1.7 Современные технические средства повышения надежности конструкций

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации.

Уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта, экономии материалов и энергии.

Современные технические средства очень разнообразны и состоят из большого количества взаимодействующих механизмов, аппаратов и приборов. Первые простейшие машины состояли из десятков или сотен деталей, а, к примеру, автомобили выпускаемые в последние несколько лет состоят из десятков и сотен миллионов различных деталей. В таких сложных системах в случае отсутствия резервирования отказ всего одного ответственного элемента может привести к отказу или сбою в работе всей системы.

Низкий уровень надежности оборудования вполне может приводить к серьезным затратам на ремонт, длительному простою автомобиля, к авариям и т.п.

В настоящее время наблюдается быстрое и многократное усложнение машин, объединение их в крупные комплексы, уменьшение их металлоемкости и повышением их силовой и электрической напряженности. Поэтому наука о надежности быстро развивается.

Отказы деталей и узлов в разных машинах и разных условиях могут иметь сильно отличающиеся последствия. Последствия выхода из строя детали машины, еще на заводе, могут быть легко и без последствий устранены силами предприятия. А отказ специального механизма, в дальней дороге, вызовет значительные материальные убытки, связанные с простоем, а также с ремонтом и невыполнением плана.

В данной работе сделана попытка осветить только основные методы оценки надежности технических систем автомобиля. Это потребовало обобщения результатов исследований в данной области целого ряда отечественных и зарубежных специалистов, причем был сделан упор не только на теоретическую разработку отдельных вопросов, но и на их практическую применимость.

Проблема качества особенно важна для машино и приборостроения, так как продукция этих отраслей в значительной степени предопределяет темпы технического прогресса и степень механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства.

Важной особенностью современного машино- и приборостроения является широкое развитие унификации и стандартизации изделий и непрерывно расширяющийся на этой основе уровень специализации производства. В результате каждый машиностроительный завод имеет кооперативные связи с сотнями предприятий, поставляющих материалы, комплектующие изделия, необходимые для организации производства технологическое оборудование, оснастку, средства контроля и т. п.

Таким образом, качество изделий в значительной степени зависит от качества продукции предприятий-поставщиков. Например, по мнению специалистов Волжского автозавода, качество выпускаемых здесь автомобилей более чем на 50% зависит от качества комплектующих изделий и материалов.

Способы повышения надежности можно разделить на четыре группы:

1) уменьшение наработки

2) снижение интенсивности отказов;

3) улучшение восстанавливаемости;

4) резервирование (введение избыточности).

Уменьшение наработки для выполнения определенного объема работ достигается выбором более быстродействующих элементов и высокопроизводительных устройств при проектировании. При эксплуатации уменьшить наработку можно полным или частичным выключением системы или ее отдельных устройств в паузе между рабочими сеансами. Например, в ПК предусмотрены так называемые схемы управления питанием, которые отключают монитор, поток ЖД, и переводят процессор в режим при отсутствии внимания к ПК со стороны пользователя. Следует отметить, что сохранить надежность системы путем сокращения времени ее непрерывной работы можно лишь, если число включений и выключений мало, т.е. система работает сравнительно с большой скважностью. При частом включении и выключении переходные процессы оказывают сильное вредное воздействие.

Уменьшение интенсивности отказов актуально на всех этапах жизненного цикла. На этапе проектирования - за счет комплектации системы элементами повышенной надежности, как высокотехнологичных элементов, так и за счет входного контроля. Создания оптимального температурного режима, снижение электрической нагрузки, конструктивные методы защиты от механических и других внешних воздействий (например, герметизация) позволяют уменьшить интенсивность отказов. Следует отметить, что существенно повысить надежность системы может уменьшение сложности системы. (Вероятность отказа деталей автомобилей складывается из произведения вероятности отказов всех ее элементов). Однако создание простых схем является одной из наиболее трудных технических задач.

На этапе эксплуатации - приведение условий эксплуатации в соответствие с требованиями, при которых гарантируются паспортные данные по надежности и организация профилактического обслуживания.

Улучшение восстанавливаемости. Восстановление требует выполнения ряда процедур: обнаружение неисправности, поиск неисправности (локализация), удаление его из системы, включение в систему исправного элемента из резерва, ремонт неисправного элемента, установка замененного элемента в рабочее состояние, проверка его работоспособности, проверка работоспособности всей системы(например тормозной), и, наконец, возобновление функционирования всей системы. Таким образом, обнаружение неисправности - обязательная процедура в процессе восстановления, которая обеспечивается средствами контроля и диагностики.

Резервирование - способ обеспечения надежности за счет применения дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций. Этот способ предусматривает замену отказавших частей аппаратуры резервными при условии, что резервная аппаратура входит конструктивно и функционально в состав рассматриваемого автомобиля. Включение резерва может быть произведено в ручную или автоматически, в некоторых случаях резерв может быть функционально связан с основной аппаратурой так, что специального включения не требуется. Если же для восстановления работоспособности аппаратуры требуется удалить отказавшую часть аппаратуры, а вместо нее вставлять или вмонтировать аналогичную исправную, то речь идет не о резервировании, а о ремонте. Программное обеспечение может быть также резервировано. [10]