ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ БАЗА НАДЕЖНОСТИ МЕТАЛОКОНСТРУКЦИЙ МАШИН ПРИ РАСЧЕТЕ НА ПРОЧНОСТЬ. Определения и показатели надежности

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

Теория надежности изучает процессы изменения во времени по­казателей эксплуатационных свойств машин, механизмов и оборудо­вания, обусловленных проектным решением, условиями изготовления и эксплуатации машин.

Показатели эксплуатационных свойств машин (производитель­ность, КПД, экономические расходы), приданные им при проектирова­нии и изготовлении, в значительной степени зависят от режимов нагружения, климата, условий содержания и ремонта машин. Поскольку качество машин неодинаково, а условия их эксплуатации непостоянны, то в аналитической форме весьма сложно, а порой и невозможно, отразить взаимовлияние этих показателей. Поэтому на практике для описания этих явлений широко используют статистическую информа­цию и теорию вероятности.

Основным понятием теории надежности является отказ.

Отказ - событие, заключающееся в полной или частичной утрате работоспособности машины или ее агрегата, механизма или какой-либо ее системы. При этом машина не способна выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации (стандартами, техническими условиями и пр.)

Частота появления отказов отражает свойство безотказности технического средства. Для сложного технического объекта отказ одного элемента (детали, агрегата, механизма) не определяет как пра­вило, долговечность машины в целом. Однако увеличение числа отказов приводит к необходимости частого извлечения машины из эксплуатации для ремонта и, следовательно, к значительным экономическим потерям. Интервалы между отказами технического средства учи­тываются при определении полного ресурса его рабочего времени, называемого долговечностью.

Безотказность - свойство непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени или наработки. Безотказность оценивается вероятностью безотказной работы, средней наработкой до отказа, средней наработкой на отказ, интенсивностью отказов и параметром потока отказов.

Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пре­делах заданной наработки отказ не возникнет.

Средняя наработка до отказа - математическое ожидание нара­ботки до отказа невосстанавливаемого изделия (продолжительность или объем выполненной работы).

Средняя наработка на отказ - отношение наработки восстанав­ливаемого объекта к математическому ожиданию числа его отказов в этот период.

Интенсивность отказов невосстанавливаемых изделий - отно­шение среднего числа отказавших в единицу времени (или наработки в других единицах) объектов к числу работоспособных к этому момен­ту объектов.

Поток отказов восстанавливаемых изделий - отношение среднего числа отказов восстанавливаемого объекта (с учетом повторных отказов) к величине наработки.

Долговечность - свойство изделия длительно сохранять работо­способность до предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние изделия характеризуется невозможностью его дальнейшей эксплуатации из-за нарушения условий техники безо­пасности или из-за снижения эксплуатационной эффективности ма­шины ниже допустимого уровня по причине изменения заданных па­раметров ее конструкции и чрезмерного роста эксплуатационных за­трат. Обычно показатели предельного состояния машины оговарива­ются в технической документации.

Технический ресурс (сокращенно ресурс) - наработка объекта от начала его эксплуатации (или возобновления эксплуатации после ре­монта) до предельного состояния. Ресурс выражается в единицах времени или количества выработанной продукции. Для невосстанавливаемых изделий понятия технического ресурса и наработки до отка­за совпадают.

Срок службы - календарная наработка до предельного состояния. Обычно выражается в годах.

Гамма - процентный ресурс - долговечность изделий при задан­ной вероятности сохранения работоспособности. Так, запись Т_(γ=90)=12000 часов означает, что 90% эксплуатируемых изделий долж­ны сохранять работоспособность в течение 12000часов. Для изделий серийного и массового производства наиболее часто используют 90%- ный ресурс. Для весьма ответственных изделий γ - ресурс назначают 95% и выше. Если отказ опасен для жизни людейγ - ресурс прибли­жают к 100%.

Ремонтопригодность - приспособленность изделия к предупреж­дению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособности путем техниче­ского обслуживания и ремонта. С усложнением технических систем возникает проблема поиска причин отказов и отказавших элементов. Так, в сложных электрогидравлических системах машин поиск причин отказа может занимать около 50% общего времени восстановления работоспособности. Поэтому в конструкцию современных машин за­кладывают диагностические средства, предупреждающие возникнове­ние ремонтной ситуации и облегчающие поиск отказавших элементов. Важность ремонтопригодности машин определяется огромными за­тратами на ремонт машин в народном хозяйстве

Сохраняемость - свойство объекта сохранять значения показате­лей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хра­нения и транспортирования.