3.2. Классификация отказов

Как уже указывалось, отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Можно дать классификацию отказов по ряду разделительных признаков.

1. Характер изменения выходного параметра объекта до момента возникновения отказа. По этому признаку различают следующие виды отказов:

- внезапные отказы;

- постепенные (износные) отказы;

- сложные отказы.

2. Возможность последующего использования объекта после возникновения отказа. По этому признаку различают:

- полные отказы;

- частичные отказы.

3. Связь между отказами объекта. По этому признаку различают:

- независимые отказы;

- зависимые отказы.

4. Устойчивость состояния неработоспособности. По этому признаку различают:

- устойчивые отказы;

- самоустраняющиеся отказы;

- сбои;

- перемежающиеся отказы.

5. Наличие внешних проявлений отказа. По этому признаку различают:

- явные отказы;

- скрытые отказы.

6. Причина возникновения отказа. По этому признаку различают:

- конструктивные отказы;

- производственные отказы;

- эксплуатационные отказы;

- деградационные отказы.

7. Природа происхождения отказа. По этому признаку различают:

- естественные отказы;

- искусственные отказы.

8. Время возникновения отказа. По этому признаку различают:

8. - отказы при испытаниях;

- приработочные отказы;

- отказы периода нормальной эксплуатации;

- отказы последнего периода эксплуатации.

9. Возможность устранения отказа. По этому признаку различают:

- устранимые отказы;

- неустранимые отказы.

10. Критичность отказа (уровень прямых и косвенных потерь, трудоемкость восстановления). По этому признаку различают:

- критические отказы;

- некритические отказы (существенные и несущественные).

Постепенные (износные) отказы возникают в результате постепенного протекания того или иного процесса повреждения, прогрессивно ухудшающего выходные параметры объекта (рис. 3.2).

Основным признаком постепенного отказа является монотонно возрастающий характер зависимости интенсивности отказов от наработки объекта:

при (3.1)

Этому условию, например, удовлетворяет нормальный закон распределения случайной величины ₁ - наработки объекта до отказа, широко используемый для моделирования постепенных отказов объектов:

(3.2)

Рис. 3.2. Зависимость степени повреждения объекта U от наработки t в случае

постепенного (износного) отказа

где - средняя наработка до отказа;  - среднее квадратическое отклонение наработки до отказа; - функция Лапласа.

К постепенным отказам относятся отказы, связанные с процессами изнашивания, коррозии, усталости и ползучести материалов.

Внезапные отказы возникают в результате сочетания неблагоприятных факторов и случайных внешних воздействий, превышающих возможности объекта к их восприятию. Внезапные отказы характеризуются скачкообразным характером зависимости степени повреждения объекта от наработки при t>T_B , где T_B - время (наработка), соответствующее возникновению причины, вызывающей внезапный отказ (рис.3.3). Скорость процесса повреждения при внезапном отказе

при t > T_B .

Рис. 3.3. Зависимость степени повреждения объекта U от наработки t в случае внезапного отказа

Рис. 3.4. Зависимость степени повреждения объекта U от наработки t в случае сложного отказа

Основным признаком внезапного отказа является независимость интенсивности отказов  от наработки объекта, т. е. вероятность отказа на малом интервале t наработки объекта, следующем за рассматриваемым моментом t , зависит только от длины этого интервала, но не зависит от предыдущей наработки объекта (не связана с постепенным накоплением повреждений). Интенсивность отказов  выступает, таким образом, как смешанная мера интенсивности случайных внешних воздействий, которым подвергается объект при эксплуатации, и способности объекта противостоять этим воздействиям. Для моделирования внезапных отказов используют экспоненциальный закон распределения (2.11).

Отказ, который включает особенности двух предыдущих, называется сложным отказом (рис.3.4).

Скорость процесса повреждения  при сложном отказе является конечной (не стремящейся к ) величиной при t>T_B, где T_B - время (наработка), соответствующее возникновению внезапной причины, инициировавшей постепенное развитие процесса, приводящего к отказу.

Пример сложного отказа: недопустимые ударные воздействия на станок внезапного характера (прерывистое резание в условиях резкого колебания припуска), возникшие в случайный момент T_B, инициировали процесс возникновения и развития усталостной трещины (зародышем трещины мог явиться локальный дефект материала детали). Постепенное развитие трещины будет происходить по мере дальнейшей нормальной эксплуатации станка; скорость этого процесса  - конечная величина. В момент ₁ усталостная трещина достигает критического размера и происходит поломка детали (отказ функционирования).

К полным отказам относятся отказы, после которых использование объекта по назначению невозможно (для восстанавливаемых объектов – невозможно до проведения восстановления).

Частичные отказы - отказы, после возникновения которых объект может быть использован по назначению, но с меньшей эффективностью или когда вне допустимых пределов находятся значения не всех, а одного или нескольких выходных параметров.

Независимый отказ - отказ, не обусловленный другими отказами или повреждениями объекта.

Зависимый отказ - отказ, обусловленный другими отказами или повреждениями объекта.

Устойчивые отказы - отказы, которые можно устранить только путем восстановления (ремонта).

Отказы, устраняемые без операций восстановления путем регулирования или саморегулирования, относятся к самоустраняющимся.

Сбой - самоустраняющийся отказ или однократный отказ, устраняемый незначительным вмешательством оператора.

Перемежающийся отказ - многократно возникающий самоустраняющийся отказ одного и того же характера.

Явный отказ - отказ, обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования при подготовке объекта к применению или в процессе его применения по назначению.

Скрытый отказ - отказ, не обнаруживаемый визуально или штатными методами и средствами контроля и диагностирования, но выявляемый при проведении технического обслуживания или специальными методами диагностики.

Большинство параметрических отказов относятся к категории скрытых.

Конструктивный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленных правил и (или) норм проектирования и конструирования.

Производственный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с несовершенством или нарушением установленного процесса изготовления или ремонта, выполняемого на ремонтном предприятии.

Эксплуатационный отказ - отказ, возникший по причине, связанной с нарушением установленных правил и (или) условий эксплуатации.

Причиной конструктивных, производственных и эксплуатационных отказов является наличие соответствующих дефектов (см. раздел 3.1).

Деградационный отказ - отказ, обусловленный естественным процессом старения, изнашивания, коррозии и усталости при соблюдении всех установленных правил и (или) норм проектирования, изготовления и эксплуатации.

Искусственные отказы вызываются преднамеренно, например, с исследовательскими целями, с целью необходимости прекращения функционирования и т.п.

Отказы, происходящие без преднамеренной организации их наступления в результате направленных действий человека (или автоматических устройств), относят к категории естественных отказов.