8 Уровни надежности и их обеспечение

Надежность технического объекта любой сложности должна обеспечиваться на всех этапах его жизненного цикла: от начальной стадии выполнения проектно-конструкторской разработки до заключительной стадии эксплуатации. Основные условия обеспечения надежности состоят в строгом выполнении правила, называемого триадой надежности: надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении и поддерживается в эксплуатации. Без строгого выполнения этого правила нельзя решить задачу создания высоконадежных изделий и систем путем компенсации недоработок предыдущего этапа на последующем.

Если в процессе проектирования должным образом не решены все вопросы создания устройства или системы с заданным уровнем надежности и не заложены конструктивные и схемные решения, обеспечивающие безотказное функционирование всех элементов системы, то эти недостатки порой невозможно устранить в процессе производства и их последствия приведут к низкой надежности системы в эксплуатации. В процессе создания системы должны быть в полном объеме реализованы все решения, разработки и указания конструктора (проектировщика).

Важное значение в поддержании, а точнее в реализации необходимого уровня надежности имеет эксплуатация. При эксплуатации должны выполняться установленные инструкциями условия и правила применения устройств, к примеру, электроустановок; своевременно приниматься меры по изучению и устранению причин выявленных дефектов и неисправностей; анализироваться и обобщаться опыт использования устройств.

Обычно на типовые устройства массового производства (трансформаторы, выключатели, разъединители и т.д.) завод-изготовитель задает основные показатели надежности: среднюю наработку до отказа; интенсивность отказов; среднее время восстановления; технический ресурс и др.

Очевидно на любом предприятии должна быть программа обеспечения надежности, разрабатываемая для каждого этапа жизненного цикла устройства (системы). Одним из важнейших документов, в значительной мере гарантирующим сохранение высокого уровня надежности электроустановок в эксплуатации, являются "Правила эксплуатации электроустановок потребителей"

9. Направленности в области надежности

Исторически наука о надежности развивалась по двум основным направлениям:

— Математическое направление возникло в радиоэлектронике, связано с развитием математических методов оценки надежности, особенно применительно к сложным системам, с разработкой методов статистической обработки информации о надежности, разработкой структур систем, обеспечивающих высокий уровень надежности. Теоретической базой этого направления являются: теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическое моделирование и другие разделы математики.

— Физическое направление возникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов, с разработкой методов расчета на прочность, износостойкость, теплостойкость и др. Теоретической базой этого направления являются естественные науки, изучающие различные аспекты разрушения, старения и изменения свойств материалов: теории упругости, пластичности и ползучести, теория усталостной прочности, механика разрушения, трибология, физико-химическая механика материалов и др.

В настоящий период идет активный процесс взаимного слияния этих направлений, перенесения рациональных идей из одной области в другую и формирование на этой основе единой науки о надежности.

10 Конструктивные методы обеспечения надежности

Конструктивные методы обеспечения надежности вновь создаваемых и модернизируемых двигателей на этапе их проектирования выполняются по определенной схеме. Они находят свое отражение в конструкторской документации. Конструктивные методы и средства, направленные на повышенные надежности двигателей, подразделяются на ряд категорий. Рационализация конструктивной схемы двигателя и его узлов и механизмов, выбор оптимальных соотношений конструктивных параметров. При разработке конструкции проектировщик обычно встречается с противоречивыми данными и вынужден искать компромиссные решения. Чем проще конструктивная схема узла или механизма, тем он дешевле, тем меньше вероятность преждевременных отказов, тем больше их эксплуатационная надежность. Однако современные требования к токсичности отработавших газов, шумности, автоматизации регулирования, контролепригодности и другим вынуждают усложнять конструкцию. Компромиссные решения приходится принимать при выборе отношении хода поршня к диаметру цилиндра, материалов деталей и т. п. Выбор материала деталей. За последние годы в автомобильном двигателестроении все большее применение находят прогрессивные материалы. Для производства корпусных деталей (блоки цилиндров, головки блоков и др.) применяются чугун с добавкой олова, алюминиевые сплавы, для гильз цилиндров износостойкий чугун. Соответствующие материалы применяют для деталей, работающих в условиях высоких температур; для поршней высококремнистые алюминиевые сплавы; для выпускных клапанов — азотосодержащие и другие жаростойкие стали; для поршневых колец — чугун с глобулярным графитом; для втулок клапанов — металлокерамику на железной основе с добавлением меди, графита и дисульфида молибдена. Металлокерамика находит также применение при изготовлении шестерен масляных насосов, поршневых колец. Применение пластмасс развивается на новой основе — в виде композиционных материалов с армирующими элементами для повышения прочности.