2.3. Специальная часть

2.3.1. Краткий обзор и анализ по теме дипломного проекта.

Проблема обеспечения надежности связана со всеми этапами создания оборудования и полным периодом его эксплуатации. Надежность форми­руется еще на стадии исследований, конструкторских расчетов и проекти­рования оборудования и обеспечивается в процессе его изготовления на основе правильного выбора технологии производства и контроля за качеством изготовления. Надежность сохраняется применением правиль­ных способов хранения и транспортировки, поддерживается соблюдением установленных требований к эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту оборудования.

Термины и основные понятия в области надежности, принятые в науке и технике, регламентируются ГОСТ 27.002 — 83 "Надежность в технике. Термины и определения".

Под надежностью понимается свойство объекта сохранять во вре­мени в установленных пределах значения всех параметров, характеризую­щих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность — сложное свойство; в зависимости от назначения объекта и условий его применения она обусловливается сочетанием следующих свойств: безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняе­мости.

Безотказность — свойство объекта непрерывно сохранять работо­способное состояние в течение некоторого времени или некоторой нара­ботки.

Объектами могут быть изделия, системы и их элементы, в частности установки, их отдельные устройства, приборы и их части, агрегаты, сборочные единицы и отдельные детали.

Долговечность — свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние — это состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назна­чению недопустимо или нецелесообразно либо восстановление его исправ­ного или работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Ремонтопригодность — свойство объекта, заключающееся в прис­пособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и к поддержанию и восстановлению работоспособ­ного состояния проведением технического обслуживания и ремонтов.

Сохраняемость — свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и работоспособности в течение и после хранения и (или) транспортирования. Сохраняемость объекта характери­зуется его способностью противостоять отрицательному влиянию условий и продолжительности хранения и транспортирования на его безотказность, ремонтопригодность и долговечность.

Для конкретных объектов и условий их эксплуатации перечисленные свойства (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняе­мость) имеют различную относительную значимость. Например, для большинства неремонтируемых объектов основным свойством является безотказность. Для ремонтируемых объектов одним из важнейших свойств может быть ремонтопригодность.

Объект может находиться в исправном или неисправном, в работо­способном или неработоспособном состоянии.

Исправное состояние — это состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Неисправное состояние — это состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-техничес­кой и (или) конструкторской документации.

Работоспособное состояние — это состояние объекта, при кото­ром значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Неработоспособное состояние — это состояние объекта, при ко­тором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской документации.

Понятие "исправное состояние" шире, чем понятие "работоспособное состояние". Если объект исправен, то он обязательно работоспособен, но

работоспособный объект может быть неисправным, однако его неисправ­ности при этом не настолько существенны, чтобы нарушать нормальное функционирование объекта (например, нарушение декоративного пок­рытия).

Повреждение — событие, заключающееся в нарушении исправного

состояния объекта при сохранении работоспособного состояния вследст­вие влияния внешних воздействий, превышающих уровни, установленные в нормативно-технической документации на объект. Повреждение может быть значительным и незначительным. Первое означает отказ объекта, второе — нарушение исправности при сохранении работоспособности.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта, называется отказом.

Признак или совокупность признаков неработоспособного состояния объекта, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторс­кой документации, называется критерием отказа. Отказы можно класси­фицировать по различным признакам, например, по схеме, приведенной в (таблице 2.1).

Внезапный отказ характеризуется скачкообразным изменением од­ного или нескольких заданных параметров объекта, а постепенный отказ-постепенным изменением значений одного или нескольких заданных параметров объекта.

Перемежающийся отказ — многократно возникающий самоустра­няющийся отказ объекта одного и того же характера.

Время (период) работы оборудования между отказами и время вос­становления являются непрерывными случайными величинами, которые могут с той или иной вероятностью располагаться в определенных облас­тях возможных значений. Закон, связывающий возможные значения случайной величины с соответствующими этим значениям вероятностями, называется законом распределения случайных величин.

Случайные величины с вероятностной точки зрения будут полностью определены, если известны их функции распределения.

Если ع — случайная величина их — произвольное действительное число, то вероятность того, что ع примет значение меньшее, чем х, назы­вается интегральной функцией распределения или законом распределения вероятностей случайной величины

^{F(x) = р {ع≤ х }.}

В теории надежности время между соседними отказами наиболее целесообразно характеризовать производной от функции распределения, т.е. плотностью распределения случайной величины или дифференциаль­ной функцией распределения, которая является другой формой задания закона распределения случайной величины

F(x) = dF(x)/dx.

Как правило, случайные величины, исследуемые теорией надежности, являются непрерывными случайными величинами, что обусловливает их определение с помощью формул. Тем не менее, иногда при­ходится сталкиваться и с дискретными случайными величинами, например с числом отказов ремонтируемого объекта за некоторый конечный период наработки. В таких случаях функции распределения имеют вид

^{P(x) = р (ع =a ).}

где Р — вероятность того, что случайная величина примет значение а. а-возможное значение дискретной случайной величины; i =1,2..., п; п — число возможных значений случайной величины.

Таблица 4.1

Классификация отказов

Классификационный признак	Отказ
Условия возникновения	возникший в условиях эксплуатации, при хранении, транспортировки
^Причины возникновения	связанный с разрушением деталей, связанный с износом деталей
Происхождение	конструкционный, производственный, эксплуатационный
Характер проявления	Внезапный, постепенный, явный, скрытый, полный, частичный
Частота возникновения	Единичный, систематический, перемежающийся
Взаимосвязь отказов	Независимый, зависимый
Последствия	Опасный, безопасный, легкий, тяжелый
Сложность устранения	Простой, сложный
Возможность прогнозирования	Непрогнозируемый, прогнозируемый по наработке или по параметру

Случайные величины наряду с функциями распределения вероятностей могут характеризовать некоторые постоянные числа, получаемые по опре­деленным правилам из функций распределения случайных величин. Такие постоянные числа называются числовыми характеристиками случайной величины. К наиболее важным из них относятся математическое ожида­ние, дисперсия, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариа­ции.

Показатели безотказности.

Вероятность безотказной работы

Основной и наиболее универсальной характеристикой является вероят­ность безотказной работы объекта, под которой понимается вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

Пусть t — время работы изучаемого объекта, а Т — случайное время безотказной работы, т.е. время, прошедшее от начала работы до первого отказа. Тогда событие Т > t является выражением того, что в течение времени t не произойдет ни одного отказа объекта.

Для каждого значения t существует определенная вероятность того, что Г примет значение, большее f, т.е. P(t) = Р {т > t}. Отсюда видно, что P(t) есть функция от t. Эту функцию называют вероятностью безот­казной работы.

Функция P(t) является непрерывной функцией времени, обладающей следующими очевидными свойствами:

Р (0) = 1, т.е. принимается, что в момент начала работы изделия исп­равны;

P(t) является монотонно убывающей функцией времени;

приt ∞, P(t) 0.

Таким образом, вероятность безотказной работы в течение конечных интервалов времени может иметь значения 0≤P(t)≤1.

Статистически вероятность безотказной работы характеризуется отно­шением числа исправно работающих изделий к общему числу изделий, находящихся под наблюдением: P(t)=N(t)/N(0)=N(0)-d(t)/N(0).

Если на основании статистических данных определено эмпирическое распределение рассматриваемой случайной величины и установлена сте­пень его близости к принятому теоретическому распределению, то вероят­ность безотказной работы можно рассчитать по известным математичес­ким зависимостям.

Вероятность отказов.

Исправная работа и отказ - события противоположные, поэтому применяется другой количественный показатель надежности, вероятность отказа - вероятность того, что объект откажет хотя бы 1 раз в течение заданного времени работы, будучи работоспособным в начальный момент.-

Вероятность отказа определяется выражением q(t) = Р (Т≤t), из которого видно, что вероятность отказа является функцией распределе­ния случайного времени работы до отказа.

Статистическая оценка вероятности отказа есть отношение числа объектов, отказавших к моменту времени к числу объектов, исправ­ных в начальный момент времени t=0. Она определяется по формуле.

g(t)=d(t)/N(0)

Вероятность безотказной работы и вероятность отказа в интервале от 0 до t связаны зависимостью g(t)=1-Р(0)