прогнозных ис-, следований с учетом тенденций развития соответствующих типов электроизделий и изменения их технических характеристик, а также изучение основных направлений развития технологии и организации производства этих изделий. Прогнозы должны быть разработаны по конкретным техническим показателям . техническим параметрам, показателям долговечности и надежности, конструктивным характеристикам, применяемым материалам, изменениям технологических методов и т. д.  

Обычно покупатели охотно платят большую цену за продукцию, имеющую репутацию долговечной. Однако здесь надо сделать несколько оговорок. Увеличение цены должно быть в разумных пределах. Кроме того, если данный вид продукции быстро устаревает, потребители вряд ли захотят переплачивать за повышенную долговечность хлама. Поэтому использование в рекламе заявлений о том, что данная марка персональных компьютеров прослужит значительно дольше других, может не возыметь желаемого эффекта, так как данные возможности и характеристики продуктов постоянно улучшаются. Производители наручных часов (вечного, не подверженного значительным изменениям в технологии производства товара), напротив, часто используют в рекламе показатели долговечности.  

Если показатель долговечности является технико-экономическим параметром , то показатель надежности определяется комплексом технических параметров и характеризует в основном качество магистрального трубопровода. Повышение уровня надежности базируется на разработке и осуществлении технических и организационных мероприятий. Предел повышения надежности определяется экономическим показателем , превышение которого делает неэффективным ряд мероприятий по повышению надежности сооружения.  

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность (с возможными перерывами для тех-нического обслуживания и ремонта) до разрушения или другого предельного состояния. Показателями долговечности являются срок службы до первого капитального ремонта и межремонтный срок службы, ресурс и др.  

Рассмотрим влияние другого качественного показателя - долговечности на уровень экономичности параметрического ряда. Для машин долговечность можно оценивать сроком службы, который представляет календарную продолжительность эксплуатации изделия до разрушения или другого предельного состояния (предельное состояние может устанавливаться по изменениям параметров изделия, по экономическим показателям и т. п.).  

Рассмотрим экономическую сущность показателя долговечности. Машины, оборудование, приборы как любое средство производства ... всегда целиком принимают участие в процессе труда и всегда только частью в процессе образования стоимости. Они никогда не присоединяют стоимости больше, чем утрачивают в среднем вследствие своего изнашивания. Таким образом, существует большая разница между стоимостью машины и той частью стоимости, которая периодически переносится с нее на продукт. Существует большая разница между машиной как элементом образования стоимости и машиной как элементом образования продукта. Чем больше период, в течение которого одни и те же машины снова и снова служат в одном и том же процессе труда, тем больше эта разница.  

Роль показателей долговечности и надежности машин на данном этапе технического развития  

Для планирования, а стало быть, и для последующего учета и контроля выполнения планов необходимо разработать систему показателей долговечности и надежности продукции применительно к ее отраслевым особенностям и к специфическим условиям эксплуатации.  

В нашей печати были опубликованы следующие данные, позволяющие судить о влиянии показателей долговечности изделий на потребные размеры производственных мощностей.  

Однако такие количественные характеристики качества как долговечность и безотказность имеют тесную связь со стоимостью (ценой) изделия, что позволяет разработать методы для установления стоимости изделия в зависимости от долговечности или безотказности. На примере показателя долговечности проведем разработку метода для определения зависимости полной стоимости (цены) изделия в функции долговечности Тд.  

Показатель долговечности Тд имеет очень большое значение при рассмотрении функционирования технических систем в течение больших временных периодов.  

К показателям долговечности объекта относят нормативный срок службы (срок хранения), срок службы до первого капитального ремонта , гамма-процентный ресурс (это наработка, в течение которой объект не достигнет предельного состояния с заданной вероятностью) и другие показатели (см. ГОСТ 27.002-83).  

Большое место в квалиметрии занимают статистические методы исследования. Многие показатели качества продукции определяются при помощи статистических методов по опытным данным или по материалам эксплуатационной статистики. Примерами статистических показателей качества являются, например, показатели точности станков и приборов (дисперсия, среднее квадратическое отклонение , размах), показатели надежности (вероятность безотказной работы , наработка на отказ, интенсивность отказов), показатели долговечности (средний ресурс, гамма-процентный ресурс). В любой совокупности массовой продукции имеет место рассеивание показателей качества . Это рассеивание можно коли-  

Показатели долговечности характеризуют способность изделия сохранять работоспособность до предельного состояния (обусловленного, например, нецелесообразностью его дальнейшей эксплуатации) с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Показателями долговечности могут служить ресурс и срок службы.  

Долговечность - это свойство оборудования сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонта. Показателем долговечности машины является срок ее службы.  

Показатели долговечности характеризуют способность изделия сохранять работоспособность до наступления некоторого предельного состояния (обусловленного, например, экономической нецелесообразностью последующего ремонта) с необходимыми перерывами для технического обслуживания и текущих ремонтов . К показателям долговечности относятся средний, гамма-процентный или медианный срок службы и т. д.  

Показателями долговечности выступают гамма-процентный ресурс / v средний ресурс / гр назначенный ресурс средний ресурс между текущими (капитальными) ремонтами Кт.р(Кк.р), средний ресурс до списания / ом средний ресурс до текущего (капитального) ремонта гамма-процентный срок службы средний срок службы средний срок службы между текущими (капитальными) ремонтами средний срок службы до текущего (капитального) ремонта средний срок службы до списания.  

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов. Количественными показателями долговечности являются ресурс и срок службы.  

Долговечность объекта - это его способность сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации. В качестве основных показателей долговечности подземного объекта приняты ресурс наработка до отказа, т.е. время безотказной работы от момента начала эксплуатации до наступления предельного со-  

Под надежностью понимается свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в установленных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность изделия обусловливается безотказностью его работы, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей. Низкая надежность ряда изделий приводит к большим экономическим потерям. Например, значительные потери времени и средств вызывают простои на замену деталей и ремонт различных механизмов, комплектуемых продукцией химических предприятий. Поэтому для оценки качества некоторых видов химической продукции нельзя ограничиться традиционными мгновенными или расчетными показателями , а необходимо пользоваться и вероятностными.  

Лаборатория надежности собирает и анализирует информацию о фактическом уровне надежности и долговечности продукции в эксплуатации, производит расчеты показателей надежности, исследует техническую документацию с целью обеспечения необходимого уровня надежности. Служба надежности организует испытания продукции на стендах, наблюдает за ходом эксплуатационных испытаний, работники лаборатории выезжают к потребителям для разрешения спорных вопросов и сбора данных.  

Нормы и нормативы качества исходного сырья, полуфабрикатов, готовой продукции объединяют требования действующих стандартов и ТУ к качеству сырья и продукции, показатели надежности и долговечности, сортности продукции , экономичности в эксплуатации.  

В конструкции машины

Лекция . ПОКАЗАТЕЛИ НАДЁЖНОСТИ

Важнейшей технической характеристикой качества является надежность. Надежность оценивается вероятностными характеристиками, основанными на статистиче­ской обработке экспериментальных данных.

Основные понятия, термины и их определения, характери­зующие надежность техники и, в частности, изделий машино­строения, даны в ГОСТ 27.002-89.

Надежность - свойство изделия сохранять в установленных пределах времени значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремон­тов, хранения, транспортировки и других действий.

Надежность изделия - это комплексное свойство, которое может вклю­чать: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость и т.п.

Безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять ра­ботоспособность в течение заданного времени или наработки в определенных условиях эксплуатации.

Работоспособное состояние - состояние изделия, при кото­ром оно способно выполнять заданные функции, сохраняя при этом допустимые значения всех основных параметров, установ­ленных нормативно-технической документацией (НТД) и (или) проектно-конструкторской документацией.

Долговечность - свойство изделия сохранять во времени ра­ботоспособность, с необходимыми перерывами для техничес­кого обслуживания и ремонта, до его предельного состояния, оговоренного технической документацией.

Долговечность обусловлена наступлением таких событий, как повреждение или отказ.

Повреждение - событие, заключающееся в нарушении ис­правности изделия.

Отказ - событие, в результате которого происходит полная или частичная утрата работоспособности изделия.

Исправное состояние - состояние, при котором изделие со­ответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Неисправное состояние - состояние, при котором изделие не удовлетворяет хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) проектно-конструкторской документации.

Неисправное изделие может быть работоспособным. Напри­мер, снижение плотности электролита в аккумуляторных батаре­ях, повреждение облицовки автомобиля означают неисправное состояние, но такой автомобиль работоспособен. Неработоспо­собное изделие является одновременно и неисправным.

Наработка - продолжительность (измеряемая, например, в часах или циклах) или объем работы изделия (измеряемый, например, в тоннах, километрах, кубометрах и т п. единицах).

Ресурс - суммарная наработка изделия от начала его эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Предельное состояние - состояние изделия, при котором его дальнейшая эксплуатация (применение) недопустима по требо­ваниям безопасности или нецелесообразна по экономическим причинам. Предельное состояние наступает в ре­зультате исчерпания ресурса или в аварийной ситуации.

Срок службы - календарная продолжительность эксплуата­ции изделий или ее возобновления после ремонта от начала его применения до наступления предельного состояния

Неработоспособное состояние - состояние изделия, при ко­тором оно не способно нормально выполнять хотя бы одну из заданных функций.

Перевод изделия из неисправного или неработоспособного состояния в исправное или работоспособное происходит в ре­зультате восстановления.

Восстановление - процесс обнаружения и устранения отказа (повреждения) изделия с целью восстановления его работоспо­собности (устранение неисправности).

Основным способом восстановления работоспособности яв­ляется ремонт.

Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению ра­ботоспособного состояния путем обнаружения и устранения дефекта и неисправности технической диагностикой, обслужи­ванием и ремонтом.

Сохраняемость - свойство изделий непрерывно сохранять зна­чения установленных показателей его качества в заданных пре­делах в течение длительного хранения и транспортирования

Срок сохраняемости - календарная продолжительность хра­нения и (или) транспортирования изделия в заданных услови­ях, в течение и после которых сохраняются исправность, а так­же значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в пределах, установленных нормативно-тех­нической документацией на данный объект.

Н

Рис. 1. Схема состояний издели

адежность постоянно изменяется в процессе эксплуатации технического изделия и при этом характеризует его состояния. Схема изменения состояний эксплуатируемого изделия приве­дена ниже (рис. 1).

Для количественной характеристики каждого из свойств надеж­ности изделия служат такие единичные показатели, как наработка до отказа и на отказ, наработка между отказами, ресурс, срок служ­бы, срок сохраняемости, время восстановления. Значения этих ве­личин получают по данным испытаний или эксплуатации.

Комплексные показатели надежности, так же как коэффи­циент готовности, коэффициент технического использования и коэффициент оперативной готовности, вычисляются поданным единичных показателей. Номенклатура показателей надежности приведена в табл. 1.

Таблица 1. Примерная номенклатура показателей надежности

Свойство надежности		Наименование показателя		Обозначение
Единичные показатели
Безотказност ь		Вероятность безотказной работы Средняя наработка до отказа Средняя наработка на отказ Средняя наработка между отказами Интенсивность отказов Поток отказов восстанавливаемого изделия Средняя частота отказов Вероятность отказов
Долговечность		Средний ресурс Гамма-процентный ресурс Назначенный ресурс Установленный ресурс Средний срок службы Гамма-процентный срок службы Назначенный срок службы Установленный срок службы
Ремонтопригод­ность		Среднее время восстановления Вероятность восстановления Коэффициент ремонтосложности
Сохраняемость		Средний срок сохраняемости Гамма-процентный срок сохраняемости Назначенный срок хранения Установленный срок сохраняемости
Обобщенные показатели
Совокупность свойств	Коэффициент готовности Коэффициент технического использования Коэффициент оперативной готовности

Показатели, характеризующие безотказность

Вероятность безотказной работы отдельного изделия оцени­вается как:

где Т - время от начала работы до отказа;

t - время, для которого определяется вероятность безотказ­ной работы.

Величина T может быть больше, меньше или равна t . Следо­вательно,

Вероятность безотказной работы - это статистический и от­носительный показатель сохранения работоспособности одно­типных изделий серийного производства, выражающий вероят­ность того, что в пределах заданной наработки отказ изделий не наступает. Для установления значения вероятности безотказной работы серийных изделий используют формулу для среднеста­тистического значения:

где N - число наблюдаемых изделий (или элементов);

N o - число отказавших изделий за время t ;

N р - число работоспособных изделий к концу времени t испытаний или эксплуатации.

Вероятность безотказной работы является одной из наиболее значимых характеристик надежности изделия, так как она охва­тывает все факторы, влияющие на надежность. Для вычисления вероятности безотказной работы используются данные, накап­ливаемые путем наблюдений за работой при эксплуатации или при специальных испытаниях. Чем больше изделий подвергает­ся наблюдениям или испытаниям на надежность, тем точнее определяется вероятность безотказной работы других однотип­ных изделий.

Так как безотказная работа и отказ - взаимно противопо­ложные события, то оценку вероятности отказа (Q (t )) опреде­ляют по формуле:

Расчет среднестатистического времени наработки до отказа (или среднего времени безотказной работы) по результатам на­блюдений определяют по формуле:

где N o - число элементов или изделий, подвергнутых наблюде­ниям или испытаниям;

T i - время безотказной работы i -го элемента (изделия).

Статистическую оценку среднего значения наработки на от­каз вычисляют как отношение суммарной наработки за рас­сматриваемый период испытаний или эксплуатации изделий к суммарному числу отказов этих изделий за тот же период вре­мени:

Статистическую оценку среднего значения наработки между отказами вычисляют как отношение суммарной наработки из­делия между отказами за рассматриваемый период испытаний или эксплуатации к числу отказов этого (их) объекта(ов) за тот же период:

где т - число отказов за время t .

Показатели долговечности

Статистическая оценка среднего ресурса такова:

где Т р i - ресурс i -го объекта;

N - число изделий, поставленных на испытания или в экс­плуатацию.

Гамма-процентный ресурс выражает наработку, в течение которой изделие с заданной вероятностью γ процентов не дос­тигает предельного состояния. Гамма-процентный ресурс явля­ется основным расчетным показателем, например для подшип­ников и других изделий. Существенное достоинство этого показателя в возможности его определения до завершения ис­пытаний всех образцов. В большинстве случаев для различных изделий используют критерий 90%-го ресурса.

Назначенный ресурс - суммарная наработка, при достиже­нии которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независимо от его технического состояния.

Под установленным ресурсом понимается технически обосно­ванная или заданная величина ресурса, обеспечиваемая конст­рукцией, технологией и условиями эксплуатации, в пределах которой изделие не должно достигать предельного состояния.

Статистическую оценку среднего срока службы определяют по формуле:

I

где Т сл i - срок службы i -го изделия.

Гамма-процентный срок службы представляет собой календарную продолжительность эксплуатации, в течение которой изделие не достигает предельного состояния с вероятностью  , выраженной в процентах. Для его расчета используют соотно­шение

Назначенный срок службы - суммарная календарная продол­жительность эксплуатации, при достижении которой применение изделия по назначению должно быть прекращено независи­мо от его технического состояния.

Под установленным сроком службы понимают технико-экономически обоснованный срок службы, обеспечиваемый кон­струкцией, технологией и эксплуатацией, в пределах которого изделие не должно достигать предельного состояния.

Основной причиной снижения показателей дол­говечности изделия является износ его деталей.

Показатели ремонтопригодности

Вероятность восстановления - Р в (t в ) представляет собой веро­ятность того, что случайное время восстановления изделия t в будет не более заданного, т.е.

Среднее время восстановления определяют по формуле

где T в k - время восстановления k -го отказа объекта, равное сум­ме времени затраченного на отыскание отказа t о и времени t у на его устранение;

т - число отказов объекта за заданный срок испытаний или эксплуатации.

Коэффициент аварийного простоя К а является показателем, характеризующим вероятность восстановления изделия в любой момент времени,

где t i - время простоя до ремонта i - ro изделия

t в i - время восстановления i -го изделия;

п - число отказов.

Коэффициент ремонтосложности оценивает объем ремонт­ных работ за год в физических единицах ремонтосложности. Коэффициент ремонтосложности есть сумма коэффициентов ремонтосложности механической части машины r m и электри­ческой ее части R Э :

Единица ремонтосложности механической части r м - это ремонтосложность некоторой условной машины, трудоемкость капитального ремонта механической части которой, отвечающе­го по объему и качеству требованиям ТУ на ремонт, равна 50 ч в неизменных организационно-технических условиях среднего ремонтного цеха машиностроительного предприятия

Единица ремонтосложности электрической части r э - это ремонтосложность некоторой условной машины, трудоемкость капитального ремонта электрической части которой, отвечаю­щего по объему и качеству требованиям ТУ на ремонт, равна 12,5 ч в тех же условиях, что и r м. .

Исходными данными для определения ремонтосложности различных моделей оборудования являются технические характеристики, содержащиеся в паспортах, а также эмпирические формулы и коэффициенты, отражающие специфику оценивае­мых машин и оборудовании.

Коэффициент ремонтопригодности детали, узла, изделия К рем.пр. применяется для характеристики изделия при устранении неисправности отдельных узлов и деталей.

Коэффициент ремонтопригодности узла (детали) изделия характеризуется отношением времени непосредственного выпол­нения ремонта (замены) отдельного узла (детали) к общим зат­ратам времени на ремонт изделия, включая выявление дефекта изделия, его разборку, сборку и наладку.

Показатели сохраняемости

Сроком сохраняемости называется календарная продолжитель­ность хранения и (или) транспортирования изделия в заданных условиях, в течение и после которой значения показателей ка­чества остаются в установленных пределах.

Показателем сохраняемости оценивают статистическими ме­тодами по результатам испытаний.

Сред­ний срок сохраняемости определяют по формуле:

г
деТ с - срок сохраняемости i -го изделия.

Гамма-процентный срок сохраняемости - календарная про­должительность хранения и (или) транспортирования изделия, в течение и после которой показатели безотказности, долговеч­ности и ремонтопригодности изделия не выйдут за установлен­ные пределы с вероятностью  , выраженной в процентах.

Назначенный срок хранения есть календарная продолжитель­ность хранения в заданных условиях, по истечении которой при­менение изделия по назначению не допускается независимо от его технического состояния.

Установленным сроком сохраняемости называют технико-экономически обоснованный (или заданный) срок хранения, обес­печиваемый конструкцией и эксплуатацией, в пределах которо­го показатели безотказности, долговечности и ремонтопригод­ности остаются теми же, какими они были у изделия до начала его хранения и (или) транспортирования.

Показатели транспортабельности

Показатели транспортабельности характеризуют способность продукции сохранять свою пригодность (надежность) в процес­се транспортирования, а также приспособленность к перемеще­нию, не сопровождающемуся эксплуатацией или использованием.

В группу показателей транспортабельности входят харак­теристики подготовительных и заключительных операций, свя­занных с транспортированием изделия к месту его назначения. Подготовительными операциями являются, например, упа­ковывание, погрузка изделия на транспортное средство, креп­ление и т.п. Заключительные операции таковы - снятие креп­лений, разгрузка, распаковывание, сборка, установка на рабочее место и т.п.

Показатели транспортабельности изделия выбираются и оце­ниваются применительно к конкретному виду транспорта (ав­томобильному, железнодорожному, водному или воздушному), или даже к конкретному виду транспортных средств.

Основными показателями транспортабельности являются коэффициенты:

К д - коэффициент, характеризующий долю транспортируемых изделий, которые сохраняют в заданных (до­пустимых) пределах свои первоначальные свойства;

K v - ко­эффициент максимально возможного использования емкости, объема или грузоподъемности транспортного средства или тары.

Коэффициент K д , характеризующий долю транспортируемых изделий, сохраняющих в заданных пределах свои первоначаль­ные свойства за время транспортирования, рассчитывают по формуле:

гдеQ в - масса (вес) или количество в штуках или иных едини­цах измерения продукции (изделий), выгруженной из транс­портного средства и сохранившей значения других показа­телей качества в допустимых пределах;

Q n - масса изделий, количество в штуках или иных единицах измерения, погру­женных в транспортное средство для транспортирования.

Коэффициент К д является комплексным показателем, харак­теризующим одновременно транспортабельность и сохраняемость в процессе транспортирования.

Коэффициент K v максимального возможного использования объема транспортного средства или тары для транспортирова­ния изделий определяют по формуле:

где N в - максимальное возможное использование емкости транс­портного средства или тары, выраженное в единицах про­дукции;

V - объем единицы продукции;

и - емкость транс­портного средства или тары;

Y - коэффициент нормативных потерь емкости транспортного средства (например, для устрой­ства проходов).

Кроме вышеприведенных коэффициентов используются э кономические показатели транспортабельности , т.е показатели, характеризующие затраты, обусловленные выполнением операций подготовки к транспортированию, са­мого транспортирования, а также заключительных работ после транспортирования.

Большое разнообразие изделий, а также способов и средств их транспортирования не позволяют дать полный перечень по­казателей транспортабельности. Однако к показателям транспор­табельности относят и такие, как:

Средняя трудоемкость подготовки одного изделия к транспортированию (включая упаковку, погрузку и крепление),

Средняя стоимость подготовительных к транспортированию операций,

Средняя стоимость перевозки одного изделия на расстоя­ние 1 км определенным видом транспорта или определен­ным транспортным средством,

Средняя трудоемкость или стоимость разгрузки и других заключительных операций транспортирования,

Средняя продолжительность погрузки и разгрузки партии продукции конкретного количества из, например, желез­нодорожного вагона определенного типа.

Обобщенные показатели надежности

Коэффициент готовности К г характеризует вероятность того, что изделие окажется работоспособным в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых при­менение изделия по назначению не предусматривается. Среднее статистическое значе­ние К г определяют по формуле

где t i - суммарная наработка i -го изделия в заданном интервале эксплуатации,

 i - суммарное время восстановления i -го из­делия за этот же период эксплуатации,

N - число наблюда­емых изделий в заданном интервале эксплуатации.

Если на заданном интервале эксплуатации определены сред­нее значение наработки на отказ и среднее время восстановле­ния изделия после отказа, то

где Т о - средняя наработка
изделия на отказ, т е. показатель безотказности,

Т в - среднее время восстановления или вре­мя вынужденных простоев изделия из-за отказов - показа­тель ремонтопригодности

Коэффициент технического использования К ти рассчитывают по формуле:

где Т 0 -
средняя наработка на отказ;

 то - продолжительность технических обслуживании;

 р - продолжительность плановых ремонтов;

 в - продолжительность неплановых восстановлений.