реферат по надёжности

От правильно выбранной номенклатуры нормируемых показателей надежности зависят конструктивно-технологические решения, принимаемые при разработке новых изделий. Так, например, если в НТД регламентиро­ван средний ресурс до капитального ремонта, то конструктор и технолог выбирают такой материал, такую технологию, при которых у 50 % изде­лий базовые детали не будут отказывать в течение заданного среднего ре­сурса, т. е. уже при создании новой техники закладывается, что примерно 50 % машин будут нуждаться в неплановом капитальном ремонте. Допус­кается, что потребность в капитальном ремонте может возникать в любой момент времени. При регламентации же в НТД, например, назначенного или установленного ресурса до капитального ремонта конструктивно-технологические решения будут приниматься таким образом, чтобы прак­тически у всех изделий потребность в капитальном ремонте не возникала до истечения этого ресурса. В этом случае могут дополнительно предусматриваться более эффективные способы упрочнения поверхностей, методы неразрушающего контроля за дефектами материалов и т. п.

Таким образом, для регламентации в нормативно-технической доку­ментации могут использоваться индивидуальные и групповые показатели надежности. Целевое назначение этих показателей показано в табл. 1. Различные трактовки установленной безотказной наработки и формы зада­ния количественных значений этих показателей даны на рис. 1. и рис. 2.

Конкретный состав нормируемых показателей надежности должен устанавливаться для каждого вида изделий с учетом особенностей его использования, последствий отказов, принятой системы технического обслуживания и ремонта и по согласованию с потребителем. Некоторые специалисты предлагают относить показатели вида "установленных" к гарантийным обязательствам или к показателям назначения, а не к пока­зателям надежности и не контролировать их при периодических испы­таниях, оставив право проверки их соблюдения только за потребителем. Такое предложение заслуживает внимания, так как конечная цель таких показателей будет обеспечиваться и при такой их интерпретации.

Допускаемая форма организации проверки показана на рис. 3. Одна­ко даже при отнесении таких показателей к гарантийным обязательствам потребителю должно быть предоставлено право требовать подтверждения этих показателей для ответственных изделий на основе общепринятых методов статистического контроля (аналогично проверке гамма-процент­ных показателей или вероятности безотказной работы). Очевидно, что имеется ряд изделий (особенно сложных), для которых задание индиви­дуальных показателей надежности невозможно и нецелесообразно.

Таблица 1.

Характеристика индивидуальных и групповых показателей надежности

Вид показателя (требования)	Назначение	Область использования	Условия контроля надежности	Ответственность за несоблюдение требований по надежности	Факторы, сопутст­вующие нормиро­ванию надежнос­ти в НТД
Индиви­дуальные требования к надежности	Характеризуют требования к надеж­ности каждого из­делия Применяют для установления соот­ветствия надежнос­ти каждого изделия требованиям НТД Служат основой для разработки конструкции, тех­нологии, систем технического обс­луживания и ремонта	1. Установление ответственности за аварии, преждевре­менные отказы 2.Разработка мероприятий по устранению причин преждевременных отказов 3. Обоснование сроков гарантий 4. Проверка потребителем ис­пользуемой техники	Потребитель в процессе использо­вания каждого из­делия дает заклю­чение о соответст­вии изделия задан­ным требованиям по надежности. Служат контроль­ными норматива­ми для оценки ра­ботоспособности при проведении сертификации	Изделие, отка­завшее в пределах установленной без­отказной наработки, является нестандарт­ным: 1) ответствен­ность за выпуск нестандартных изделий; 2) отказ от аттес­тации на государст­венный Знак ка­чества	1. Повышает ответственность разработчиков и изготовителей техники за низкую надежность 2. Повышает ответст­венность потребителей за качество эксплуатации 3. Формирует негатив­ное отношение изготови­телей к „ранним" от­казам 4. Способствует ана­лизу причин отказов 5. Повышает опера­тивность устранения при­чин преждевременных от­казов
1	2	3	4	5	6
Группо­вые показа­тели на­дежности	Характеризуют надежность изготов­ленной партии из­делий Применяют для оценки фактичес­кого уровня на­дежности парка ма­шин, расчета запас­ных частей, расчета системы техническо­го обслуживания и ремонта	1. Расчет номенк­латуры и объема за­пасных частей 2. Расчет струк­туры и количества парка машин 3. Определение оптимального резер­ва с учетом факти­ческой надежности изделий	Изготовитель кон­тролирует надежность при периодических испытаниях Потребитель, ис­пользующий не­большую часть из­делий партии, не мо­жет дать заключе­ние о соответствии изделий заданным требованиям по на­дежности	Ответственность за преждевременные отказы отдельного изделия (даже ка­тастрофические) отсутствует	1. Формирует прими­ренческое отношение к „ранним" отказам, как к допустимым событиям 2. Не стимулирует из­готовителей к анализу причин отказов 3. Не стимулирует из­готовителей к отработке изделия на этапе НИОКР 4. Снижает роль НТД

Рис. 1. Определение понятия „установленная безотказная наработка": а — физическая трактовка Ту; б — юридическая трактовка Ту; в — инженерная трак­товка Ту; г — статистико-вероятностная трактовка Ту

Существующая в нашей стране практика централизованной регламен­тации показателей надежности и гарантийных сроков в стандартах на промышленную продукцию не в полной мере соответствует системе экономического хозяйствования. Так, например, ,,Законом о социалистическом предприятии (объединении) " предприятиям дано право решать вопро­сы производственной и научно-технической кооперации, включая опреде­ление экономических условий сотрудничества, в том числе договорных цен, заключать хозяйственные договоры и контракты, осуществлять пе­редачу материальных ресурсов и соответствующей технической докумен­тации . Предприятиям дано право прямого контакта с зарубежными фир­мами, создания совместных производств.

В этих условиях гарантийные сроки должны учитывать конъюнктуру внешнего рынка и не являться централизованными и постоянными в тече­ние срока действия стандарта.

Рис. 3. Схема контроля индивидуальных показателей надежности машин, оборудования, приборов

Так как предприятиям дано право поставлять продукцию по договор­ным ценам, то фактический уровень надежности и гарантийные сроки должны являться объектом договоренности между изготовителем и пот­ребителем.

В то же время в соответствии с Законом предприятия должны обеспечивать строгое соблюдение технологической дисциплины, стандартов, технических условий, надежность, безотказность и безопасность в эксплуатации выпускаемой ими техники.

Выполнение этого требования возможно только при условии, если в нормативно-технической документации будут регламентироваться требования к надежности изделий, которые должны обеспечиваться конструкцией изделия, технологией изготовления и правилами сервисного обслуживания.

В связи с вышеизложенным становится целесообразным следующий порядок нормирования требований к надежности продукции народнохозяйственного назначения.

Гарантийные обязательства в стандартах не регламентировать. В технических условиях гарантийные сроки могут указываться только по требованию потребителя и когда потребителем является одно ведомство (организация). Во всех остальных случаях гарантийные сроки указываются в договорах на поставку и (или) конструкторской и эксплуатационной документации.

Статистико-вероятностные показатели надежности (групповые) вида средней наработки на отказ, вероятности безотказной работы и т. п. в государственных стандартах на промышленную продукцию не регламентировать.

В государственных стандартах регламентировать требования к надежности, которые могут быть качественными и (или) количественными.

Для регламентации количественных требований должна использовать­ся „требуемая наработка (ресурс, срок службы) ", определяемая в доку­ментах МЭК и ЕОКК как наработка (ресурс, срок службы), в пределах которой потребителю требуется, чтобы объект находился в состоянии, способном выполнять требуемые функции. Допустимы следующие записи:

конструкция, технология, эксплуатация должны обеспечивать работоспособное состояние изделия не менее чем в течение ... часов;

безотказная наработка ГПС в течение суток - не менее 20 часов;

основные эксплуатационные параметры изделия должны удовлетворять нормативным требованиям не менее чем в течение 100 часов эксплуатации;

метрологические характеристики приборов должны удовлетворять установленным требованиям в периодах между очередными проверками.

Вместо требуемой наработки могут использовать также требования вида „установленная безотказная наработка" (ресурс, срок службы), „наз­наченная наработка" (ресурс) и „минимальная наработка".

Количественные требования к надежности обязательны для регламен­тации в государственных стандартах на изделия, связанных с безопасностью человека и охраной окружающей среды, а также для других видов техники по критическим отказам. В остальных случаях количественные требования по надежности регламентируются в стандартах по согласованию с потре­бителем (заказчиком).

Количественные значения показателей надежности, включаемые в нор­мативно-техническую и конструкторскую документацию, должны:

быть не ниже норм, установленных директивными документами;

быть обоснованы технико-экономическими расчетами;

обеспечивать выполнение изделиями своих функций в заданные сроки и с регламентированными требованиями к их качеству;

быть не ниже надежности, достигнутой передовыми зарубежными фирмами.

Обоснование норм надежности изделий должно проводиться с целью определения численных значений показателей надежности, обеспечивающих в заданных условиях эксплуатации максимальную эффективность, которая характеризуется соотношением полезного эффекта от эксплуатации из­делия (в натуральном или стоимостном выражении) и суммарных затрат на его изготовление и эксплуатацию.

Общий порядок обоснований показателей надежности должен сводить­ся к следующему.

Оценивается надежность существующих аналогов и (или) исходных конструктивных исполнений изделия. Если оно не отвечает регламентированным требованиям, то устанавливают причины недостаточной надежнос­ти и рассматривают возможные мероприятия по ее повышению.

По каждому мероприятию определяют достигнутый уровень надеж­ности Р, а также затраты С и полезный эффект Е в стоимостном выражении. Наилучшим является такое решение P_oпт, которое соответствует макси­мальному значению разности между Е и С (рис. 4), т. е.

или когда величина С достигает предельно допустимого значения.

В тех случаях, когда имеется большое число вариантов изделия, при- чем критериями для предпочтения того или иного варианта является на­дежность Р и стоимость С, то каждый вариант изделия изображается на графике вида рис. 5 в виде точек с координатами Р и С. Линия, огибающая множество слева и сверху, проходит через наиболее предпочтительные варианты, соответствующие определенной стоимости. Остальные варианты заведомо хуже и их рассмотрение нецелесообразно.

Если заданы и обоснованы показатели надежности вида средних, то для приближенной (предварительной) оценки установленной безотказной наработки (Т_у) могут быть использованы зависимости между этими по­казателями, приведенные на рис. 6. Для такого перерасчета необходимо задать уровень доверия , а также величину коэффициента вариации v (табл.2). Величину целесообразно назначать равной 0,9 — 0,999.

Для использования рис. 6 необходимо знать также закон распределе­ния наработок (ресурса). Если он неизвестен, то можно пользоваться сле­дующим правилом:

нормальный закон — для изделий, у которых основным видом разру­шения является износ и коррозия;

распределение Вейбулла и логарифмически-нормальное — при отказах из-за усталостного разрушения;

экспоненциальное распределение - для изделий радиоэлектроники, имеющих большое число элементов.

Пример. Для молотилки комбайна по испытаниям получено, что Т_о= 350ч. Определить величину Т_у , которая обеспечивается с практически достоверной вероятностью = 0,98. Наработка на отказ имеет распределе­ние Вейбулла с v = 0,3.

По рис. 6 находим, что для v = 0,3 и = 0,98 = 0,4; отсюда:

Т_у = 0,4 Т_о = 350 0,4 = 140 ч.

Таблица 2.

Значения коэффициентов вариации наработок на

отказ и ресурсов при различных видах

разрушения изделий

Вид разрушения	Изделия	v
Износ Усталость при изгибе и кручении Контактная усталость Комплексный (износ, усталость, старение и др.)	Детали двигателей, трансмиссий, ходовых систем и др. Пружины, рессоры, зубчатые колеса Звенья гусениц Остальные детали с геометри­ческими концентраторами и сварными соединениями Подшипники качения Прочие детали Основные агрегаты колесных и гусеничных машин (двигатели, ко­робки передач, ведущие мосты, ко­нечные передачи и др.): до первого капитального ремонта между капитальными ремонтами	0,3 - 0,4 0,3 0,6 0,4 0,7 - 0,9 0,5 0,3 - 0,4 0,5 - 0,7

Рис. 6. Зависимость средних и установленных показателей надежности:

а — при нормальном распределении; б — при распределении Вейбулла; в —

для логарифмически нормального распределения

Список литературы:

1. Кубарев А.И. Надёжность в машиностроении, М. Издательство стандартов, 1989г.