Классификация и характеристики отказов

Основные понятия надежности. Классификация отказов. Составляющие надежности.

Термины и определения, используемые в теории надежности, регламентированы ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и определения».

Основные понятия

Надежность – свойство объекта (в рассматриваемом случае – металлорежущего станка) выполнять заданные функции, сохраняя во времени и в заданных пределах значения установленных эксплуатационных показателей.

Объект– техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.

Объектами могут быть различные системы и их элементы.

Элемент – простейшая составная часть изделия, в задачах надежности может состоять из многих деталей.

Система – совокупность совместно действующих элементов, предназначенная для самостоятельного выполнения заданных функций.

Понятия элемента и системы трансформируются в зависимости от поставленной задачи. Например, станок, при установлении его собственной надежности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т.п., а при изучении надежности технологической линии – как элемент.

Надежность объекта характеризуется следующими основными состояниями и событиями.

Исправность– состояние объекта (станка), при котором он удовлетворяет всем требованиям нормативно-технической документации (НТД). Исправный объект должен быть обязательно работоспособен.

Работоспособность– состояние объекта (станка), при котором он способен нормально выполнять функции механической обработки изделий с параметрами, установленными рабочими чертежами и техническими условиями.

Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач.

Понятие исправность шире, чем понятиеработоспособность. Работоспособный объект обязан удовлетворять лишь тем требования НТД, выполнение которых обеспечивает нормальное применение объекта по назначению. Таким образом, если объект неработоспособен, то это свидетельствует о его неисправности. С другой стороны, если объект неисправен, то это не означает, что он неработоспособен.

Предельное состояние– состояние объекта, при котором его применение по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Применение (использование) объекта по назначению прекращается в следующих случаях:

· при неустранимом нарушении безопасности;

· при неустранимом отклонении величин заданных параметров;

· при недопустимом увеличении эксплуатационных расходов.

Для некоторых объектов предельное состояние является последним в его функционировании, т.е. объект снимается с эксплуатации, для других – определенной фазой в эксплуатационном графике, требующей проведения ремонтно-восстановительных работ.

В связи с этим, объекты могут быть:

· невосстанавливаемые, для которых работоспособность в случае возникновения отказа, не подлежит восстановлению;

· восстанавливаемые, работоспособность которых может быть восстановлена, в том числе и путем замены.

К числу невосстанавливаемых объектов можно отнести, например: подшипники качения, полупроводниковые изделия, зубчатые колеса и т.п. Объекты, состоящие из многих элементов, например, станок, автомобиль, электронная аппаратура, являются восстанавливаемыми, поскольку их отказы связаны с повреждениями одного или немногих элементов, которые могут быть заменены.

В ряде случаев один и тот же объект в зависимости от особенностей, этапов эксплуатации или назначения может считаться восстанавливаемым или невосстанавливаемым.

Отказ– событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта (станка). Отказы в станках вызваны, в основном, износом деталей, усталостью и старением, а также в связи с монотонным понижением работоспособности, что обусловлено износом фрикционных узлов, старением и коррозией. Это относится как к деталям приводов, так и к несущим системам. В надежности технологических процессов решающее значение отказы инструмента и расстройка станка, например, вследствие тепловых деформаций.

Поскольку прочность достаточно редко является лимитирующим фактором в станках, то отказы, связанные с поломкой деталей приводов наблюдаются только в станках, работающих с большими длительно действующими нагрузками (преимущественно в специализированных станках). Такого рода отказы возникают в приводах при существенно динамическом характере сил резания при неуправляемых пуском и торможением в приводах с асинхронными двигателями.

Поскольку, в металлорежущих станках преимущественное распространение имеют электромеханические приводы с соответствующими системами управления, большое значение в оценке надежности привода и станка в целом имеет надежность системы управления.

Классификация и характеристики отказов

По типу отказы подразделяются на:

· отказы функционирования (выполнение основных функций объектом прекращается, например, поломка зубьев шестерни);

· отказы параметрические (некоторые параметры объекта изменяются в недопустимых пределах, например, потеря точности станка).

По своей природе отказы могут быть:

· случайные, обусловленные непредусмотренными перегрузками, дефектами материала, ошибками персонала или сбоями системы управления и т. п.;

· систематические, обусловленные закономерными и неизбежными явлениями, вызывающими постепенное накопление повреждений: усталость, износ, старение, коррозия и т. п.

·

Основные классификационные признаки отказов:

· характер возникновения;

· причина возникновения;

· характер устранения;

· последствия отказов;

· дальнейшее использование объекта;

· легкость обнаружения;

· время возникновения.

Рассмотрим ниже некоторые из этих классификационных признаков:

Внезапные отказы обычно проявляются в виде механических повреждений элементов (трещины – хрупкое разрушение, пробои изоляции, обрывы и т. п.) и не сопровождаются предварительными видимыми признаками их приближения. Внезапный отказ характеризуется независимостью момента наступления от времени предыдущей работы.

Постепенные отказы - связаны с износом деталей и старением материалов.